DE7229393U

DE7229393U - Temperaturschutzschalter

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Publication number: DE7229393U
Application number: DE7229393U
Authority: DE
Original assignee: Thermik Geraetebau & Co GmbH
Current assignee: Thermik Geraetebau & Co GmbH
Priority date: 1971-05-03
Filing date: 1972-08-08
Publication date: 1972-11-09
Also published as: DE2121802C3; DE2121802B2; GB1394612A; DE2121802A1

Description

DR. INQ. HANS LICHTI · DIPL.-INQ. HEINER LICHTI L

PATENTANWÄLTE

KARLSRUHE-DURLACH · QROTZINQER STRASSE 61

TELEFON (0711) +11

7. August 1972 2431/72

Thermik-Gerätebau GmbH & Co., 7530 Pforzheim, Hohenzollernstraße 77

Temperaturschutzschalter

Die Erfindung betrifft einen Temperaturschutzschalter zum Ein- und Ausschalten elektrischer Stromkreise bei Über— bzw. Unterschreiten vorbestimmten Temperaturen mit einer den Kontaktdruck herstellenden, einen Schaltkontakt aufweisenden und mit einem gehäusefesten Gegenkontakt zusammenwirkenden Feder und einer diese unter Einwirkung der Temperatur aus der Einschalt- in die Ausschaltstellung bewegenden Bimetall-Schnappscheibe·

Die herkömmlichen Temperaturschutzschalter mit Bimetall— Schnappscheibe arbeiten in der Weise, daß die Bimetall-Scheibe sowohl den Stromübergang, als auch den hierfür notwendigen

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Kontaktdruck besorgt. Die Bimerall-Scirmappächeibe ist demzufolge elektrischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt, die ihr Temperaturverhalten beeinflussen bzw. ändern. Aus diesem Grund ist man in der Praxis genötigt, jeden Scnalter für sich zu prüfen, um seine Ansprechtemperatur genau zu bestimmen und gegenüber dem Abnehmer gewährleisten zu können. Diese Belastungen führen jedoch zu Ermüdungserscheinungen, so daß das Temperaturverhalten sich mit zunehmender Betriebsdauer verändert.

Es ist bereits versucht worden, hier Abhilfe zu schaffen. So ist es beispielsweise bekannt, (DT-PS'en 977 187 und

1 15Ö 139) die elektrische Belastung von der Bimetall-Schnappscheibe wegzunehmenc In diesem Fall dient zur Stromübertragung eine "Metallspinne", die ν _>n der Bimetall-Schnappscheibe während deren Belegung mitgeschleppt wird. Diese Metallspinne weist den Kontakt auf, der allerdings gleichzeitig an der Bimetall-Schnappscheibe festgenietet ist. Damit soll bewirkt werden, daß der Stromdurchgang über die 'Metallsphne" erfolgt und die Bimetal1-Schnappscheibe elektrisch unbelastet bleibt. Von Nachteil ist zunächst, daß hier - wie bei den zuvor geschilderten Schaltern - der Schaltkontakt angenietet wird und damit unkontrollierbare Spannungen in die Bimetallscheibe eingebracht werden. Hinzu kommt, daß die "Metallspinne" an ihren freien Armen nur einen außerordentlich unzulänglichen Kontakt herstellt. Im übrigen ist bei dieser bekannten A\isführungsform nach wie vor der Nachteil gegeben, daß der Schaltkontaktdruck durch die Bimetall-Schnappscheibe erzeugt werden muß, was eine entsprechende Einspannung voraussetzt.

Es sind weiterhin einige eingangs angedeutete Ausführungs-

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tormen bekannt (·,£.. B. LiT-OS 2 057 003} , bei denen der Strom über eine Feder nach Art einer Blattfeder geleitet wird, die an einer Seite eingespannt ist, an der anderen den einen Schaltkontakt trägt und selbst den Kontaktdruck herstellt. Dieser Feder ist eine lose gelagerte, zentrisch abgestützte Bimetal1-Schnappscheibe zugeordnet, die beim Umschnappen die Feder anhebt und damit den Schaltkontakt in die Ausschaltstellung drängt. Die Birnetall-Schnappscheibe muß die Feder in der Ausschaltstellung halten. Hierbei ergeben sich folgende Nachteile:

