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Durch einen Thermostaten gesteuerte Quecksilberschaltröhre Bei den
bisher bekannt gewordenen thermischen Selbstschaltern mit Quecksilberschaltröhre
erfolgt ein Schaltwechsel nur, wenn das mit der Quecksilberschaltröhre zwangläufig
verbundene wärmeempfindliche Betätigungsorgan - Bimetallstreifen, Hitzdraht oder
ein sonstiger Ausdehnungskörper - eine W ,ärmezustandsänderung erhält. Die Möglichkeit,
den Schaltzustand auch beliebig von Hand zu ändern, besteht hierbei nicht.
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Die Erfindung betrifft auch einen Quecksilberschalter, dessen Schaltzustand
ebenfalls durch Erwärmung und Abkühlung eines Betätigungsorgans aus Bimetall selbsttätig
ge-,ändert wird. Darüber hinaus aber wird durch die besondere Anordnung dieser beiden
wirksamen Teile in Verbindung mit weiteren zusätzlichen Einrichtungen erreicht,
daß der Schalter sowohl beliebig von Hand betätigt wie auch als Fernschalter benutzt
werden kann. Im Gegensatz zu den bekannten Einrichtungen wird hierbei der Bim;etallstreifen
nur an einem Ende eingespannt und das andere freie Ende durch einen von Hand zu
betätigenden Knebel beeinflußt. Die Que.cksilberschaltröhre ist direkt für sich
kippbar so angeordnet, daß-- sie auch von Hand aus ähd unter dem Einfluß einer übergewichts-oder
Federwirkung eine andere Schaltlage erhalten kann. Durch die weitere Anordnung eines
Sperrorgans, welches durch den erwähnten Knebel mitgesteuert werden kann, wird ferner
erreicht, daß die Schalteinrichtung entweder für fortdauerndes Ein- und Ausschalten,
z. B. zur Aufrechterhaltung einer bestimmten Temperatur oder nur zur selbsttätigen
Ausschaltung bei Eintritt eines Gefahrenzustandes, eingestellt werden kann. Der
geringe Kraftbedarf zur Bewegung der Schaltröhre und der relativ große Arbeitsweg
des Bimetallstreifens ermöglichen auch in an sich bekannter Weise die direkte Zwischenschaltung
eines Sprungwerks zwecks Erzielung einer Schnellbewegung der Schaltröhre. In Fällen,
wo der Selbstschalter außerhalb des Wärmebereichs des Stromverbrauchers oder des
von diesem erwärmten Mediums angeordnet werden soll, kann die Erwärmung des Bimetallstreifens
in an sich bekannter Weise mittels eines ihn durchfließenden Stromes oder durch
einen an ihm angeordneten Heizleiter erwärmt werden. Bei den erwähnten Eigenschaften
des Bimetalls und der Schaltröhre genügt zu einer wirksamen Erwärmung eine ganz
geringe Energie. Anderseits kann aber auch durch eine stärkere Beheizung die gleiche
Kraftwirkung mit einem kleineren Bimetallstreifen erreicht werden. Das ermöglicht
dann eine so kleine Ausführung des Selbstschalters, daß er in Form eines Installationsschalters
hergestellt oder mit Anschluß- und Abzweigorganen o. dgl. zusammengebaut werden
kann.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung an mehreren schematisch dargestellten
Ausführungsbeispielen veranschaulicht.
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In Abb. i ist 3 der Bimetallstreifen und i die Quecksilberschaltröhre.
An der Befesti-
;gungsstelle i des Bimetallstreifens befindet sich
eine Regulierschraube 2, mittels der die Federspannung, mit der der Bimetallstreifen
die Quecksilberschaltröhre in ihrer Ruhestellung hält, geändert werden kann. Die
Quecksilberschaltröhre ist in einer Metallfassung 12, die um eine Achse i i drehbar
ist, schellenartig so gefaßt, daß sie ein Übergewicht nach rechts besitzt. Oberhalb
des an der Metallfassung 12 befindlichen Balkens i o ist noch eine zweite Regulierschraube
9 für Feineinstellung angeordnet.
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Die Wirkungsweise der bisher beschriebenen Einrichtung ist folgende:
Steigt die Temperatur des Raumes, in dem sich die Schaltvorrichtung oder auch nur
der Dimetallstreifen befandet, so entsteht in diesem eine der eingestellten Federspannung
entgegengerichtete Kraft, die eine Bewegung des freien unteren Endes nach rechts
bewirkt. Dieser Bewegung folgt die Quecksilberschal'tröhre unter der Wirkung ihres
einseitigen Übergewichtes, die noch durch Federwirkung verstärkt werden, kann, bis
in die andere Schaltstellung. Bei Abkühlung tritt eine Umkehr der Bewegurig des
Bimetallstreifens ein. Dann drückt das untere Ende desselben gegen die Schraube
g und führt die Schaltröhre 13 in die Ruhestellung zurück. Dieser Vorgang wiederholt
sich bei jeder den Bimetalls.treifen wirksam beeinflussenden Temperaturänderung.
