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Einstellvorrichtung für Thermostatschalter, insbesondere von Eisenbahnbeheizungsanlagen
Die Erfindung bezieht sich auf Thermostatschalter, wie sie vornehmlich zur selbsttätigen
Überwachung der Temperaturen eines Eisenbahnabteils gebräuchlich sind. Derartige
Thermostatschalter sind häufig so ausgeführt, daß das Schaltglied in der Ein- und
Ausschaltstellung magnetisch festgehalten wird. Eine Schaltung, also ein Übergang
vön der einen Schaltstellung in die andere, erfolgt dann, wenn der Thermostatdruck
oder -(bei der umgekehrten Schaltbewegung) eine dem Thermostatdruck entgegenwirkende
Feder die Haltekraft des Magneten überwindet. Derartige Thermostatschalter sollen
unter den verschiedensten Bedingungen arbeiten können. Beispielsweise soll ein Eisenbahnabteil
gleichmäßig auf einer Temperatur von etwa 21' C gehalten werden. Erforderlichenfalls
soll aber der gleiche Thermostat auch in der Lage sein, beispielsweise ein elektrisches
Gerät auf einer Temperatur von etwa io° C zu halten. Der Thermostat muß daher auf
verschiedene absolute Temperaturen einstellbar sein. Um: dies zu ermöglichen, hat
man die dem Thermostaten entgegenwirkende Feder einstellbar ausgebildet.
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Die Innehaltung der gewünschten absoluten Temperatur gelingt aber
nur, wenn ein gewisser Regelbereich zugelassen wird. Bei dem Beispiel des Eisenbahnabteils
soll also etwa der Thermostat bei 23° C den angenommenen elektrischen Heizkörper
ab- und bei ig° C wieder einschalten. Bei dem weiterhin als Beispiel angenommenen
elektrischen Gerät sei eine empfindlichere Arbeitsweise notwendig, so daß das Heizmittel
bereits bei i i ° C ab-und bei 9° C wieder eingeschaltet wird. Übrigens sind auch
Anwendungsmöglichkeiten derartiger Thermostatschalter denkbar, bei denen es auf
die Innehaltung einer
niedrigen Temperatur ankommt, beispielsweise
sei ein Kühlschrank genannt. Es ist, um derartigen Bedingungen zu genügen,; notwendig,
den Thermostaten, wie erwährif;" auf eine beliebige absolute Temperatur ui unabhängig
davon auf einen größeren oZI kleineren Regelbereich einzustellen. Es ist bisher
kein Thermostatschalter mit magnetischer Festhaltung des Schaltgliedes in beiden
Endlagen bekanntgeworden, der mit einfachen Mitteln diese vielseitige Aufgabe zu
erfüllen gestattet.
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Bei einer bekannten Ausführung ist die Druckstange des Thermostaten
mit dem Schaltglied nicht starr, sondern unter Zwischenschaltung von Federn verbunden,
die als Fortschnellfeder n dienen und bei Erreichen der Schalttemperatur das Schaltglied
von dem Haltemagneten abreißen. Diese Federn können bei der bekannten Ausführung
durch Stellschrauben eine mehr oder weniger große Vorspannung erhalten. Dadurch
gelingt es aber nur, die Höhe der absoluten Temperatur einzustellen, eine Veränderung
des Regelbereiches ist nicht möglich, wenn man nicht diese Federn ausbauen und durch
stärkere oder schwächere ersetzen will.
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Bei einem als Strombegrenzer dienenden Thermostatsahalter wird das
Schaltglied unter Zuhilfenahme eines Magneten in der Einschaltstellung festgehalten
und bei einer bestimmten Spannung des als Hitzedraht ausgebildeten Thermostaten
durch eine Feder in die Ausschaltstellung gezogen. Durch die vorgesehene Verstellung
dieser Feder wird aber wiederum nur die Höhe der absoluten Temperatur verändert,
auch ergeben sich beim Ein-und Ausschalten keine gleichmäßigen Schaltungen.