Da die Blattfeder einseitig eingespannt ist, wird sie von der Einspannung bis zum freien Ende immer "weicher" mit der Folge, daß die Bimetall-Schnappscheibe in der Ausschaltstellung, in der sie die Feder hält, exzentrisch belastet ist, wodurch ihr Temperaturverhalten unkontrolliert beeinflußt wird. Die lineare Federcharakteristik führt zu einem "schleichenden" Ein- und Ausschalten, was äußerst unerwünscht und bei den Schaltern, bei denen die Bimetall-Schnappscheibe selbst den Kontaktdruck herstellt, nicht gegeben ist, da diese schlagartig ein- bzw. ausschalten. Schließlich können die Blattfedern nur geringe elektrische Überlast aufnehmen und ändern dabei ihr Federverhalten beträchtlich.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Schalter des zuletzt geschilderten Aufbaus so auszubilden, daß eine stets reproduzierbare Momentanschaltung geschaffen wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Feder als kalottenförtnige Feder-Schnappscheibe ausgebildet

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und konzentrisch su der gleichfalls kalottenförtnig ausgebildeten Bimetall-Schnappscheibe angeordnet ist.

Die Bimetall-Schnappscheibe ist weder elektrisch, noch während des Umschnappvorgangs mechanisch belastet, so daß sie stets bei Erreichen der ihr eigenen Umschnapptemperatur unaspiringt. Die erfindungsgemäß vorgesehene Feder—Schnappscheibe hat gegenüber den herkömmlich verwendeten Federn eine Federcharakteristik, die zunächst steiler ansteigt, in einen annähernd horizontalen Kulminationsbereich übergeht und anschließend wieder steil abfällt. Im Umschnappunkt wird dieser Kulminationsbereich der Feder-Schnappscheibe von der Stellkraft der Bimetall-Schnappscheibe, die sich aus einem potentiellen und einem kinetischen Energieanteil zusammensetzt, überwunden. Damit ist ein schlacjartiges Ein- und Ausschalten gewährleistet, das stets reproduzierbar erfolgt.

Die elektrisch gut leitende, z.B. aus einer Cu-Be-Legierung bestehende Feder-Schnappscheibe kann elektrisch vergleichsweise hoch und damit überbelastet werden, ohne daß sie in ihrer Funktionstüchtigkeit beeinträchtigt wird.

Abgesehen von diesen rein funk tion s technischen Vorteilen ergibt sich der weitere Vorteil, daß bei der Serienherstellung nur einzelne Stichproben-Prüfungen gemacht werden müssen, da die Bimetall-Schnappscheibe während der Fertigung in keiner Weise verändert oder beeinflußt wird.

Der gesamte lemperaturschutzschalter besteht aus einem einfachen Gehäuse, der Bimetall-Schnappscheibe, der Feder-Schnappscheibe und dem Schaltkontakt. Es handelt sich also nur um sehr wenige und in einfacher Weise in Serie zu fertigende Bauteile.

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In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist die Feder-Schnappscheibe mit einem mittigen Loch versehen und weist der dieses und das Loch der Bimetall-Schnappscheibe durchgreifende Schaltkontakt einen zwischen den Scheiben angeordneten, den Lochrand überragenden Bund auf. Der Schaltkontakt braucht also lediglich zwischen die beiden Scheiben eingelegt zu werden, so daß weder Löt-, noch Schweiß- oder sonstige Befestigungsarbeiten notwendig sind.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Bimetall-Schnappscheibe und die Feder-Schnappscheibe in einem sie konzentrisch umgebenden, dosenartigen Gehäuse angeordnet, dessen elektrisch leitender Boden den einen Kontakt und dessen demgegenüber isolierter Deckel den Gegenkontakt bilden, wobei die Feder-Schnappscheibe unter Erzeugung der Federkraft zwischen Boden und Deckel vorgespannt ist. Auch hierin zeigt si.ch der überaus einfache Aufbau des erfindungsgemäß ausgebildeten Schalters.

Die Bimetall-Schnappscheibe kann frei beweglich im Gehäuse angeordnet sein, wobei sie sich lediglich in ihren Schnappstellungen an gehäuseseitigen Widerlagern abstützt.

