DE658840C

DE658840C - Temperature regulator on electrically heated devices, in which an electromagnet in the temperature-sensitive organ generates a bias voltage that is opposite to the switch-on direction

Info

Publication number: DE658840C
Application number: DEA67099D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Walter Volkers
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1932-09-13
Filing date: 1932-09-13
Publication date: 1938-04-19

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Temperaturregler an elektrisch beheizten Geraten, bei dem ein Elektromagnet in dem temperaturempfindlichen Organ, beispielsweise einem Bimetallstreifen, vor Kontaktgabe eine dem Einschaltsinne entgegengesetzt gerichtete Vorspannung erzeugt.The invention relates to a temperature controller on electrically heated devices, in which an electromagnet in the temperature-sensitive organ, for example a bimetal strip, before making contact generated bias voltage in the opposite direction to the switch-on direction.

Bei den gebräuchlichen Temperaturreglern, beispielsweise solchen mit Bimetallstreifen, erfolgt die Annäherung der Kontakte, bevor der Strom geschlossen wird, mit einer sehr niedrigen Geschwindigkeit, die sich aus der Abnahme der Temperatur des Streifens ergibt. Kommen dann die beiden Kontakte zur BerÜhrung, so ist der Druck, mit dem sie aufeinandergepreßt werden, anfänglich sehr gering und wächst erst im Laufe von mehreren Sekunden, während der Strom bereits fließt, aber die Erwärmung des mit dem Temperaturregler in Reihe geschalteten Heizwiderstandes sich noch nicht dem Bimetallstreifen mitgeteilt hat. Aus dieser Verzögerung zwischen dem Augenblick des Kontaktschlusses und der daraus erfolgenden mittelbaren Erwärmung des Bimetallstreifens auf dem Umwege über die Erwärmung des Heizraumes entsteht überhaupt erst die Möglichkeit, daß die Kontakte vorübergehend mit einem gewissen Druck aufeinandergepreßt werden. Ähnlich liegen die Verhältnisse bei der Trennung der Kontakte. In dem betreffenden Augenblick besteht ebenfalls bei den normalen Temperaturreglern kein nennenswerter Anpressungsdruck zwischen den Kontakten. Infolgedessen genügt sowohl während des Schließens als auch beim Öffnen der Kontakte die leiseste Erschütterung des stets in bestimmtem Maße elastischen Bimetallstreifens, um ein mehrfaches Öffnen und Schließen der Kontakte, das sich oft, wie Beobachtungen zeigten, periodisch über eine längere Zeit fortsetzt, hervorzurufen. Der Nachteil dieser Erscheinung liegt in einer übermäßig starken Abnutzung der Kontakte, ferner in Rundfunkstörungen sowie in einer Übererwärmung der Kontaktflächen und damit auch des übrigen Reglers gegenüber der Temperatur des Heizraumes, woraus sich eine Verschiebung der Ansprechtemperatur des Reglers gegenüber dem Sollwert ergibt.In the case of the usual temperature regulators, for example those with bimetal strips the approach of the contacts before the current is closed with a very low Speed resulting from the decrease in the temperature of the strip. Then come the two contacts to touch, so the pressure with which they are pressed together is initially very low and only increases in the course of several Seconds while the current is already flowing, but the heating of the with the temperature controller heating resistor connected in series has not yet been communicated to the bimetal strip Has. From this delay between the moment of contact closure and the consequent indirect heating of the bimetallic strip by way of a detour the heating of the boiler room creates the possibility that the contacts temporarily pressed together with a certain amount of pressure. They are similar Relationships in the separation of contacts. In the moment in question also exists With normal temperature regulators, there is no appreciable contact pressure between the contacts. As a result, it will suffice The slightest vibration both during the closing and opening of the contacts of the bimetal strip, which is always elastic to a certain extent, by opening it several times and closing the contacts, which observations have shown that often occur periodically continues to evoke for a long time. The disadvantage of this phenomenon is one excessive wear of the contacts, furthermore in radio interference as well as in a Overheating of the contact surfaces and thus also of the rest of the controller compared to the Temperature of the boiler room, resulting in a shift in the response temperature of the Controller compared to the setpoint.

Es sind auch bereits Temperaturregler bekanntgeworden, bei denen die schleichende Annäherung der beiden Kontakte durch Verwendung einer mechanischen Schnappvorrichtung vermieden wird, welche die beiden Kontakte bei «nem bestimmten Mindestabstand plötzlich infolge Umschnappens eines Exzen-Temperature regulators have also become known, where the creeping approach of the two contacts through the use of a mechanical snap device it is avoided which the two contacts at a certain minimum distance suddenly as a result of an eccentric snap

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker stated as the inventor:

Dr.-Ing. Walter Volkers in Schenectady, New York, V. St. A.Dr.-Ing. Walter Volkers in Schenectady, New York, V. St. A.

ters, beispielsweise einer Platte mit geringer Wölbung, zur Berührung bringt. Ähnlich erfolgt bei derartigen Reglern die. Trennung der Kontakte mit verhältnismäßig großer Gesch windigkeit, sobald die rückführende Kraft des Bimetallstreifens die Hemmung des Exzenters überwindet. Derartige Einrichtungen sind aber im allgemeinen wenig betriebssicher, kostspielig und haben außerdem den ίο Nachteil, daß die Trennung der Kontakte bei einer bedeutend niedrigeren Temperatur erfolgt als der Kontaktschluß.ters, for example a plate with a slight curvature, brings into contact. Similar is done with such controllers the. Separation of contacts with relatively large business windiness as soon as the restoring force of the bimetal strip inhibits the Overcomes eccentric. However, such facilities are generally not very reliable, expensive and also have the disadvantage that the contacts are separated takes place at a significantly lower temperature than the contact closure.

Es ist ferner bereits bekannt, bei solchen . Temperaturreglern eine magnetische Hilfskraft anzuwenden, die mittelbar oder uninittel bar den durch das temperaturempfindliche Organ, z. B. einen Bimetallstreifen, hervorgerufenen Kontaktdruck verstärkt. So wurde bei einem bekannten Temperaturregler ein Elektromagnet mit zwei Polschuhen versehen, von denen der eine in der Offenstellung 'und der andere in der Schließstellung des Schalters einen von einer Membran als temperaturempfmdlichem Organ gesteuerten, unter Federwirkung stehenden Schaltarm anzieht und festhält, bis das temperaturempfindliche Organ die Haltekraft des Elektromagneten überwindet und in die entgegengesetzte Lage schnellt. Bei dieser Einrichtung muß daher die von dem temperaturempfindlichen Organ erzeugte Kraft immer erst größer als die Haltekraft der Pole des Elektromagneten werden, bevor der Schaltarm in seine andere Lage sich bewegen kann.It is also already known in such. Temperature controllers have a magnetic auxiliary force apply the indirect or uninmittel bar by the temperature-sensitive organ, z. B. a bimetal strip caused Reinforced contact pressure. So was a known temperature controller a Electromagnet provided with two pole pieces, one of which is in the open position 'and the other in the closed position of the switch one of a membrane as temperature sensitive Organ-controlled, spring-loaded switch arm attracts and holds, until the temperature-sensitive organ overcomes the holding force of the electromagnet and snap into the opposite position. With this facility must therefore the force generated by the temperature-sensitive organ is always greater than that Holding force of the poles of the electromagnet before the switching arm is in its other position can move.

