DE712203C

DE712203C - Thermostat with bimetallic strips to be built into an automatic switch as a release mechanism

Info

Publication number: DE712203C
Application number: DEST55901D
Authority: DE
Inventors: Karl Schilling
Original assignee: Stotz Kontakt GmbH
Current assignee: Stotz Kontakt GmbH
Priority date: 1937-02-26
Filing date: 1937-02-26
Publication date: 1941-10-14

Description

Als Auslösemittel in einen selbsttätigen Schalter einzubauender Thermostat mit Bimetallstreifen Thermostate, die mit einem Bimetalt streifen versehen sind, werden vielfach für selbsttätige Schalter in Form von Überstromschaltern oder auch Relais, ferner für sonstige selbsttätige Einrichtungen, beispielsweise zur Steuerung von Signalvorrichtungen, verwendet. Die Beheizung des Bimetallstreifens ist entweder eine unmittelbare, in welchem Falle z.B. bei überstromschaltern derBimetallstreffen von Strom durchflossen wird, oder eine mittelbare, in welchem Falle ein besonderes Heizelement vorgesehen wird, welches in möglichst größter Nähe des Bimetallstreifens angeordnet wird und seine Wärme teils durch Strahlung, teils durch Leitung auf den Bimetallstreifen überträgt; Die bisherigen Ausführungen von Thermostaten mit Bimetallstreifen weisen hauptsächlich zwei Nachteile auf. Zunächst ist die Wärmeausnutzung eine außerordentlich schlechte. Ein .großer Teil der erzeugten Wärme geht durch Strahlung verloren. Da der Bimetallstreifen zum Zwecke der Durchführung beispielsweise der selbsttätigen Schaltung eines Überstromschalters sich verbiegen, also eine Bewegung ausführen soll, kann man ihn nicht gut mit einem Wärmeisoliermittel umkleiden, weil dieses das Ausbiegen des Bimetallstrcifens verhindern oder erschweren würde. Das Ausbiegen des Bimetallstreifens bedeutet ferner bei mittelbarer Beheizung, daß.sich mit zunehmender Erwärmung der Bimetallstreifen mehr und mehr von seinem Heizelement entfernt, wodurch der Thermostat noch träger wird. Es kommt ferner hinzu, daß die als Heizdrähte meist verwendeten Chromnickeldrähte sich nur schwer mit einer Isolation, z. B. Aluminiumoxvd, in ausreichender Stärke versehen lassen. Man ist also genötigt, zwischen den blanken Heizdrähten und dem Bimetallstreifen eine Isölierschicht anzuordnen, die naturgemäß den Wärmeübergang von den Heizdrähten auf den Bimetallstreifen erschwert und zur Folge hat, daß noch größere Verluste durch Wärmestrahlung auftreten. Es ist ein Thertnostatschalter bekannt, dessen Binzetallstreifen zusammen mit der --samten Schalteinrichtung innerhalb eines Behälters aus elektrisch isolierendem Stoff (Glas) untergebracht ist, und der dazu dient, als selbständig arbeitendes Gerät in Abhä-1-gigkeit von Temperaturschwankungen einen Stromkreis zu öffnen oder zu schließen. Um die Wärmewirkung des umgebendenMediums oder einer um die Glasröhre gewickelten Heizspule in ausreichendem Maße dem Binietallstreifen zuführen zu können, ist die Behälterwandung innen mit einem Metallschirm versehen, mit welchem .der Bimetallstreifen in leitender Verbindung steht. 'plan kann bei diesem bekannten Thermostatschalt#Ir die Glasröhre auch fortlassen und den metallenen Schirm als Behälter für den ganzen Tberinostatschalter ausbilden, doch muß dann zwischen der um den Behälter gewikkelten Heizspule und dem Metallschirm eine isolierende Zwischenschicht angeordnet werden. In beiden Fällen, also auch bei Einschließung .des ganzen Tliermostatschalters in einen gläsernen Behälter liegt bei dieser bekannten Ausführung zwischen der Heizdrahtspule und dem Biinetallstreifen eine starke wärmeisolierende Schicht, die mit dem gege1inenfalls als Behälter dienenden Metallschirin keine Einheit bildet, so daß mit hohen Wärinev erlusten zu rechnen ist. Außerdem leidet diese bekannte Einrichtung an dem -Nachteil, daß zufolge der Anordnung auch des Schalters in der Glas- oder Metallröhre rler Thermostatschalter nur in größeren Ab inessungen hergestellt werden kann, also nicht geeignet ist, um beispielsweise als Ausiöseeleinent eines Überstromschalters oder eines Relais zu dienen. Es ist ferner eine Überstromauslösevor- richtung bekannt, deren Auslöseelement ir Form eifies Bimetallstreifens innerhalb eines metallischen Rohres untergebracht ist. Die Erwärmung des Bimetallstreifens erfolgt liier aber nicht mittelbar oder unmittelbar durch