DE660764C - Waermezeitschalter mit Handbedienung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Wärmezeitschalter mit Handbedienung, deren Schaltzeit dadurch bestimmt wird, daß ein Zweimetallstreifen zuerst durch seine Erwärmung den Schalter im Heizstromkreis und dann durch seine Abkühlung den Schalter im Nutzstromkreis öffnet. Wärmezeitschalter dieser Art sind an sich bereits bekannt. Sofern derartige Schalter zur kurzzeitigen Einschaltung, z. B. der Beleuchtung von Treppenhäusern und Kellern, für Signaleinrichtungen oder andere Zwecke Verwendung finden sollen, besteht das Bedürfnis, daß sie den üblichen Installationsschaltern mit Schnell-, Ein- und Ausschaltung in Form und Größe bei gleichen Installationsmöglichkeiten angepaßt sind und auch die gleiche Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit besitzen. Den bisher bekanntgewordenen Wärmezeitschaltern mit Handbedienung ermangeln jedoch mehr oder weniger diese Eigenschaften.

Bei dem neuen erfindungsgemäßen Wärmezeitschalter erfolgt die Stellungsänderung der beweglichen Stromschlußteile bei der Ein- und Ausschaltung des Nutzstromes sowie auch des Heizstromes für den Zweimetallauslöser jeweils mit einer zwangsläufigen Schnellschaltbewegung, und zur Erzielung einer gedrängten Bauart ist der Stromschlußkörper für den Nutzstrom nach Art der bei Kipphebel- und Druckknopfschaltern bekannten Schaltschwingen oder Schaltwippen ausgebildet, die durch Änderung der Zug- oder Druckrichtung einer Kippspannfeder in die jeweils andere Schaltrichtung geschnellt werden. Alsdann ist eine besondere Rückzugsfeder erforderlich, die beim Einschalten gespannt und für die Rückführung des Kippschalters in die Ausschaltstellung ausgelöst wird. Die Schnell-, Ein- und Ausschaltung des Heizstromes für den Zweimetallauslöser wird mittels eines hebelartig ausgebildeten und federbelasteten Schalthebels bewirkt, der gleichzeitig zur Übertragung der Auslösebewegung des Zweimetallauslösers auf einen den Strom-Schlußkörper für den Nutzstrom in der Einschaltstellung haltenden Sperrhebel dient. Durch diesen Sperrhebel wird die Rückzugsfeder für den Kippschalter ausgelöst. Um den Kraftbedarf für die Auslöseeinrichtung und damit auch die Wattaufnahme der Heizwicklung möglichst gering zu halten, erstreckt sich der einschenklige, federbelastete Sperrhebel nahezu über den ganzen Schalter, wobei sich sein nasenartig ausgebildetes Sperrglied annähernd in der Hebelmitte und die Angriffsstelle zur Auslösung am freien Hebelende befindet.

Um das gleiche Schaltermodell entweder mit einer Heizwicklung für Hintereinanderschaltung oder mit einer Heizwicklung für die volle Netzspannung versehen zu können, ist die Heizwicklung auf einen metallischen oder keramischen Flachkörper aufgewickelt, der über den Bimetallstreifen mit dem für dessen Verformung bei Erwärmung erforderlichen Spielraum, aufschiebbar ist, so daß das Ganze einen leicht auswechselbaren Heiz-

körper darstellt. Ein derartiger Heizkörper aus keramischem Material hat noch den weiteren Vorteil, daß die Heizwicklung zu^ Schutz gegen Oxydation mit einer eingebraijtf^ ten Emaille- oder Glasurschicht überde£^JV werden kann. Bei Verwendung einer Ηεϊέ?; wicklung für Hintereinanderschaltung kann diese über zwei zusätzliche Schaltkontakte am Schalter im Ausschaltzustand desselben durch ίο den Stromschlußkörper für den Nutzstrom kurzgeschlossen werden. Derartig eingerichtete Schalter mit Heizwicklung für Hintereinanderschaltung eignen sich dann auch zur Schaltung eines Nutzstromkreises von verschiedenen Stellen aus.