Der Boden des Gehäuses ist vorzi^gsweise schalenförmig nach außen gewölbt und die Feder-Schnappscheibe am Übergangsrand zwischen Boden und Innenwand des Gehäuses abgestützt-

Zwischen dem Boden und dem Deckel des Gehäuses ist eine Isolierscheibe eingelegt, wobei der Boden vorzugsweise einen nach außen gerichteten Randflansch, dei Deckel hingegen einen diesen übergreifenden, nach innen gezogenen Randflansch aufweisen und diese unter Zwischenschaltung der Isolierscheibe durch Bördeln miteinander verbunden sind. Hiermit ist eine fertigungstechnisch sehr einfache Ausbildung gefunden.

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Die Isolierscheibe ist der Form des Deckels angepaßt und in ihrem mittleren Bereich mit einer den Gegenkontakt am Deckel freigebenden Aussparung versehen.

Am Boden und am Deckel kann je eine Anschlußfahne angeordnet sein, die vorzugsweise gegeneinander versetzt sind. An diesen Anschlußfahnen sind die Anschlußleitungen befestigt, so daß auch hier die bei Verwendung von Lötsinn ungünstigen Einwirkungen vermieden werden.

Schließlich kann das Gehäuse in einem Kunstharz eingebettet sein, um das Schaltwerk gegen störende Einflüsse von außen zu schützen und gleichzeitig elektrisch zu isolieren.

In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Hierbei zeigen:

Abb. 1 einen Querschnitt durch den Schalter in der Einschaltstellung;

Abb. 2 einen Querschnitt durch den Schalter in der Ausschaltstellung und

Abb. 3 eine maßstäbliche Draufsicht und Seitenansicht des Schalters.

Das Gehäuse des Schalters ist dosenartig ausgebildet und weist einen Boden 1, einen Deckel 3 und eine zwischengeschaltete Isolierscheibe 2 auf. Der Boden 1 ist mit einem nach außen ragenden Randflansch versehen, während der Deckel 3 einen diesen übergreifenden, nach innen gezogenen Randflansch aufweist. Die Isolierscheibe 2 ist entsprechend geformt. Diese Form läßt sich in einfacher Weise durch Bördeln her-

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stellen. An dem Boden 1 ist eine Anschlußfahne Ib, am Deckel 3 eine Anschlußfahne 3b angeordnet. Diese Anschlußfahnen sind, wie aus Abb. 3 ersichtlich, in einer Horizontalebene gegeneinander versetzt«

In dem Gehäuse ist eine Feder-Schnappscheibe 4 angeordnet, die sich umfangseitig im Bereich la am Boden 1 des Gehäuses abstützt. Konzentrisch zu dieser Feder-Schnappscheibe 4 ist eine Bimetal1-Schnappscheibe 5 angeordnet, die in der Einschal tstellung (Abb. 1) formgleich mit der Feder-Schnappscheibe 4 verläuft.

Die Feder-Schnappscheibe 4 und die Bimetall-Schnappscheibe sind zentrisch mit fluchtenden Löchern versehen, in die ein Kontakt 6 mit Spiel cxrrgreiftT~~De~r~Kontakt 6 weist zwischen den beiden Scheiben einen Bund 6b auf, der den Rand der beiden Löcher übergreift. Der Schaltkontakt 6 liegt somit weitgehend unbeweglich zwischen den beiden Scheiben.

In der in Abb. 1 dargestellten Einschaltstellung fließt der Strom von der Anschlußfahne Ib über den Boden 1, die Feder-Schnappscheibe 4 und den Kontakt 6 zu der Kontaktfläche 3a des Deckels 3 und über die Anschlußfahne 3b ab. Wird nun der Schalter einer erhöhten Temperatur ausgesetzt, so springt die Bimetall-Schnappscheibe 5 bei einer vorbestimmten Temperatur um und gelangt in die in Abb. 2 erkennbare Lage, die Ausschaltstellung. Zu diesem Zweck ist die Federkraft der Feder-Schnappscheibe 4 wenig geringer als die Stellkraft der Bimetall-Schnappscheibe 5 während des Umschnappvorgangs. Die Bimetall-Schnappscheibe wandert mit ihrem umfangseitigen Rand in den Bereich 2a der Isolierscheibe 2. Die Bimetall-Schnappscheibe ist somit während des Umschnappens frei beweglich.