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Bei der beschriebenen Schaltweise dient der Schalter vorzugsweise
zur Aufrechterhaltung eines Wärmezustandes innerhalb bestimmter Temperaturgrenzen.
Um aber mit der gleichen Schalteinrichtung auch eine völlige selbsttätige Unterbrechung
des Stromkreises z. B. bei Eintritt eines Gefahrenzustandes zu erreichen oder mit
derselben den Stromkreis beliebig von Hand ein- und ausschalten zu können, erhält
der Selbstschalter noch einen Hebel 8 mit einem Handgriff 4 und eine unter Federwirkung
stehende, um einen Stift 5 drehbare Sperrklinke 6. Für kontinuierliche Eih-und Ausschaltung
steht der Hebel 8 und die Sperrklinke 6 in der in Abb. i gezeichneten Stellung.
Für selbsttätige Vollausschaltung wird der Griff 4, wie in Abb. 2 dargestellt, nach
links gedreht. Dann legt sich das untere nasenförmige Ende der Sperrklinke 6, wenn
die Schaltröhre sich in der Einschaltestellung befindet, gegen das linke abgeschnägte
Ende des Balkens io. Sobald dann die Schaltröhre in die Awsschaltestelle kommt,
schnappt die Nase der Sperrklinke 6 unter den Balken io und verhindert, wie in Abb.
2 ersichtlich ist, dadurch die selbsttätige Wiedereinschaltung, bis der Griff 4
wieder in die erste Stellung zurückgedreht wird. Um den Stromkreis während des normalen
Betriebszustandes auszuschalten, ist der Griff 4 aus der in Abb. i gezeichneten
Stellung um i8o° nach links zu drehen. Dann drückt bzw. hält der Hebel 8 den Bimetallstreifen
mit der Schaltröhre in der in Abb. 2 gezeichneten Ausschaltestellung.
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Abb.3 zeigt eine Ausführung des Selbstschalters, bei der die Ausschaltung
bei Hand-und Selbstauslösung mit einer Schnellbewjegung der Quecksilberschaltnöhre
erfolgt. Biekanntlich ,ändert sich während der Schaltbewegung der Querschnitt des
Quecksilherfar dens in der Röhre ständig. Dabei kann bei größeren Stromstärken und
langsamer Schaltbewegung leicht .eine übermäßige Erhitzung an den zeitlich schwächsten
Stellen des Quecksilbers eintreten, wodurch die Lebensdauer der Schaltröhre ungünstig
beeinlußt wird. Durch eine schnelle Schaltbewegung läßt sich dieser Übelstand beheben.
Im eingeschalteten Zustand wird die um die Achse 18 kippbare Schaltröhre 19
durch den Balken 2o und die unter Federwirkung stehende Sperrklinke 23 gehalten.
Bei zunehmender Temperatur bewegt sich der Bimetallstreifen 25 nach rechts, wobei
sein unteres, über den Stift 21 gabelfönnüg ;greifendes Ende mittels des auf dem
Stift 2 i verschiebbar angeordneten kohres 22 gegen die Sperrklinke 23 drückt. Sobald
diese dein. Balken 2o frei gibt, kippt die Schaltröhre i9 unter dem Einfuß ihres
.einseitigen Übergewichtes mit einer Schnellbewegung in die Ausschaltestellung.
Zur Aus- und Einschaltung von Hand besitzt dieser Selbstschalter einen knopfartigen
Griff 15, der aurf dem bei 17 dreh- und verschiebbar geführten Stift 21 befestigt
ist. Griff und Stift stehen unter dem Einfuß einer auf Torsion und Druck gespannten
Schraubenfeder 16. An dem Stift 21 ist eine exzentrische Scheibe 24 befestigt. Die
Ausschaltung erfolgt durch einfaches Drücken auf den Griff 15, wobei die Sperrklinke
23 durch den Stift 2 i von dem Balken 2o so abgedrückt wird, daß die Schaltröhre
i9 in die gestrichelt angedeutete Ausschaltestellung kippt. Zur Einschaltung wird
der Griff 15 um 9o° gedreht, wobei die Exzeuterscheibe 24 gegen das linke Ende des
Balkens 2o drückt, bis die Sperrklinke 23 unter das andere Ende desselben schnappt
und die Schaltröhre in ihrer Einschaltestellgang festhält. Nach dem Loslassen des
Griffes bewegt sich dieser mit der Exzenterscheibe 24 unter dem Einfluß der Torsionsspannung
der Feder 16 zurück in die, Ruhestellung.
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Während bei den vorstehend beschriebenen Selbstschaltern die wirksame
Erwärmung des Bimetallstreifens durch Wiäxmestrahlung oder durch den ihn umgebenden
-e-nväxmten Stoff (Luft, Gas, Flüssigkeit) erfolgt, wird der Bimetallstreifen der
nachstehend beschriebenen Schalteinrichtungen durch den elektrischen Strom beheizt.