Stromwärme, sondern durch die Verluste des elektrischen Magneten. Ein weiterer Nachteil bekannter Ausfüh- rungen von elektrisch beheizten Thermosta- ten besteht in einer hohen Gefahr des Durch- brennens bei auftretenden Kurzschlüssen. Die Heizdrähte, die möglichst fest auf dem Biinetallstreifen aufliegen sollen, müssen mit Urei liegenden Anschlußenden versehen wer- c:en. Diese geben also durch Leitung keiner- :ei Wärme ab, sie erhitzen sich demnach be- sceii#Iers stark, so daß bei auftretenden Kurz- schlüssen sehr leicht ein Durchbrennen gerade fier Anschlußenden auftritt, was regelmäßig iine langwierige Störung des von dem Tlier- ni_jstaten be,lienten Gerätes zur Folge hat. Die Erfindung bezieht sich auf einen ak_ Auslösemittel in einem selbsttätigen Schaltet einzubauenden Thermostaten mit Bimetallstreifen, der in der Lage ist, den einen wie ,1i#-i anderen der Nachteile der bekannten Ausführungen zu beseitigen bzw. zu mildern. Die Erfindung geht von denjenigen Einrichtungen aus, bei denen der Bimetallstreifen im Innern eines rohrförmigen, als Träger des Heizdrahtes dienenden metallenen Hohlkörpers angeordnet ist. Das Wesen der Erfinciung besteht darin, daß der rohrförmige Hohlkörper aus Aluminium besteht, dessen Außenfläche oxydiert ist und als unmittelbare Auflagefläche für den Heizdraht dient, dessen beide Enden durch starre Anschlußmittel in unmittelbarer Berührung mit dem rohrförmigen Metallkörper festgehalten sind. Ein derartiger Thermostat läßt sich in sehr kleinen Abmessungen herstellen; die durch die Heizwicklung erzeugte Wärme wird fast ausschließlich auf den als unmittelbaren Träger cles Heizdrahtes dienenden Hohlkörper tincl von diesem auf den Bimetallstreifen übertragen. Die auf dem Aluminiumhohlkörper vorgesehene Oxvdschicht ist im Gegensatz zu den Isolierschichten bei den bekannten Anordnungen hauchdünn und bildet mit dem Hohlkörper eine Einheit, so daß zufolge der unmittelbaren Berührung weitgehend eine Wärmeübertragung durch Leitung stattfindet. Da die `'Wärme ähnlich wie der elektrische Strom stets den Weg des geringsten Widerstancles zu gehen sucht, sind allein hierdurch schon die Stralilungsverluste wesentlich herabgemindert. Sie lassen sich gänzlich oder fast gänzlich dadurch vermeiden, daß der Rohrkörper nach Aufbringen des Heizdrahtes mit einem dunklen Lack überzogen oder z. B. finit einer Asbestumwicklung versehen wird. Dann bildet also die wärmeisolierende Schicht eine Umhüllung des gesamten Thermostaten und nicht eine Trennschicht zwischeli dein Heizdraht und seinem metallenen Träger. Diese Umhüllung stört auch die Beweglichkeit des im Innern des Rohrkörpers angeordneten Bimetallstreifens im Gegensatz zu bekannten Anordnungen überhaupt nicht.Thermostats that are provided with a bimetal strip are often used for automatic switches in the form of overcurrent switches or relays, as well as for other automatic devices, for example to control signaling devices. The heating of the bimetallic strip is either direct, in which case, for example, with overcurrent switches the bimetallic meeting is traversed by current, or indirect, in which case a special heating element is provided, which is arranged as close as possible to the bimetallic strip and its heat is partly generated by radiation, partly transferred by line to the bimetal strip; The previous designs of thermostats with bimetal strips have mainly two disadvantages. First of all, the heat utilization is extremely poor. A large part of the generated heat is lost through radiation. Since the bimetallic strip bends for the purpose of carrying out, for example, the automatic switching of an overcurrent switch, i.e. is supposed to perform a movement, it cannot be covered well with a thermal insulation material because this would prevent or make it more difficult for the bimetallic strip to bend. The bending of the bimetallic strip also means with indirect heating that as the temperature increases, the bimetallic strip moves more and more away from its heating element, making the thermostat even more sluggish. There is also the fact that the chromium-nickel wires mostly used as heating wires are difficult to isolate, e.g. B. Aluoxvd, provided in sufficient strength. It is therefore necessary to arrange an insulating layer between the bare heating wires and the bimetallic