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Es ist ferner ein Thermostatschalter bekanntgeworden, dessen elastisches,
also nicht starres Schaltglied als Träger des fest auf ihm angebrachten beweglichen
Kontaktes dient, an einem seiner freien Enden fest eingespannt ist, unter dem Einfluß
eines Hitzedrahtthermostaten und einer nicht einstellbaren Gegenfeder steht. Derartige
Ausführungsformen würden eine langsame Kontakteröffnung und Schaltbewegung ergeben,
außerdem müßte in Kauf genommen werden, daß der Kontaktdruck zwischen dem ortsfesten
und dem ortsbeweglichen Kontakt sich während der Erwärmung oder Abkühlung des Thermostaten
ändert. Um (lies zu verhindern, wirkt bei dieser bekannten Ausführungsform stirnseitig
auf das Schaltglied eine Druckfeder ein, die das Schaltglied mit dem beweglichen
Kontakt in den beiden möglichen Schaltstellungen auf die Gegenkontakte drückt. Diese
Druckfeder ist einstellbar. Auch bei diesem bekannten Thermostaten ist lediglich
eine Einstellung desselben auf verschieden hohe absolute Temperaturen möglich, nicht
aber eine hiervon unabhängige Vererung :des Regelbereiches. Besonders nach-:i ig
ist bei dem bekannten Schalter, daß das ,*tästische Schaltglied und die auf dieses
"stirnseitig einwirkende Druckfeder gewissermaßen als Kniehebelgesperre wirken,
so daß die Kontakteröffnung und die Schaltbewegung bis zur Erreichung :der Totpunktlage
des Kniehebelschaltwerks langsam vor sich gehen und erst nach Überwindung der Totpunktlage
eine rasche Beendigung der Schaltbewegung gewährleistet ist. Bei den hohen in Frage
kommendenLeistungen, die derartigeThermostatschalter unter Umständen aufbringen
müssen, und unter Berücksichtigung der meist nur gegebenen kleinen Raumgrenzen bedeuten
jedoch die langsame Kontakteröffnung und die zunächst langsame Schaltbewegung die
Gefahr der Bildung und des Stehenbleibens eines Lichtbogens, der nach verhältnismäßig
kurzem Gebrauch die Kontakte, ferner die dicht benachbarte Druckfeder und schließlich
auch ,das elastische Schaltglied so beschädigt, ,daß der Schalter unbrauchbar wird.
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Andererseits sind Thermostatschalter bekannt, bei denen lediglich
eine Verstellung des Regelbereiches möglich ist. Dieses Ziel wird jedoch auf. eine
recht umständliche Art, nämlich durch verstellbaren magnetischen Nebenschluß erreicht,
der die Haltekraft des Magneten schwächt. Derartige Schalter werden regelmäßig in
geschlossenen Gehäusen untergebracht, eine Veränderung der Einstellung des magnetischen
Nebenschlusses ist also erst nach öffnen des Gehäuses möglich. Außerdem bedeutet
das Vorhandensein eines magnetischen Nebenschlusses, daß die Haltekraft des Magneten
sich allmählich verbraucht.
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Die Erfindung geht nun aus von Einstellvorrichtungen für Thermostatschalter,
insbesondere zur Überwachung der Raumtemperatur von Eisenbahnfahrzeugen, mit einer
einstellbaren Gegendruckfeder für den Thermostaten sowie mit einer Festhaltung des
Schaltgliedes in der Ein- und Ausschaltstellung durch Magnete, deren'Haltekraft
beeinflußbar ist. Nach der Erfindung werden die Nachteile der bekannten Schalter
dadurch beseitigt und die Schwierigkeiten dadurch überwunden, daß die Haltekraft
der Magnete durch eine Zugfeder beeinflußbar ist, die der Haltekraft der Magnete
in der Ein- und Ausschaltstellung mit je einer Teilkraft ihrer Zugkraft entgegenwirkt.
Die Vorteile einer solchen Anordnung liegen auf der Hand. Es lassen sich bei einem
solchen Thermostaten sowohl in der bekannten Weise (Einstellung
der
dem Thermostaten entgegenwirkenden Feder) die Höhe der absoluten Temperatur, ebenso
aber auch der Regelbereich, und zwar durch eine einzige Zugfeder einstellen, ohne
daß die eine Einstellung die andere beeinflußt. Die Einstellung,des Regelbereiches
geschieht durch eine kleine, auf der Außenseite des Gehäuses leicht anzubringende
Stellschraube. Auch bei bereits vorhandenen Thermostatschaltern läßt sich die Zugfeder
nebst ihrer Einstellvorrichtung ohneSchwierigkeit nachträglich anbringen.
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Ein Ausführungsbeispiel ist auf der Zeichnung dargestellt. Der gasgesteuerte
Thermostat a ist mittels Gestänge b mit der seinem Druck entgegenwirkenden
Feder c verbunden. Das Gestänge b bewegt das als permanenten Magneten ausgebildete
Schaltglied d, das im Lager e einen festen Drehpunkt hat und unter Vermittlung einer
Feder j den beweglichen Kontakt it trägt, der in der Einschaltstellung E mit dem
ortsfesten Gegenkontakt m verbunden ist. Sowohl in der Einschaltstellung E als auch
in der Ausschaltstellung A wird das Schaltglied d durch mit dem Therinostatgehäuse
fest verbundene Magnetanker f und g gehalten. An dem Schaltglied d greift im Punkt
lt die Zugfeder i an, die an einer Einstellschraube h befestigt ist.