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In der Ausschaltstellung (Abb. 2) hält sie die Feder-Schnappscheibe 4.

Sobald die Temperatur den der Bimetall-Schnappscheibe 5 eigenen Umschnappwert erreicht, wird die Federkraft der Feder-Schnappscheibe 4 größer als der Widerstand der Bimetall-Schnappscheibe 5, so daß jene in Form einer Momenteinschaltung wieder in die Lage gemäß Abb. 1 wandert. Die Feder-Schnappscheibe 4 stellt dabei wiederum den Kontaktdruck her.

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Claims

- 9 - - 2431/72 - Schutzansprüche

1. Temperaturschutzschalter zum Aus- und Einschalten elektrischer Stromkreise bei Über- bzw. Unterschreiten vorbestimmter Temperaturen mit einer den Kontaktdruck herstellenden, einen Schaltkontakt aufweisenden und mit einem gehäusefesten Gegenkontakt zusammenwirkenden Feder und einer diese unter Einwirkung der Temperatur aus der Einschalt- in die Ausschaltstellung bewegenden Bimetall-Schnappscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder als kalottenförmig._ ^der-Schnappscheibe (4) ausgebildet und konzentrisen) eier gleichfalls kalottenförmig ausgebildeten Bimetall-Schnappscheibe (5) angeordnet ist.

2. Temperaturschutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder-Schnappscheibe (4) mit einem mittigen Loch versehen ist und daß der dieses und das Loch der Bimetall-Schnappscheibe (5) durchgreifende Schaltkontakt (6) einen zwischen den Scheiben angeordneten, den Lochrand überragenden Bund{6b) aufweist.

3. Temperaturschutzschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bimetall-Schnappscheibe (5) und die Feder-Schnappscheibe (4) in einem sie konzentrisch umgebenden dosenartigen Gehäuse (1, 2, 3) angeordnet sind, dessen elektrisch leitender Boden (1) den einen Kontakt

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und dessen demgegenüber isolierter, selbst elektrisch leitender Deckel (3) den Gegenkontakt (3a) bilden, und daß die Feder-Schnappscheibe mit dem Schaltkontakt (6) unter Erzeugung der Federkraft zwischen Boden und Deckel vorgespannt ist.

4. Temperaturschutzschalter nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bimetall-Schnappscheibe (5) umfangsseitig zwischen den Schaltstellungen frei beweglich im Gehäuse (1, 2, 3) angeordnet ist.

5. Temperaturschutzschalter nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (1) des Gehäuses schalenförmig nach außen gewölbt und die Feder-Schnappscheibe (4) am Übergangsrand zwischen Boden (1) und Innenwand des Gehäuses abgestüzt ist.

6. Temperaturschutzschalter nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Boden (1) und Deckel (3) des Gehäuses eine Isolierscheibe (2) eingelegt ist.

7. Temperaturschutzschalter nach einem der Ansprüche 1 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (1) einen nach außen gerichteten Randflansch, der Deckel (3) einen diesen übergreifenden, nach innen gezogenen Randflansch aufweisen und diese unter Zwischenschaltung der Isolierscheibe (2) durch Bördeln miteinander verbunden sind.

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8. Temperaturschutzschalter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierscheibe (2) der Form des Deckels (3) angepaßt und in ihrem mittleren Bereich mit einer den Gegenkontakt (3a) des Deckels freigebenden Aussparung versehen ist.

9. Temperaturschutzschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß am Boden (1) und am Deckel (3) je eine Anschlußfahne (Ib, 3b) angeordnet ist.

10. Temperaturschutzschalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußfahnen(Ib, 3b) gegeneinander versetzt angeordnet sind.

11. Temperaturschutzschalter nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußleitungen an die Anschlußfahnen (Ib, 3b) befestigt sind.

12. Temperaturschutzschalter nach Anspruch 11, dauurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1, 2, 3) in einem Kunstharz eingebettet ist.

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