strip, which naturally impedes the transfer of heat from the heating wires to the bimetallic strip and results in even greater losses due to thermal radiation. A thermostat switch is known, the bimetallic strip of which is housed together with the entire switching device inside a container made of electrically insulating material (glass), and which serves as an independently operating device to open or open a circuit depending on temperature fluctuations close. In order to be able to adequately supply the thermal effect of the surrounding medium or a heating coil wound around the glass tube to the metal strip, the inside of the container wall is provided with a metal screen with which the bimetallic strip is in conductive connection. With this known thermostat switch, the glass tube can also be omitted and the metal screen can be used as a container for the entire thermostat switch, but an insulating intermediate layer must then be arranged between the heating coil wound around the container and the metal screen. In both cases, including when the entire thermostat switch is enclosed in a glass container, in this known version there is a strong heat-insulating layer between the heating wire coil and the bi-metal strip, which does not form a unit with the metal screen, which may serve as a container, so that high levels of heat are lost is to be expected. In addition, this known device suffers from the disadvantage that according to the arrangement of the switch in the glass or metal tube rler thermostat switch can only be made in measurements in larger Ab, so it is not suitable to serve, for example, as a release element of an overcurrent switch or a relay . There is also an overcurrent release direction known, the trigger element ir Form eifies bimetal strip within one metallic tube is housed. the The bimetal strip is heated here but not directly or indirectly through Electricity heat, but through the losses of the electric magnets. Another disadvantage of known designs of electrically heated thermostatic there is a high risk of burning when short circuits occur. The heating wires as firmly as possible on the Biinetallic strips should be on top of the Urei lying connection ends are provided c: en. These do not give any- : heat off, they heat up accordingly sceii # Iers strong, so that when short- Just end a blow very easily fier connection ends, which occurs regularly a protracted disruption of the ni_jstaten be, lient device. The invention relates to a triggering means in an automatic switch to be built-in thermostat with bimetallic strips, which is able to eliminate or mitigate one as well as the other of the disadvantages of the known designs. The invention is based on those devices in which the bimetal strip is arranged in the interior of a tubular metal hollow body serving as a support for the heating wire. The essence of the invention is that the tubular hollow body consists of aluminum, the outer surface of which is oxidized and serves as a direct support surface for the heating wire, both ends of which are held in direct contact with the tubular metal body by rigid connecting means. Such a thermostat can be manufactured in very small dimensions; the heat generated by the heating coil is transferred almost exclusively to the hollow body tincl, which serves as the direct support of the heating wire, from the latter to the bimetallic strip. In contrast to the insulating layers in the known arrangements, the oxide layer provided on the hollow aluminum body is extremely thin and forms a unit with the hollow body, so that as a result of the direct contact there is largely a heat transfer through conduction. Since the `` '' heat, like the electric current, always tries to take the path of the slightest resistance, the radiation losses are considerably reduced by this alone. They can be entirely or almost entirely avoided in that the tubular body is coated with a dark paint or z. B. is provided finite asbestos wrapping. Then the heat-insulating layer forms an envelope for the entire thermostat and not a separating layer between your heating wire and its metal carrier. This covering also does not interfere with the mobility of the bimetal strip arranged in the interior of the tubular body, in contrast to known arrangements.

Der Bimetallstreifen wird zweckmäßig nicht in der Längsachsmitte des rohrförmigen Metallkörpers, sondern außerhalb desselben angeordnet. Man erreicht auf diese Weise inen größeren Arbeitsweg des Bimetallstreifens an seinem freien Ende.The bimetallic strip is expediently not in the center of the longitudinal axis tubular metal body, but arranged outside the same. One achieves In this way, the bimetallic strip has a larger working path on its free one End.

Auch der weitere Nachteil, die Gefahr des Durchbrennens bei auftretenden Kurzschlüssen oder hohen Überlastungen, ist beim Erfindungsgegenstand weitgehend beseitigt. Man kann als Befestigungsmittel für die Enden des Heizdrahtes auf den rohrförmigen Träger fest aufgezogene Buchsen verwenden. Diese stehen in unmittelbarer metallischer Berührung mit den Heizdrähten und dem rohrförmigen -Metallkörper, gleichwohl aber werden sie zufolge der größeren Masse, die sie aufweisen, nicht derart warm, daß sie ihre Wärme durch Strahlung abgeben. Es fehlt jedoch bei -der Anordnung nach der Erfindung jegliehes Freiliegen des Anschlußendes des Heizdrahtes, demnach also auch die Gefahrenquelle bei auftretenden Kurzschlüssen o. dgl. Diese Anordnung nach der Erfindung :bietet die weitere Möglichkeit, in sehr einfacher Weise den Thermostaten in die gewünschte Ausgangsstellung zu bringen, was insbesondere von Vorteil ist, wenn mehrere Thermostate zu gemeinsamer Einwirkung-'auf ein Schaltgerät o. dgl. verwendet werden. Dies gelingt nach der Erfindung dadurch., daß der rohrförmige Metallkörper an seinem einen Ende drehbar gelagert wird und an seinem anderen freien Ende zweckmäßig unter Federdruck an einer Exzenterscheibe anliegt. Durch Drehen derselben wird die Ausgangsstellung des Thermostaten, der gegebenenfalls unter Federwirkung mit gewissem Druck an der Exzenterscheibe anliegt, eingestellt.Also the other disadvantage, the risk of burning out if it occurs Short circuits or high overloads are largely the subject of the invention eliminated. It can be used as a fastening means for the ends of the heating wire on the use tubular supports tightly fitted sockets. These stand in direct metallic contact with the heating wires and the tubular -Metal bodies, but nevertheless they are due to the greater mass that they have, not so warm that they give off their heat by radiation. However, it is missing from -the arrangement according to the invention any exposure of the connection end of the heating wire, therefore also the source of danger in the event of short circuits or the like. These Arrangement according to the invention: offers the further possibility in a very simple way Way to bring the thermostat into the desired starting position, which in particular It is advantageous if several thermostats act together on one switching device or the like. Can be used. This is achieved according to the invention. That the tubular Metal body is rotatably mounted at one end and free at its other The end expediently rests against an eccentric disk under spring pressure. Go berserk the same is the starting position of the thermostat, which is possibly under spring action rests on the eccentric disc with a certain amount of pressure.