In der Zeichnung ist der neue Wärmezeitschalter in beispielsweisen Ausführungen für verschiedene Schaltungsarten veranschaulicht. Es stellen dar:

Abb. ι einen Wärmezeitschalter im eingeschalteten Zustande mit an der vollen Netzspannung liegender Heizwicklung,

Abb. 2 denselben Schalter mit im erkaltenden Zustande befindlichen Bimetallauslöser kurz vor Ausschaltung des Nutzstromkreises, Abb. 3 denselben Schalter im ausgeschalteten Zustande und mit einer zusätzlichen Ausschaltvorrichtung von Hand,

Abb. 4 ein Schaltbild für die Verwendung des Kurzzeitschalters mit an der vollen Netzspannung liegender Heizwicklung in einem von drei Stellen aus einschaltbaren Nutzstromkreis,

Abb. 5 einen Wärmezeitschalter im eingeschalteten Zustande, bei dem die Heizwicklung mit dem Nutzstromkreis hintereinandergeschaltet ist,

Abb. 6 denselben Wärmezeitschalter im ausgeschalteten Zustande mit zwei zusätzliehen festen Schaltkontakten zum Kurzschließen der Heizwicklung,

Abb. 7 ein Schaltbild für die Verwendung des Wärmezeitschalters nach Abb. 6 in einem von drei Stellen aus einschaltbaren Nutz-Stromkreis, wobei die Heizwicklung des jeweils eingeschalteten Schalters von dem Gesamtstrom des Nutzstromkreises durchflossen wird,

Abb. 8 ein Schaltbild für die Verwendung des Wärmezeitschalters nach Abb. 6 in einem von drei Stellen aus einschaltbaren Nutzstromkreis, wobei die Heizwicklungen der drei Schalter unter sich und mit einer Vorschaltlampe in Hintereinanderschaltung in einer Stromverzweigung liegen,

Abb. 9 und i.o einen Heizkörper für den Zweimetallauslöser in Ansicht und im Schnitt. Zur Schnell-, Ein- und Ausschaltung dient eine S ehalt wippe 5 (Abb. 1), die in an sich bekannter Weise bei Änderung der Druckrichtung ihrer Schaltfeder 16 in die jeweils andere Schaltstellung schnellt. Der rollenartige Stromschlußkontakt 6 verbindet in der ^Einschaltstellung die beiden festen Gegenkon-'■'■f|tkte7 und 7'. Die Einschaltung von Hand '^rd mittels des Druckknopfes 1 über einen ifreischenkligen, um die Achse 31 drehbaren Hebel 32 bewirkt, wobei gleichzeitig eine Rückzugsfeder 30 gespannt wird. An dem unteren Schenkel des Hebels 32 befindet sich der die Schaltfeder 16 beeinflussende Druckstift 24. Vor dem nasenartig ausgebildeten Ende dieses Druckstiftes liegt im eingeschalteten Zustande des Schalters die Sperrnase 29 des durch eine Feder 3 belasteten und um die Achse 4 drehbaren Sperrhebels 2. An dem über die Sperrnase 29 hinaus verlängerten freien Ende ist ein durch die Feder 26 belasteter, um eine Achse 28 drehbarer und mit einem seitlichen Anschlagarm 23 versehener Schalthebel 27 zur Schnell-, Ein- und Ausschaltung des Heizstromes angeordnet. Der an diesem Schalthebel isoliert befestigte Schaltkontakt 22 drückt in der Einschaltstellung gegen den U-förmig und federnd ausgebildeten Gegenschaltkontakt 20, der bei 19 befestigt und in seiner Federung durch einen Anschlagstift 21 begrenzt ist. An dem unteren Ende des Schalthebels 27 befindet sich eine Schaltraste 18, die sich in der Einschalt-Stellung des Schalthebels gegen das freie Ende 17 des bei 8 befestigten Zweimetallstreifens 11 anlegt. Der Zweimetallstreifen besitzt eine Heizwicklung 15, die in Parallelschaltung zum Nutzstromkreis über die Schaltkontakte 7' und 22 geschaltet ist.

In dem in Abb. 1 dargestellten Einschaltzustand des Schalters verläuft der Nutzstrom über die Leitung 10, die Schaltkontakte 7, 6 und 7', Leitung 9, den Stromverbraucher 13 und zurück über die Leitung 33. Der Verlauf des Heizstromes erfolgt vom Schaltkontakt 7' über die Verbindungsleitung 14, Heizwicklung 15, Verbindungsleitung 14', die Schaltkontakte 22 und 20 bis zur Leitung 33. Mit zunehmender Erwärmung krümmt sich der Zweimetallstreifen nach unten, bis in der gestrichelt angedeuteten Stellung die Raste 18 des Schalthebels 27 unter dem Einfluß der Feder 26 über das freie Ende 17 des Bimetall-Streifens schnellt. Bei diesem Vorgang erfolgt gleichzeitig die Schnellunterbrechung des Heizstromes zwischen den Schaltkontakten 20 und 22. Die damit bewirkte Stellungsänderung der Schaltorgane des Heizstromes ist in "5 Abb. 2 veranschaulicht. Der nunmehr erkaltende Zweimetallstreifen drückt bei seiner Rückbewegung über den Hebel 27 gegen den Sperrhebel 2, bis dessen Sperrnase 29 von der des Druckstiftes 24 freikommt und das Schaltwerk unter dem Einfluß der Rückzugsfeder 30 mit einer Schnellbewegung in die in Abb. 3