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Die Wirkungsweise der Einstellvorrichtung bei Annahme der Überwachung
der Temperatur eines elektrisch beheizten Eisenbahnabteils ist folgende: Bei eintretender
Temperaturerhöhung, also bei an den Kontakten in, it geschlossenem Heizstromkreis,
übt der Thermostat a, der mit Gas einer leicht verdampfenden Flüssigkeit gefüllt
ist, mittels des Gestänges b auf das vom Anker f in der Einschaltstellung festgehaltene
Schaltglied d einen Druck aus. Das Schaltglied d wird .durch die magnetische Haltekraft
zunächst noch in seiner Einschaltstellung gehalten, bis die Thermostatkraft entgegen
dem Drucke der Feder c die magnetische Kraft überwindet und das Schaltglied d in
die Ausschaltstellung A geschnellt wird. Durch Spannen oder Nachlassen der Feder
c gelingt es, die Höhe der absoluten Temperatur einzustellen. Bei höherer Spannung
der Feder c ist die absolute Temperatur eine höhere, beim Nachlassen der Spannung
.der Feder c nimmt auch die absolute Temperatur ab.
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Die zum Abreißen- des Schaltgliedes d notwendige Thermostatkraft muß
aber nicht nur um so größer werden, je größer der Druck der Gegenfeder c ist, sondern
sie muß auch um so größer sein, je wirksamer die Haltekraft der Magnetanker f oder
g ist. Der Festpunkt ,der auf das Schaltglied im Punkte h einwirkenden Feder i.
ist so gewählt, daß eine Teilkraft der Feder i der magnetischen Haltekraft sowohl
in der Ein- als auch in der Ausschaltstellung entgegenwirkt. Ein stärkeres Spannen
der Feder i hat also zur Folge, daß das Schaltglied schon bei geringerem Therinostatdruck,
nachdem dieser die Gegenkraft der Feder c überwunden hat, von dem Anker f abgerissen
und in die Ausschaltstellung geschnellt wird, in welcher der Heizstromkreis unterbrochen
ist. Da die Zugfeder i auch in der Ausschaltstellung A mit der gleich großen Teilkraft
der Haltekraft des Ankers g entgegenwirkt, wird beim Nachlassen des Thermostatdruckes
die magnetische Haltekraft um die gleich große Teilkraft der Feder i geschwächt
und das Schaltglied d in die Einschaltstellung E zurückgeschnellt. Es erfolgt also
im Gegensatz zu bekannten Ausführungen ein vollkommen gleichmäßiges Schalten. Beim
angenommenen Beispiel eines Eisenbahnabteils würde also bei entsprechender Spannung
der Zugfeder i der Thermostat bei 23' C ab- und bei i91 C wieder einschalten.
Soll in irgendeinem Bedarfsfalle bei gleicher absoluter Temperatur von 2i° C der
Regelbereich größer werden, so braucht lediglich die Spannung der Zugfeder i verringert
zu werden. Hierdurch erreicht man, daß unter Beibehaltung der absoluten Temperatur
von beispielsweise 211C der Thermostat bei 261C ab- und bei 16' C wieder einschaltet.
Bei völlig entspannter Zugfederi würde die Haltekraft der Magnete voll wirksam,
also der Regelbereich am größten sein.
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Die Erfindung ist naturgemäß nicht auf die Überwachung der Temperatur
von Eisenbahnabteilen beschränkt. Weitere Anwendungsmöglichkeiten wurden bereits
genannt. Unter Umständen ist es -erforderlich, die Ein-und Ausschaltstellung miteinander
zu vertauschen. Der Thermostatschalter braucht auch nicht als Ein- und Ausschalter
zu arbeiten, er kann auch zum Beispiel als Umschalter arbeiten und in Abhängigkeit
von der Temperatur beispielsweise abwechselnd auf zwei vorhandene Heißwasserspeicher
schalten. Die Anordnung der Schaltkontakte in, tt beim Ausführungsbeispiel kann
beliebig geändert werden. Es kann z. B. der' bewegliche Schaltkontakt n starr am
Schaltgestänge d
und der ortsfeste Kontakt m federnd im Thermostatgehäuse
angeordnet sein. Der besondere Vorteil des Erfindungsgegenstandes besteht in der
überaus großen Einfachheit der Einstellvorrichtung. Die Anordnung ,der einfachen
und leicht einstellbaren Zugfeder i ermöglicht die Veränderung des Regelbereiches
unabhängig von der Einstellung des Thermostatschalters auf die gewählte absolute
Temperatur, umgekehrt kann diese ohne Beeinflussung des Regelbereiches geändert
werden.