Ferner wurde auch schon ein Elektromagnet vorgesehen, der derart angeordnet und dessen Erregerwicklung derart geschaltet ist, daß er bei Kontaktgabe erregt wird und die Verstärkung des Kontaktdruckes erzeugt. Diese Einrichtung hat jedoch den Nachteil, daß sich der Strom des Magneten und damit seine Zugkraft nur wenig ändert, wenn sich die ihn steuernden Kontakte aus irgendeinem Grunde, z. B. durch Erschütterungen, lockern, so daß zwischen ihnen ein Lichtbogen entsteht. Bei verhältnismäßig starker Sättigung des Magneten aber, die aus wirtschaftlichen Gründen im allgemeinen anzustreben ist, wird infolge des geringen Lichtbogenspannungsabfalls die Stromstärke und damit die Zugkraft des Magneten nicht genügend geschwächt, so daß der Lichtbogen längere Zeit stehenbleiben und die Kontakte zerstören kann.There was also an electromagnet provided, which is arranged and whose excitation winding is connected such that it is excited when contact is made and the intensification of the contact pressure generated. However, this facility has the disadvantage that the current of the magnet and thus its pulling force changes little when the contacts controlling him for any reason, e.g. B. by vibrations, loosen, so that an arc arises between them. With relatively strong saturation of the magnet but, which is generally to be striven for for economic reasons, is a consequence the low arc voltage drop, the amperage and thus the tensile force of the Magnets not weakened enough so that the arc stops for a long time and destroy the contacts.

Es sind auch schon Temperaturregler mit magnetischer Beeinflussung bekannt, bei denen man, um ein starkes Anpressen der Kontakte zu erreichen, in dem temperaturempfindlichen Organ, ζ. B. einem Bimetallstreifen, vor Kontaktgabe eine dem Einsclialtsinne entgegengesetzt gerichtete Vorspannung erzeugt. Bei diesen bekannten Reglern liegt .aber ge-• wohnlich in der Öffnungsstellung der Anker des Magneten auf, so daß bei Kontaktgabe keine wesentliche , Kontaktdruckverstärkung hervorgerufen werden kann, da der Anker mit Bimetallstreifen eine Schnappbewegung ausführt, die bei entsprechender Wahl des Luftspaltes durch Abreißen des Ankers von dem Polschuh, des Magneten zustande kommt.There are also temperature regulators with magnetic influence known in which in order to achieve a strong pressing of the contacts in the temperature-sensitive Organ, ζ. B. a bimetallic strip, one opposite to the Einsclialtsinne before making contact directed preload generated. With these known controllers, however, comfortable in the open position of the anchor of the magnet, so that when contact is made there is no significant increase in contact pressure can be caused because the anchor with bimetallic strips a snap motion executes which, if the air gap is selected accordingly, by tearing off the armature from the pole piece, the magnet comes about.

In ähnlicher Weise arbeitet auch eine andere bekannte Einrichtung, bei der der von einem Elektromagneten ausgeübte Zusatzdruck nicht unmittelbar auf die Reglerhauptkontakte einwirkt, sondern mittelbar über Hilfskontakte, die den Stromkreis des Magneten steuern. Auch hier tritt unter Mitwirkung einer Feder eine schnappartige Bewegung ein, die den genauen Ansprechzeitpunkt des Reglers nur selten gewährleistet,Another known device operates in a similar manner, that of one The additional pressure exerted by the electromagnet does not act directly on the main controller contacts, but indirectly via auxiliary contacts that control the circuit of the magnet. Here, too, occurs with the assistance of a spring, a snap-like movement that the the exact response time of the controller is only rarely guaranteed,