dargestellte Ausschaltstellung gelangt. Bei der Ausschaltung schlägt die Schaltwippe 5 gegen den Arm 23 des Schalthebels 27, wobei dessen Raste 18 von dem Zweimetallstreifen abgleitet und unter dem Einfluß der Feder 3 sich wieder vor das freie Ende 17 des Zweimetallstreifens legt. Gleichzeitig wird von der Schaltwippe auch das obere freie Ende des U - förmigen Schaltkontaktes 20 mit einer Schnellbewegung zurückgedrückt. Solange der Schalter nicht wieder eingeschaltet ist, bleibt der Kontakt 20 von seinem Gegenkontakt 22 getrennt. Nach erfolgter Ausschaltung kann der Schalter sofort von Hand wieder eingeschaltet werden. Dabei gelangen sowohl die Stromschlußwippe 5 wie der federnde Schaltkontakt 20 auch wieder mit Schnellbewegung in ihre Einschaltstellung.

Zur Regelung der Einschaltdauer dient der exzentrisch gestaltete Anschlagkörper 25 (Abb. 1). Durch Verdrehen desselben kann der Sperrweg an der Sperrnase des Druckstiftes 24 vergrößert oder verkleinert werden. Als ein weiteres Mittel zur Schaltzeitregelung dient die Druckschraube 12·, durch die der Zweimetallstreifen eine gewisse Vorspannung erhalten kann. Mittels einer in Abb. 3 dargestellten zusätzlichen Ausschaltvorrichtung ist der Schalter auch von Hand ausschaltbar.

Beim Eindrücken des Druckknopfes 48 wird der hierfür mit einem durchbohrten Ansatz 50. versehene Sperrhebel 3 mittels des zweischenkligen, federbelasteten Hebels 49 und des daran gelenkig angeordneten Mitnehmerstiftes 52 aus seiner Sperrstellung so weit angehoben, bis die Schaltwippe 5 unter Einwirkung der gespannten Rückzugsfeder 30 aus der Einschaltstellung zurück in die Ausschaltstellung gelangt.

In dem Schaltbild nach Abb. 4 für eine Treppenbeleuchtung mit vorstehend beschriebenen Kurzzeitschaltern sind 42 und 42' die beiden Phasenleitungen mit den zwischen ihnen angeschlossenen Lampen 43, während 46 eine Hilfsleitung für die kurzzeitige Nachtbeleuchtung ist. Von den auf drei Stockwerke verteilten Kurzzeitschaltern 45, 45' und 45" sind die schematisch dargestellten Teile bei dem mittleren im Einschaltzustände befindlichen Schalter 45' mit den gleichen Bezugszahlen versehen wie in Abb. 1. Über den auf kurzzeitige Nachtbeleuchtung eingestellten Umschalter 44 verläuft der Nutzstrom über die Hilfsleitung 46 bis zu den Schaltkontakten 7, 6 und 7' des mittleren Schalters 45', weiter über die Phasenleitung 42' zu den drei Lampen 431 und dann zurück über die Phasenleitung 42 zum Netz. Gleichzeitig erhält die Heizwicklung 15 Strom von der Hilfsleitung 46, der über die Schaltkontakte 27 und 20 durch die Phasenleitung 42 ebenfalls zum Netz zurückfließt. Nach Erwärmung, mit darauffolgender Abkühlung des Zweimetallstreifens erfolgt dann der Ausschaltvorgang in der schon geschilderten Weise. Die Leuchtdauer der Lampen kann durch nachträgliches Einschalten eines weiteren Schalters eine entsprechende Verlängerung erfahren.