Die Zeichnung läßt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes erkennen; Abb. i zeigt den Thermostaten im Längsschnitt, A'bb. a in Draufsicht. Abb. 3 veranschaulicht die Anordnung zweier Thermostate in einem Schaltgerät.The drawing shows an embodiment of the subject matter of the invention recognize; Fig. I shows the thermostat in longitudinal section, A'bb. a in plan view. Fig. 3 illustrates the arrangement of two thermostats in a switching device.

Der Bimetallstreifen a, dessen frei bewegliches freies Ende zur Einwirkung auf ein Schaltschloß eines überstromschalters, auf das Gesperre eines Relais oder unmittelbar auf die Kontakte z. B. einer Signaleinrichtung einwirkt, ist unter Zwischenlage eines Metall-Stückes b außerhalb der Längsachsmitte im Innern eines rohrförmigen, beiderseits offenen Metallkörpers c gelagert. Der Metallkörper c ist eine aus Aluminium bestehende Röhre, deren Außenfläche durch Oxydation isoliert ist. Auf die Außenfläche ist unmittelbar der Heizdraht oder das Heizband d gewickelt. Die beiderseitigen Enden der Heizwicklung werden durch auf den Aluminiumkörper c fest aufgezogene, z. B. aufgeschrumpfte Metallbuchsen e, f gehalten. Diese Buchstaben e, f dienen nicht nur zur Befestigung,des Heizbandes, sondern auch zum Anschluß desselben an die Stromleitungen. Zu diesem Zwecke ist unter der Buchse f zwischen dieser und dem Aluminiumrohr c noch eine besondere Buchse g fest angebracht, die mit einer Anschlußschiene 1z versehen ist. Statt dessen könnte die Buchse g in Fortfall kommen und die Buchse f selbst mit einer Ansohlußschiene h versehen werden. Mittels einer Schraube i ist ein aus Metall oder Isolierstoff bestehender Lagerteil j an der Aluminiumröhre c befestigt, so daß der Thermostat drehbar gelagert werden Irann. Die Stromableitung erfolgt beim Ausführungsl:)cispiel dadurch, daß der Thermostat mit seiner Buchse e an einer Exzenterscheibe aniiegt. Der Thermostat wird durch eine sich an einem Festpunkt in a'bstützende Feder n gegen die Exzenterscheibe h gedrückt. Diese kann z. B. auf einer Anschlußbuchse gelagert sein.The bimetallic strip a, whose freely movable free end to act on a switching mechanism of an overcurrent switch, on the locking mechanism of a relay or directly on the contacts z. B. acts a signaling device, is stored with the interposition of a metal piece b outside the longitudinal axis center in the interior of a tubular metal body c open on both sides. The metal body c is a tube made of aluminum, the outer surface of which is isolated by oxidation. The heating wire or the heating tape d is wound directly onto the outer surface. The ends of the heating coil on both sides are tightened by on the aluminum body c, z. B. shrunk-on metal sockets e, f held. These letters e, f are not only used to attach the heating tape, but also to connect it to the power lines. For this purpose, a special socket g, which is provided with a connecting rail 1z, is firmly attached under the socket f between this and the aluminum tube c. Instead, the bushing g could be omitted and the bushing f itself could be provided with a connecting rail h. A bearing part j made of metal or insulating material is fastened to the aluminum tube c by means of a screw i, so that the thermostat can be rotatably supported. In the embodiment, the current is diverted by the fact that the thermostat with its socket e rests against an eccentric disk. The thermostat is pressed against the eccentric disk h by a spring n supported at a fixed point in a '. This can e.g. B. be mounted on a connector socket.