Zweck der Erfindung ist es, eine besonders zuverlässige Steuerung der im Bimetallstreifen aufgespeicherten mechanischen Spannungen zwecks Kontaktdruckverstarkung im richtigen Augenblick, d.h. bei einsetzender Berührung der Reglerkontakte, zu erzielen. Aus diesem Grunde wird auf Hilfskontakte ganz verzichtet und die Zu- und Abschaltung der Magnetwicklung den Hauptkontakten überlassen, die damit sowohl den Hauptstrom schließen und unterbrechen als auch die Steuerung des Magneten übernehmen. Erfindungsgemäß erfolgt dies dadurch, daß die Wicklung des Elektromagneten beim Schließen der den Hauptstrom führenden Reglerkontakte kurzgeschlossen wird und gegebenenfalls zu den Kontakten des Reglers parallel geschaltet ist. Diese Anordnung hat noch den Vorteil, daß bei Erschütterungen des Reglers und etwaigem geringem Öffnen der Kontakte ein Lichtbogen nicht lange stehenbleiben kann. Da bei Kontaktgabe der Magnet vollständig stromlos ist, wird dieser bei Entstehen eines Lichtbogens stromführend und übt eine wenn auch noch nicht volle, so doch, da er bei der Anfangsspannung noch ungesättigt ist, verhältnis- mäßig große Zugkraft auf den Bimetallstreifen aus und trennt damit die Kontakte weiter voneinander. Hierdurch erhöht sich natürlich die Lichtbogenspannung, was eine weitere Verstärkung der Zugkraft des Ma- no gneten zur Folge hat, die schließlich in einer genügend weiten Trennung der Kontakte sich auswirkt, so daß der Lichtbogen mit Sicherheit in kurzer Zeit zum Erlöschen gebracht wird. .The purpose of the invention is to provide a particularly reliable control of the bimetallic strip stored mechanical tensions for the purpose of increasing the contact pressure in the correct Moment, i.e. when the controller contacts begin to be touched. For this Basically, auxiliary contacts are completely dispensed with and the magnet winding is switched on and off left to the main contacts, which close both the main current and interrupt as well as take control of the magnet. Takes place according to the invention this in that the winding of the electromagnet when closing the Main current carrying controller contacts is short-circuited and, if necessary, to the Contacts of the controller is connected in parallel. This arrangement still has the advantage that if the controller is shaken and the contacts open slightly, an electric arc occurs can not stay long. Since the magnet is completely de-energized when contact is made, this becomes live when an arc occurs and still exercises one not full, so at least, since it is still unsaturated at the initial voltage, proportionally moderately high tensile force on the bimetal strip and thus separates the contacts further from each other. This naturally increases the arc voltage, which is a further amplification of the pulling force of the magnet has the consequence, which ultimately results in a sufficiently wide separation of the contacts affects so that the arc with certainty is extinguished in a short time. .

In der Zeichnung stellt
Abb. ι ein Beispiel der Erfindung dar und Abb. 2 ein Schaubild der Zugkraft des Reglers.In the drawing represents
Fig. Ι an example of the invention and Fig. 2 is a graph of the pulling force of the regulator.

An dem Bimetallstreifen 1 ist der Ankern lao des Elektromagneten 2 befestigt. Die Wicklung 5 des Elektromagneten ist parallel zuThe anchor is lao on the bimetal strip 1 of the electromagnet 2 attached. The winding 5 of the electromagnet is parallel to

den Kontakten 6 und 7 geschaltet. 8 ist der Heizwiderstand, dessen eines Ende an der Netzleitung 9 liegt, während sein anderes Ende über das Kontaktpaar bzw. den dazu parallel geschalteten Elektromagneten mit der Rückleitimg 4 verbunden ist.contacts 6 and 7 are switched. 8 is the heating resistor, one end of which is at the Mains line 9 lies, while its other end over the contact pair or the to it Electromagnet connected in parallel to the return line 4.

Es sei nun angenommen, daß der Kontakt 7 des Bimetallstreifens sich allmählich infolge zunehmender Abkühlung des HeizraumesIt is now assumed that the contact 7 of the bimetal strip gradually as a result increasing cooling of the boiler room