Bei der beschriebenen Schalterausführung bleibt die Wirksamkeit des Zweimetallauslösers infolge des direkten Anschlusses seiner Heizwicklung an die Netzspannung unbeeinflußt von der Stärke des Nutzstromes. Da jedoch bei der neuen Konstruktion die Beheizung des Zweimetallstreifens an Schaltern bis zu 10 A schon bei einer Leistungsaufnahme der Heizwicklung von nur einigen Watt zu erreichen ist, kann für Stromverbraucher, deren Stromstärke betriebsmäßig eine unwesentliche Änderung erfahren kann, wie z. B. Signalapparate, gleichmäßig belastete Elektrowärmegeräte oder elektromotorische Antriebe, die Heizwicklung des Kurzzeitschalters zur Hintereinanderschaltung mit dem Stromverbraucher eingerichtet sein und dann nur aus wenigen Windungen eines der jeweiligen Stromstärke angepaßten Heizleiters bestehen. Eine derartige Wicklung ist wesentlich einfacher und billiger in der Herstellung als eine aus verhältnismäßig zahlreichen Windungen eines hochohmigen, feindrähtigen Heizleiters bestehende Wicklung für volle Netzspannung.

Abb. 5 zeigt einen Wärmezeitschalter, dessen Heizleiter mit einem Stromverbraucher 51 hintereinandergeschaltet ist. An Stelle des federnden Schaltkontaktes 20 in Abb. 1 bis 3 tritt dann ein fester Schaltkontakt 36, der an dem Schalter dafür stets vorgesehen sein kann, so daß nur die inneren Verbindungen am Schalter entsprechend zu ändern sind. In dem dargestellten Einschaltzustand fließt der Strom von der Leitung 40 durch Verbindungsleitung 14', Heizwicklung 34 und Verbindungsleitung 14 über die Schaltkontakte 7', 6 und 7 durch die Leitung 39 zum Stromverbraucher 51 und von diesen durch die Leitung 38 zurück zum Netz. Hat mitzunehmender Erwärmung der Zweimetallstreifen no sich so weit nach unten gekrümmt, daß die Schaltraste 18 über sein freies Ende hinweggleitet, dann schnellt der Schaltkontakt 22 gegen den festen Schaltkontakt 36, wodurch die Heizwicklung 34 über die Leitungen 37 und 35 kurzgeschlossen und stromlos wird. Dieser Kurzschluß besteht dann bis zu der von dem erkaltenden Zweimetallstreifen eingeleiteten Ausschaltung des Nutzstromes. Im Bedarfsfalle läßt sich die Wattaufnahme der Heizwicklung und damit auch die Dauer der Einschaltzeit in an sich bekannter Weise mit-

tels eines im Nebenschluß zu der Heizwicklung liegenden einstellbaren Widerstandes regeln.

Damit diese Wärmezeitschalter bei gleich einfacher Leitungsinstallation, wie sie Abb. 4 zeigt, auch zum Schalten eines Nutzstromkreises von mehreren Stellen aus verwendet werden können, ohne daß die Heizwicklungen der nicht eingeschalteten Schalter stromführend werden, erhalten sie zwei zusätzliche Schaltkontakte 41 und 41' (Abb. 6), die derart angeordnet und mit der Heizwicklung 34 verbunden sind, daß letztere im Ausschaltzustande des Schalters durch Überbrücken der beiden Schaltkontakte 41 und 41' mittels der Stromwippe 5 kurzgeschlossen ist. Der Stromverlauf bei einer solchen Installation ist aus dem Schaltbild 7 ersichtlich. Die Heizwicklungen der beiden Schalter 47 und 47' sind kurzgeschlossen. Der von den Glühlampen 43 kommende Strom fließt nur über den eingeschalteten mittleren Schalter 47' und dessen Heizwicklung 34 zurück in das Netz. Nach Erwärmung des Zweimetallstreifens 11 wird durch den Schalthebel 27 die Heizwicklung 34 kurzgeschlossen, worauf der erkaltende Bimetallstreifen die Ausschaltung des Nutzstromkreises in der schon geschilderten Weise einleitet.

Eine weitere Schaltungsart mit Wärmezeitschaltern nach Abb. 6 zeigt Abb. 8. Hierbei sind nur die Heizwicklungen 34 mittels einer weiteren Hilf sleitung 49 unter sich und mit einer Glühlampe 53, an deren Stelle auch ein regelbarer Widerstand oder Spannungsteiler treten kann, hintereinandergeschaltet. Wie bei der Schaltung nach Abb. 7 wird hierbei ebenfalls die Heizwicklung 34 jedes nicht eingeschalteten Schalters überbrückt. Der Vorteil dieser Schaltungsart gegenüber der nach Abb. 7 besteht darin, daß auch bei wesentlichen Änderungen der Stromstärke des Nutzstromkreises die Schaltzeit unverändert bleibt und durch Wahl einer stärkeren oder schwächeren Vorschaltlampe oder durch Veränderung des Vorschaltwiderstandes die Schaltzeit in gewissen Grenzen ohne Eingriff in die Schalter verändert werden kann.