Bei der Anordnung nach Abb. 3 sind zwei Thermostate c, je für sich um einen Bolzen o drehbar gelagert, vorgesehen. Es handelt sich z. B. um einen zweipoligen Überstromschalter; .dessen Schaltschloß durch eine Schaltstänge p gelöst werden kann.In the arrangement according to Fig. 3, there are two thermostats c, each for itself rotatably mounted about a bolt o is provided. It is z. B. a two-pole Overcurrent switch; .Its key switch can be released by a shift rod p can.

Die Wirkungsweise des Thermostaten nach der Erfindung ist ohne weiteres verständlich. Irgendwelche frei liegenden Anschlußenden besitzt die Heizwicklung d überhaupt nicht, die Stromzuführungsleitungen sind so entfernt und unter Hinzufügung so vieler metallener Teile mit großen metallenen Massen angeordnet, daß sie sich nicht wesentlich erwärmen, also selbst bei Kurzschluß keine Gefahrenquelle darstellen. Die in der Heizwickelung d erzeugte Wärme wird durch die dünne Oxydschicht auf den Aluminiumkörper c übertragen. Von hier aus wird die Wärme außer durch Leitung über das metallene Zwischenstück b durch eine sehr kräftige Strahlung auf den Bimetallstreifen a über-, tragen, so daß eine weitgehende Ausnutzung der zugeführten Energie möglich ist. Auskleidungen zum Schutze gegen Wärmeausstrahlungen sind ohne störenden Einfluß auf die Beweglichkeit des Bimetallstreifens a.The operation of the thermostat according to the invention is straightforward understandable. The heating coil has any exposed connection ends d not at all, the power lines are so removed and under addition so many metal parts arranged with large metal masses that they are do not heat up significantly, so do not represent a source of danger even in the event of a short circuit. The heat generated in the heating winding d is transferred to the through the thin oxide layer Transfer aluminum body c. From here the heat is except by conduction over the metal intermediate piece b by a very strong radiation on the bimetallic strip a transfer, so that extensive utilization of the energy supplied is possible is. Linings for protection against heat radiation do not have a disruptive effect on the mobility of the bimetal strip a.

Wenn, wie im Ausführungsbeispiel nach Abb.3 angenommen, mehrere Thermostate auf ein gemeinsames Schaltstück p zur Einwirkung gelangen sollen, läßt sich .durch Verstellen der Exzenterscheiben h eine vollkommen gleichmäßige Anordnung der freien Enden des Bimetallstreifens erzielen. Die Entfernung der freien Enden des Bimetallstreifens a von den Ansätzen r des Schaltstückes p kann vollkommen gleich eingestellt werden, so daß bei der 1/Iassenherstellung unvermeidliche Abweichungen in den Albmessungen und Anordnungen der Einzelteile ausgeglichen werden können.If, as assumed in the exemplary embodiment according to Fig. 3, several thermostats are to act on a common contact piece p, a completely uniform arrangement of the free ends of the bimetal strip can be achieved by adjusting the eccentric disks h. The distance of the free ends of the bimetallic strip a from the approaches r of the contact piece p can be set completely the same, so that unavoidable deviations in the dimensions and arrangements of the individual parts can be compensated for during the manufacture of the bimetallic strip.

Claims

PATENT CLAIMS: i.

Thermostat with bimetallic strips to be built into an automatic switch as a triggering device, which is arranged inside a tubular hollow body serving as a support for the heating wire, characterized in that the tubular hollow body (c) consists of aluminum, the outer surface of which is oxidized and serves as a direct contact surface for the Heating wire (d) is used, the two ends of which are held in place by rigid connecting means (e, f) in direct contact with the tubular hollow body (c). : 2., Thermostat according to claim 1, characterized in that sockets (e, f) firmly attached to the tubular support (c) serve as fastening means for the ends of the heating wire (d).

3. Thermostat according to claim i and 2, characterized in that the tubular metal body (c) on its one end is rotatably mounted and expediently below at its other free end Spring action (n) is applied to an eccentric disc (k):