Lo seinem Gegenkontakt 6 nähert. Da die Kontakte zunächst geöffnet sind, fließt ein geringer Strom über den Heizkörper 8 und über die Wicklung 5 des Elektromagneten. Diese wird zweckmäßigerweise so dünndrähtig bzw. hochohmig ausgeführt, daß der sie durchfließende Strom keine nennenswerte Heizwirkung im Widerstand 8 hervorruft. Sobald die Kontakte 6 und 7 zur Berührung gelangen, wird der Elektromagnet 2 stromlos. Im glei-Lo approaches its mating contact 6. Because the contacts are initially open, a small current flows through the radiator 8 and over the winding 5 of the electromagnet. This is expediently so thin-wire or carried out with high resistance that the current flowing through it has no appreciable heating effect causes 8 in resistor. As soon as the contacts 6 and 7 come into contact, the electromagnet 2 is de-energized. At the same time

ao chen Augenblick entspannt sich die Federkraft des Bimetallstreifens 1, welche der kurz vor der Berührung der Kontakte vorhandenen Zugkraft des Magneten entspricht, und preßt die beiden Kontakte mit dem entsprechenden Druck zusammen. Sobald infolge zunehmender Erwärmung des Heizraumes eine geringe Trennung der beiden Kontakte entsteht, wird der Magnet 2 stromführend und beschleunigt diese Trennung.ao chen moment relaxes the spring force of the bimetal strip 1, which of the short corresponds to the existing tensile force of the magnet prior to the contact of the contacts, and presses the two contacts together with the corresponding pressure. Once as a result of increasing Warming of the boiler room results in a slight separation of the two contacts the magnet 2 is energized and accelerates this separation.

Die Wirkungsweise des Reglers ergibt sich aus dem Zugkraftdiagramm der Abb. 2. In dem Schaubild stellt die Kurve 19 die Zunahme der Zugkraft des Elektromagneten 2 bei Annäherung seines Ankers 3 in der Pfeilrichtung 20 dar. Bei dem Abstand ο zAvischen Elektromagnet und Anker ist die Zugkraft des Elektromagneten am größten und wird durch die Strecke 21 versinnbildlicht. Entgegen der Zugkraft des Magneten wirkt die Federkraft des Bimetallstreifens 1, dessen Charakteristik in Abb. 2 durch die Gerade 22 veranschaulicht ist. Sie zeigt, 'um wieviel die Federkraft des Bimetallstreifens wächst, wenn er um eine bestimmte Strecke vom Nullpunkt der Abszisse, d. h. also vom Abstand ο zwischen Anker und Elektromagnet, in Richtung des Pfeiles 23 verschoben wird. Da die Federkraft des Bimetallstreifens der Zugkraft des Elektromagneten entgegenwirkt, muß zur Herstellung richtiger Bezugsverhältnisse die Gerade 22 in die Lage 24 zurückgeklappt werden, wie dies durch den zweimal angedeuteten Winkel φ veranschaulicht wird. Dabei ist die Gerade 22 gleichzeitig parallel zu sich selbst so verschoben worden, daß sie die Kurve 19 berührt. Ihr Berührungspunkt mit der Kurve entspricht dem mit 25 bezeichneten Abstand der beiden Kontakte 6 und 7, Das Schaubild zeigt, daß bei einem geringen Unterschreiten des Abstandes 25 der Kontakte 6 und 7 eine plötzliche Annäherung und schließliche Berührung der beiden Kontakte stattfinden muß, da bei kleineren Abständen die Neigung der Kurve 19 größer ist als die der Tangente 22. Beim Durchlaufen der Strecke 25 wächst die Zugkraft um den Betrag 26, wogegen die Gegenkraft der Bimetallfeder 1 nur um den kleineren Betrag 27 wachsen kann. Der.Unterschied 28 dieser beiden Kräfte stellt dann bei eingeschaltet bleibendem Elektromagneten den Anpassungsdruck dieser beiden Kontakte dar. Da nun der Elektromagnet beim Sichberühren der beiden Kontakte 6 und 7 kurzgeschlossen wird, kann der durch den Bimetallstreifen erzeugte Anpassungsdruck voll zur Geltung kommen.The mode of operation of the controller results from the tensile force diagram in Fig. 2. In In the diagram, the curve 19 represents the increase in the tensile force of the electromagnet 2 when approaching its anchor 3 in the direction of arrow 20. At the distance ο zAvischen Electromagnet and armature, the tensile force of the electromagnet is and will be the greatest symbolized by the route 21. The counteracts the pulling force of the magnet Spring force of the bimetal strip 1, the characteristic of which is shown in Fig. 2 by the straight line 22 is illustrated. It shows how much the spring force of the bimetal strip increases when it by a certain distance from the zero point of the abscissa, d. H. so from the distance ο between Armature and electromagnet, is moved in the direction of arrow 23. Because the spring force of the bimetallic strip counteracts the tensile force of the electromagnet, must be used for production correct reference ratios the straight line 22 can be folded back into position 24, as illustrated by the twice indicated angle φ. Here is the Straight line 22 has been shifted at the same time parallel to itself so that it follows curve 19 touched. Their point of contact with the curve corresponds to the distance marked 25 of the two contacts 6 and 7, the diagram shows that when the distance 25 of the contacts 6 and 7 is slightly below a there must be a sudden approach and eventual contact between the two contacts, because at smaller distances the slope of the curve 19 is greater than that of the tangent 22. When traversing the route 25, the tensile force increases by the amount 26, whereas the Counterforce of the bimetal spring 1 can only grow by the smaller amount 27. The difference 28 of these two forces is then when the electromagnet remains switched on Adjustment pressure of these two contacts represents. There now the electromagnet when touching of the two contacts 6 and 7 is short-circuited, the can through the bimetallic strip The pressure to adapt generated come into their own.