Um die Heizwicklung gegen eine für eine andere Spannung oder bei Hintereinanderschaltung für eine andere Stromstärke bequem austauschen zu können, wird die Heizwicklung auf einen metallischen oder keramischen Flachrohrkörper 54 (Abb. 9 und 10) gewickelt, der über den Zweimetallstreifen mit für dessen Krümmung erforderlichem Spielraum aufschiebbar ist. Der auf einen keramischen Körper gewickelte Heizleiter kann zum Schutz gegen mechanische Beschädigung und gegen Oxydation in an sich bekannter Weise durch einen hitzebeständigen Glasur- oder Emailleüberzug geschützt werden, was besonders vorteilhaft für Heizwicklungen mit einem feindrähtigen Heizleiter ist.

Die am neuen Schalter eingestellte Schaltzeit wird durch die Außentemperatur für den praktischen Gebrauch nur unwesentlich beeinflußt, weil bei hoher Außentemperatur die Erwärmung des Zweimetallstreifens schneller, dafür aber seine Erkaltung langsamer vor sich geht. Bei niedriger Außentemperatur wird hingegen die Erwärmungszeit länger und die Erkaltungszeit kurzer. Für außergewöhnliche Fälle kann jedoch der neue Schalter noch mit einer an sich bekannten Einrichtung für Temperaturausgleich versehen sein, z. B. mit einem zusätzlichen unbeheizten Zweimetallstreifen, der mit dem Bimetallauslöser kraftschlüssig verbunden ist.

Das bewegliche Stromschlußorgan für den Nutzstrom kann anstatt als hebeiförmiger auch als walzenförmiger, um eine Achse schwingender Körper gestaltet sein. Die Anordnung des Schalthebels 27 kann mit gleicher Wirkung auch umgekehrt derart erfolgen, daß der Schalthebel an dem freien Ende des Zweimetallstreifens angelenkt ist. Infolge seines geringen Raumbedarfes läßt sich der neue Wärmezeitschalter außer als Installationsschalter in Dosenform auch als Einbauschalter, in Unterputzdosen sowie in Form der Geräteschalter zum Ein- oder Anbau in und an Geräten ausbilden.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Wärmezeitschalter mit Handbedienung, dessen Schaltzeit dadurch bestimmt wird, daß ein Zweimetallstreifen zuerst durch seine Erwärmung den Schalter im Heizstromkreis und dann durch seine Abkühlung den Schalter im Nutzstromkreis öffnet, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und Ausschaltung des Nutzstromkreises sowie die Einschaltung der Heizwicklung mittels eines Stromschlußkörpers erfolgt, der beim Einschalten von Hand und beim Ausschalten zufolge Auslösung einer beim Einschalten gespannten Rückzugsfeder in an sich bekannter Weise durch Änderung der Druck- oder Zugrichtung einer ihn beeinflussenden Kippspannfeder in die jeweils andere Schaltstellung geschnellt wird, während die Unterbrechung des Heizstromkreises an einer besonderen Schnellschalteinrichtung erfolgt.
2. 2. Wärmezeitschalter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen an einem Sperrhebel (2) für die Schaltwippe (5) angelenkten, für die Schnellausschaltung der Heizwicklung mit einer Schaltraste (18) versehenen Schalthebel (27), der in

   seiner Einschaltstellung von dem mit seinem freien Ende an der Schaltraste gleitenden Zweimetallstreifen (17) gesperrt gehalten wird und nach seiner Freigabe unter dem Einfluß einer Feder (26) in die Ausschaltstellung schnellt.
3. 3. Wärmezeitschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalthebel (27) nach Ausschaltung der Heizwicklung die Auslösebewegung des erkaltenden Zweimetallstreifens auf den den Stromschlußkörper (5, 6) in der Einschaltstellung haltenden Sperrhebel (2) überträgt.
4. 4. Wärmezeitschalter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrhebel (2) aus einem sich annähernd über den ganzen Schalter erstreckenden einschenkligen Hebel besteht, an welchem die Sperrnase (29) sich im mittleren Teil . und die Angriffsstelle zur Auslösung sich am freien Ende befindet.
5. 5. Schaltanordnung für Wärmezeitschalter nach Anspruch 1 bis 4 mit hintereinandergeschalteten Heizwicklungen (Abb. 7), gekennzeichnet durch je zwei zusätzliche, mit den Enden einer Heizwicklung (34) verbundene Schaltkontakte (41 und 41'), an denen die Heizwicklung im nicht eingeschalteten Zustande des Schalters durch den Stromschlußkörper (6) kurzgeschlossen ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen