DE460436C - Elektrischer Waermeschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmeschalter; dieser bestellt aus einem Organ, welches unter dem Einfluß der Wärme eine Bewegung ausführt, einem elektrischen Kontakt und einem Elektromagneten, der beide Teile dieses Kontaktes gegeneinanderdrückt und dessen Wicklung mit diesem Kontakt elektrisch in Reihe liegt. Das Wesen der Eifindung besteht darin, daß außer dem elektrischen Kontakt in Reihe mit der Wicklung des Magneten ein zweiter Kontakt geschaltet ist, der den Magnetstromkreis in gewissen, von den Schaltvorgängen im ersten Kontakt unabhängigen ZeitintervaHen unter bricht.

Die Schwierigkeit bei der Konstruktion von elektrischen Wärmeschaltern bestellt darin, daß die Bewegungsstrecken, welche Materialien unter dem Einfluß der Wärme hervorbringen können, klein sind. Am größten sind diese Bewegungsstrecken bei Flüssigkeiten; jedoch hat die Verwendung von Flüssigkeiten den Nachteil, daß dieselben in sehr gut abgedichtete Gefäße eingeschlossen werden müssen, deren Herstellung schwierig ist, und daß die Erwärmung derartiger Flüssigkeitsmengen gewöhnlich wegen ihrer Masse und der Notwendigkeit des Vorhandenseins von Gefäßen langsam vor sich geht, was den Reguliervorgang verlangsamt und dadurch ungenau macht. Bei Verwendung von festen Materialien sind die Bewegungen meist noch kleiner, außerdem gehen die Bewegungsvorgänge mit ganz außergewöhnlich kleiner Geschwindigkeit vor sich, da unter besonders ungünstigen Verhältnissen diese Geschwindigkeit bis auf Bruchteile von Millimetern pro Stunde herabgeht.

Die Schaltung von Strömen erfordert aber gerade im Gegensatz hierzu möglichst große Schaltentfernungen und Schaltgeschwindigkeiten. Die Schaltentfernung ließe sich durch irgendwelche Übersetzungsgetriebe vergrößern. Dies würde aber zur Folge haben, daß die Kontaktdrücke entsprechend verringert werden, da verhältnismäßig nur sehr kleine Energiemengen zur Verfügung stehen. Die Erfindung stellt nun eine Schaltung dar, welche in derartigen Anordnungen den Kontaktdruck nicht nur beliebig zu vergrößern gestattet, und zwar ganz unabhängig- von derjenigen Kraft, die das unter dem Einfluß der Wärme stehende Material, gegebenenfalls unter Zwi- ■ schenschaltung von Übersetzungsgetrieben, auszuüben imstande ist, sondern die außerdem diesen Kontaktdruck während des Stromschlusses konstant hält, und die außerdem noch eine Kontaktunterbrechung während des Stromschlusses verhindert.

Die Erfindung ist in den Abb. 1 und 2 dargestellt, von denen Abb. 1 die Ansicht und Abb. 2 die Aufsicht auf einen derartigen Wärmeschalter darstellt. Es stellt 1 eine Spirale dar, welche aus einem Doppelmetallstreifen besteht. Das eine Ende der Spirale ist bei 2 fest eingespannt, während das andere Ende bei 3 geschlitzt ist, so daß es eine Gabel bildet und auf den in den Lagern 4