Der in Ab.b.4 dargestelltie
Selbstschalter besitzt ,einen Bimetallstreifen
z6, der aus einem Bimetall hergestellt ist, das einen relativ hohen elektrischen
Widerstand besitzt, so daß er, wenn er von Strom durchflossen wird, eine der Stromstärke
.entsprechende mehr oder weniger schnell wirksame Erwärmung erfährt. Im kalten Zustande
drückt das freie Ende des auf Federung gestellten Bimetallstreifens 26 gegen
den Hebelarm 29, der an der die Quecksilberschaltröhre 33 haltenden schellenartigen
Fassung 30 sitzt. Die Schaltröhre 33 ist mit einseitigem übergeeicht kippbar
zwischen zwei an dem Träger 31 sitzenden Spitzschrauben 32 aufgehängt. Mix
zunehmender Erwärmung bewegt sich das freie Ende des gekrümmten Bimetall. Streifens
zurück nach außen, wobei die Quecksi,lbers.chaltröhre unter dem Einfluß ihres Übergewichtes
in die Ausschalbestellung gelangt. Bei der darauffol enden Abkühlung bewegt sich
der Bimetallstreifen nach innen zurück und drückt dabei die Schaltröhre wieder in
die Einschaltestellung. Durch Verdrehen des Hebels 27 um 9o° kann der Bimetalstreifen
auch von Hand die Stellung erhalten, bei der die Ausschaltung durch die Quecksilberschaltröhre
erfolgt. Durch Rückbewegung des Hebels 27 läßt sich dann der Schalter auch
wieder von Hand einschalten. Um die Schaltzeit bei gegebener Stromstärke auf eine
bestimmte- Zeitdauer einstellen zu können,, ist die Anschlußvorrichtung
28 verschiebbar auf dem Bimetallstreifen 26 angeordnet, so daß die Länge
des stromdurchflossenen Teils und damit die Heizwirkung geändert werden kann.
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Bei dem Selbstschalter nach Abb. 5 erhält die Quecksilberschaltröhre
beim Ein- und Ausschalten eine Schnellbewegung. Für größere Schaltleistungen wird
hierbei der Bimetallstreifen 35 zweckmäßig durch einen besonderen Heizleiter 34
beheizt. In einer Aussparung am freien Ende des Bimetalls.treifens 35 befindet sich
das Ende eines um die Schraube 4 i drehbaren Schalthebels 43. Zwischen einem an
diesem befindlichen Stift 44 und dem Stift 39 an der Fassung 38 ist die Schraubenfeder
4o gespannt. Bei Erwärmung des Bimetallstreifens bewegt sich dieser nach innen und
unten und nimmt dabei den Schalthebel 43 mit. Sobald dieser die Schraubenfeder 40
über die Totpunktstellung hinwegbewegt hat, ändert sich deren Zugrichtung, so daß
sie die Schaltröhre mit Schnellbewegung in die Ausschaltstellung zieht. Die letztere
ist in der Zeichnung sowohl für die, Schaltröhre als auch für den Schalthebel gestrichelt'
angedeutet. Beim Erkalten des Bimetallstreifens 35 erfolgt die Einschaltung im umgekehrten
Sinne und ebenfalls mit einer Schnellbewegung der Schaltröhre. Zur Begrenzung der
jeweiligen Schaltstellung der Schaltröhre dienen die Stellschrauben !36 und 42.
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Die Heizwirkung des Heizleiters und damit auch die Schaltzeit des
Schalters läßt sich noch dadurch ändern, daß, wie aus Abb.6 ersichtlich ist, parallel
zu dem Heizleiter 48 ein regulierbarer Widerstand 46 in eineu Stromverzweigung 45
angeordnet wird. Durch Verstellen des Hebels 47 kann der durch den Heizleiber fließende
Zweigstrom beliebig verstärkt oder geschwächt werden. Eine gleiche Reglungseinrichtung
ist auch für einen vom durchfließenden Strom direkt beheizten Bimetallstreifen anwendbar.
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Der neue thermische Selbstschalter ermöglicht die Kontrolle und Reglung
des Wärmezustandes beheizter Räume und Körp-er so wie von beheizten Flüssigkeiten
und Gas,. Mit beheiztem Bimetallstreifen kann er sowohl zum Schutze gegen Überlastung
durch zu hohe Stromstärke wie auch zum Schutze gegen Überhitzung und zur Wärmereglung
elektrisch beheizter Apparate Verwendung finden. Bei lang gestreckter Form erhält
der unbeheizte Bimetallstreifen zweckdienlich eine besondere Schutzhülle, die auch
das Einsetzen in Flüssigkeitsbehälter ermöglicht.
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Für den Umfang des Erfindungsbereiches ist die Gestaltung und das
Material des Bimetallstreifens., die Form der Qüecksilberschaltröhre, die Art des
Sprungwerks sowie die Schaltung des Heizleiters unwesentlich. Letzterer kann mit
dem Stromverbraucher in Serie geschaltet sein oder auch durch ein im Wärmeher eich
der zu schützenden Vorrichtung oder des beheizten Stoffes, befindliches Steuerorgan
gesteuert werden.