Mit zunehmender Erwärmung des Bimetall-Streifens ι nimmt der Anpressungsdruck allmählich bis auf ο ab, wodurch der Elektromagnet wieder eingeschaltet wird und die Kontakte ebenso plötzlich getrennt werden, wie sie vorher geschlossen wurden. Die kurvenmäßige Darstellung dieses Vorganges ergibt sich aus dem Vorhergesagten von selbst und kann daher in Abb. 2 fortgelassen werden.As the bimetal strip ι heats up, the contact pressure gradually decreases except for ο down, whereby the electromagnet is switched on again and the contacts are separated just as suddenly, as they were previously closed. The graphical representation of this process shows from the foregoing and can therefore be left out in Fig. 2.

Die Erfindung beschränkt sich selbstverständlich nicht allein auf solche Temperaturregler, die eine mittelbare oder unmittelbare Unterbrechung eines Heizstromes bewirken, sondern sie ist im allgemeinen auch dort anwendbar, wo derartige Regler für Signalzwecke oder ganz allgemein zur Schließung eines Stromes beim Erreichen einer bestimmten Temperatur verwendet werden. Ebensowenig ist die Erfindung an die Ver-Wendung von Bimetallstreifen als temperaturempfindliches Organ gebunden, sondern sie läßt sich in gleicher Weise auch auf alle anderen elektrischen Temperaturregler anwenden, bei denen zwei Kontakte zur Berührung gelangen, sobald eine bestimmte Temperatur unterschritten wird.The invention is of course not limited to such temperature controllers, which cause an indirect or direct interruption of a heating current, but it can generally also be used there, where such regulators for signaling purposes or in general to close a stream when a certain one is reached Temperature can be used. Just as little is the invention of the use of bimetal strips as temperature-sensitive Organ bound, but it can also be applied in the same way to all other electrical temperature regulators, where two contacts come into contact as soon as the temperature falls below a certain level.

Claims

Claim:

Temperature controller on electrically heated devices with an electromagnet in the temperature-sensitive organ, for example a bimetallic strip, before contact is made, one opposite to the switch-on sense directed bias generated, characterized in that the Winding (5) of the electromagnet (2) when the main current is closed Controller contacts is short-circuited and, if necessary, connected in parallel to the contacts (6, 7) of the controller.

1 sheet of drawings