und 5 mit geringer Reibung gelagerten Hebel 6 mit Hilfe dieser Gabel wirkt. Der Hebel 6 trägt einen Kontakt 7, der an dem Hebel 6 isoliert befestigt ist. Gegenüber dem Kontakt 7 ist eine Feder 8 angebracht, die ihrerseits einen Kontakt 9 trägt. Diese Feder ist an. dem Hebel 10 isoliert befestigt; und dieser Hebel ι ο ist seinerseits wieder drehbar auf der Welle 11 gelagert. Der Hebei 10 und damit der Kontakt 9 können mit Hilfe des Handgriffes 17 verdreht werden. Hierdurch ist es möglich, den Wärmeschalter so einzustellen, daß er bei beliebigen Temperaturen innerhalb gewisser Grenzen ig abschaltet. Dadurch, daß der Weg des Kontaktes 7 gegenüber dem Weg, welchen ein einfacher DoppBimetallstreifen macht, wesentlich vergrößert wird, wird auch gleichzeitig sein Kontaktdruck verkleinert, da in einem Doppelmetallstreifen nur eine gewisse Energie bei einer gegebenen Temperaturveränderung zur Verfügung steht. Geringe Kontaktdrucke haben, für derartige Kontakte verschiedene Nachteile. Durch den geringen Kontaktdruck wird der Übergangswiderstand groß, wodurch die Kontakte erwärmt werden, was wieder dazu führen kann, daß dieselben verschmoren oder gar aneinanderschweißen. Sind die Kontakte aneinandergeschweißt, so ist zu ihrer Lösung eine gewisse Zugkraft notwendig. Diese Zugkraft ist aber bei der angegebenen Anordnung klein. Daher kann es vorkommen, daß der Kontakt nicht rechtzeitig abschaltet und so übermäßige Erhitzungen des Apparates zustande kommen, was gerade durch den Wärmeschalter verhindert werden soll. Es tritt aber noch ein zweiter wesentlicher Nachteil ein, der darin besteht, daß die Kontakte bei verhältnismäßig geringen mechanischen Erschütterungen, die normalerweise fast überall dauernd auftreten, zu schwingen anfangen und dadurch dauernd kleine Funken auftreten, die ebenfalls die Kontakte zerstören, die Einstellgenauigkeit beeinflussen oder solche Oxydationen hervorrufen, daß ein Wiedereinschalten nicht eintritt. Es hat sich aber auch gezeigt, und das ist ein dritter Nachteil derartiger Kontakte, daß die Funken selbst infolge der geringen dabei auftretenden Explosionen den Kontaktträger dauernd zum Vibrieren bringen, wodurch ein lästiges Summen an den Kontakten auftritt, was Zerstörungserscheinungen im Gefolge hat.
Alle diese Nachteile werden beseitigt durch die Anbringung eines kleinen Elektromagneten i6, welcher von dem Kontaktstrom durchflossen wird. Dieser Magnet hat zur Folge, daß unmittelbar nach Schließung der Kontakte 7,9 der am Ende des Hebels 6 angebrachte kleine Eisenanker 18 angezogen wird und den Kontakt gegen die Kraft der Feder 8 andrückt und daher die Kontakte mit kräftigem Kontaktdruck gegeneinanderdrückt. Es ist durch den Magneten also einmal im Augenblick des Kontaktschlusses ein kräftiger Kontaktdruck erreicht und dann irgendwelche Vibration und eine zufällige Unterbrechung vermieden. Damit es nun möglich ist, daß sich der Kontakt auch wieder öffnen kann, wird in den Stromkreis, welchen der Kontakt schließt, ein zweiter Unterbrecher 12 eingeschaltet, der so gebaut sein muß, daß er in regelmäßigen Zeiten selbsttätig den Stromkreis öffnet. Dies kann an sich in der verschiedensten Weise durch mechanische, von einem Motor angetriebene Kontakte oder in anderer Weise erreicht werden. Bei dem Schalter 12 (Abb. 2.) geschieht dies in der Weise, daß ein Doppehnetallstreifen 13, weleher einen Kontakt 14 trägt, von einer Heizwicklung 22 erwärmt wird. Nachdem der Strom einige Zeit geflossen ist, biegt sich der Kontakt 14 nach links und hebt von dem Kontakt 15 ab, so daß der Strom unterbrochen wird.

In dem Ausführungsbeispiel, wie es in Abb. 2 dargestellt ist, wird das Relais in folgender Weise verwendet:

19 ist der Hauptheizwiderstand desjenigen go Heiz- oder Kochapparates, dessen Temperatur konstant gehalten werden soll. Dieser Heiz widerstand liegt in mehr oder weniger direkter thermischer Verbindung mit der Spirale 1 des Wärmeschalters, welcher von ihm seine Wärme erhält. Der Widerstand 19 ist einerseits an den negativen Pol 21 des Netzes angeschlossen, . anderseits mit dem Kontakt 14 über den Doppelmetallstreifen 13 verbunden. Vom Kontakt 14 fließt der Strom über den Kontakt 15 zum positiven Pol 20 des Netzes zurück. Die Heizwicklung 22 liegt in' Serie mit dem Magneten 16 und den Kontakten 7, 9 ebenfalls an der Spannung des Netzes zwischen den Polen 20 und 21. Die Wirkungsweise ist nun. die folgende:

Hat der Heizwiderstand 19 durch den Kontakt 14, 15 eine Zeitlang Strom bekommen, so biegt sich die Spirale 1 derart, daß die Kontakte 7, 8 geschlossen werden. Hierdurch fließt ein Strom sowohl über den Heizwiderstand 22 als auch über den Magneten 16. Der Magnet 16 zieht den Anker 18 an und sorgt so für einen dauernd guten Kontaktdruck zwischen den Kontakten 7 und 8. Gleichzeitig erwärmt die Heizwicklung 22 den Doppehnetallstreifen 13, der infolgedessen nach kurzer Zeit sich nach links ausbiegt, so die Kontakte 14, 15 voneinander trennt und den im Hauptwiderstand 19 fließenden Strom unterbricht. Durch die Unterbrechung der Kontakte 14, 15 wird auch die Heizwicklung

22 stromlos. Der Doppelmetallstreifen 13 kühlt sich wieder ab und macht zwischen. 14 und 15 erneut Kontakt. Sind nun die Kontakte 7, 9 infolge der hohen Temperatur der Spirale 1 noch geschlossen, so bleiben die Kontakte 14, 15 nur ganz kurzzeitig geschlossen, da der in der Heizwicklung 22 fließende Strom den Doppelmetallstreifen 13 sofort wieder zum Abheben bringt. Hätten sich dagegen durch den Rückgang der Temperatur in der Spirale 1 die Kontakte 7,9 während einer Unterbrechung von 14, 15 geöffnet, so blieben die Kontakte 14, 15 aufeinander liegen, bis zu dem Augenblick, in dem die Kontakte 7,9 infolge Erwärmung der Spirale ι wieder geschlossen sind. Die Verhältnisse liegen also folgendermaßen:

Während die Kontakte 14, 15 geschlossen waren, konnten die Kontakte 7,9 nicht öffnen, da sie durch den Magneten 16 geschlossen gehalten wurden. Erst wenn eine Unterbrechung der Kontakte 14, 15 eintritt, kann der Hebel 6 wieder frei schwingen, stellt sich dann unter dem ausschließlichen Einfluß der Wärme ein und hebt den Kontakt 7 vom Kontakt 9 ab, wenn die Temperatur entsprechend gesunken ist. Die Unterbrechung des Stromes geschieht daher nie an den Kontakten 7, 9, sondern immer nur an den Kontakten 14, 15, so daß diese feinen Regulierkontakte von jeder Veränderung durch Funken frei gehalten werden.

Es gehört nicht zum Prinzip der Erfindung, daß gleichzeitig mit der Unterbrechung des in der Wicklung 22 fließenden Hilfsstromes auch der Hauptstrom mit unterbrochen wird; vielmehr kann in an sich bekannter Weise auch lediglich der Hilfsstrom durch einen intermittierend wirkenden Schalter geöffnet werden. Sowohl die Anordnung des Schalters, wie er in Abb. 1 und 2 dargestellt ist, als auch die Zuleitung desselben nach Abb. 2 ist lediglich als beispielsweise Ausführung zu betrachten. So können z. B. auch die Kontakte 7, 9 direkt den gesamten Heizstrom führen.

Der über die Kontakte 7, 9 fließende Strom kann auch als Relaisstrom für ein magnetisches Relais verwendet werden. Bei der Verwendung als magnetisches Relais tritt dann noch folgender Vorteil der Anordnung besonders hervor, nämlich der, daß an den Kontakten 7, 9 nur ein Stromschluß, nie aber eine Stromunterbrechung auftreten kann, so daß der bei induktiver Belastung so gefahrliehe Induktionsfunke nur an dem Schalter 12 auftritt, welcher so robust gehalten sein kann, wie dies notwendig ist, während die feinen, auf dem Reguliermechanismus sitzenden Kontakte 7,9 von dem Öffnungsfunken frei gehalten werden.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Elektrischer Wärmeschalter, bestehend aus einem Organ, welches unter dem Einfluß der Wärme eine Bewegung ausführt, einem elektrischen Kontakt und einem Elektromagneten, der beide Teile dieses Kontaktes gegeneinanderdrückt und dessen Wicklung mit diesem Kontakt elektrisch in Reihe liegt, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem elektrischen Kontakt (7, 9) in Reihe mit der Wicklung des Magneten ein zweiter Kontakt (14, 15) geschaltet ist, der den Magnetstromkreis in gewissen, von den Schaltvorgängen am ersten Kontakt (7, 9) unabhängigen Zeitintervallen unterbricht.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.

   Berlin, gedhcckt in der reichsdruckehei.