DE8513140U1

DE8513140U1 - Temperaturbegrenzer

Info

Publication number: DE8513140U1
Application number: DE19858513140
Authority: DE
Original assignee: INTER CONTROL Hermann Koehler Electrik GmbH and Co KG
Current assignee: INTER CONTROL Hermann Koehler Electrik GmbH and Co KG
Priority date: 1985-05-04
Filing date: 1985-05-04
Publication date: 1987-07-16
Also published as: DE3516041C1

Description

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Beschreibung

Die Erfindung/Neuerung betrifft einen Temperaturbegrenzer mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 .

Herkömmliche Temperaturbegrenzer bestehen i. w. aus einem Gehäuse und darin parallel eingelegten Scheiben, nämlich einer Bimetal 1 Sprungscheibe und einer bistabil auswölbenden Stahlscheibe. Die Bimetallsprungscheibe ist randseitig gelagert und in "kaltem" Zustand in einer Richtung (B), in "warmem" Zustand in anderer Richtung (A) durchgewölbt. Das Zurückspringen der Bimetall sprungschei be bei Abkühlung in Richtung (B) erfolgt mit einer gewissen Hysterese. Die Sprungscheibenbewegung in Richtung (A) dient dazu, die ebenfalls randseitig gelagerte Stahlscheibe durchzustellen (durchzuwölben) und über ein die Stahlscheibe mittig beaufschlagendes Stellglied einen Unterbrechungsschaltkontakt zu öffnen, der in den Heizstrompfad eingeschaltet ist. Da die Stahlscheibe bistabil ausgebildet ist und somit ihre Stellungen unabhänig von der Umgebungstemperatur beibehält, bleibt der Unterbrechungskontakt geöffnet, auch wenn die Bimetallsprungscheibe bereits in ihre "kalte" Stellung zurückgesprungen ist. Der Schaltkontakt wird dadurch in seiner Ausschaltstellung festgehalten. Ein Wiedereinschalten des Strompfades erfolgt durch einen Rücksetz- oder Einschalttaster, mit welchem manuell ein Druck auf das Zentrum der Stahlscheibe in Richtung der Bimetal Ischeibe ausgeübt wird* wodurch die Stahl Scheibe wieder in ihre (vom Kontakt aus gesehen konkave) Ausgangsstellung (Einschaltstellung) zurückspringt*

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Bevorzugter Einsatzbereich der infragestehenden Temperaturbegrenzer sind &zgr;. &Bgr;. Warmwasseraufbereiter jeglicher Art, insbesondere sog. Schnellkochtöpfe, Kaffeemaschinen u. dgl.

Nachteilig an den bekannten Begrenzern ist die Tatsache, daß diese zwar manuell einschaltbar, jedoch nicht manuell ausschaltbar sind. Gerade an den vorstehend erwähnten Küchengeräten ist es oftmals notwendig, einen Kochvorgang oder Warmwasseraufbereitungsvorgang abzubrechen, wozu dann ein gesonderter Ausschalter am Gerät angebracht werden muß. Ist ein solcher Schalter nicht am Gerät vorhanden, muß der Netzstecker gezogen werden. Dies ist unbequem und u. a. auch gefährlich.

Der Erfindung/Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Temperaturbegrenzer so auszubilden, daß er bei einfacher konstruktiver Ausbildung als manuell betätigbarer Ein- und Ausschalter benutzt werden kann. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des f Anspruches 1 gelöst, vorteilhafte Weiterbildungen der « Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.

Zunächst ist festzustellen, daß die Erfindung in vorteilhafter Weise die bistabilen Schnappeigenschaften f der Stahlscheibe nutzt, um manuell den Schaltkontakt in dauerhaft geöffnete oder dauerhaft geschlossene Stellung zu verbringen. Dauerhafte Einschaltstellung bedeutet in diesem Zusammenhang, daß bei Erreichen der Sprungtemperatur der Schaltkontakt selbsttätig in die temperaturbegrenzende Stellung, d. h. Ausschaltstellung springt. Diese thermisch herbeigeführte Ausschaltstel-

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lung - ebenso wie die manuell herbeigeführte Ausschaltstellung - bleibt solange aufrechterhalten, bis der Einschalttaster betätigt wird.

Besonders vorteilhaft ist die Übertragung der Bewegung eines Ausschalttasters auf die Scheibe. Im Randbereich der Scheibe ist ein Rückstellarm befestigt, der nach Art eines vom randseitigen Scheibenlager unterstützten zweiarmigen Hebels die Stahlscheibe von der einen Wölbstellung in die andere Wölbstellung durchdrückt. Eine mittige Beaufschlagung der Stahlscheibe (oder der Bimetal I scheibe) durch irgendwelche Rückstellmittel kann völlig entfallen, so daß das Sprungverhalten der Scheiben (dies ist wesentlich für die Betriebssicherheit des Temperaturbsgre^zers) nicht negativ beeinflußt wird.

Die Ausschalt-Schnellkraftbewegung wird durch das Scheibenzentrum ausgeführt, wodurch ein schlagartiges Aufreißen des Kontaktes sowohl bei thermischer Auslösung als auch bei manueller Auslösung sichergestellt ist. Bei manueller Auslösung wird der vom Rückstellarm beeinflußte Randbereich der Scheibe solange in entgegengesetzter Richtung durchgewölbt, bis das Zentrum der Scheibe sprungartig nachfolgt und den Kontakt aufschlägt.

Durch Anspruch 2 wird eine besonders sichere und rela-

tiv großflächige Kraftübertragung vom Rückstellarm auf die Stahlscheibe gewährleistet. Durch Anspruch 3 bleibt das Scheibenzentrum unbeeinflußt und kann somit die vorstehend bereits erwähnte Ausschalt-Schnellbewegung durchführen. Besonders günstige Tast-Hubverhältnisse ergeben sich durch Anspruch 4. Durch Anspruch 6 ist dafür Sorge getragen, daß übermäßige Handkräfte der

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Bedienungsperson nicht auf die empfindlichen Scheiben (Bimetallsprungsscheibe und/oder bistabile Stahlscheibe) übertragen werden.

: Ansprüche 7-9 beziehen sich auf Merkmale, die für

fi 5 eine besonders schlanke konstruktive Ausbildung des f Temperaturbegrenzers von Vorteil sind. Während bei

\ radial von der Stahlscheibe abstehendem Rückstellarm

die Ein- und Ausschalttastbewegung i. w. in gleicher Richtung und parallel zueinander erfolgt, erfolgt die manuelle Ausschaltbewegung bei einer Begrenzerausbildung gemäß Ansprüchen 7-9 schräg oder rechtwinklig zur Einschalttastbewagung.

Eine weitere konstruktive Ausbildung des Begrenzers wird durch Ansprüche 12 ff. gelehrt. Diese Ausbildung zeichnet sich durch eine flache Bauweise aus, wobei die Betätigungselemente auf der einen Seite des flachrechteckigen Gehäuses und die thermisch ansprechenden Elemente auf der anderen Seite des Gehäuses angebracht sind. Durch Anspruch 13 ist der Begrenzer auf vollautc- < 20 matische Weise leicht herstellbar, da die zusammen zu

befestigenden Bauteile einfach in die Gehäusenuten j! eingelegt und dort festgenietet werden müssen, was ; durch einen Herste!1ungsautomaten möglich ist.

Ferner wird durch die Gehäusenuten ein gewisser Schutz gegen Beschädigung der sich bewegenden Teile erzielt.

Durch Anspruch 15 werden in vorteilhafter Weise relativ lange Ein- und Ausschalttastwege erzielt. Aufgrund der Ausbildung de«' Schalttaster als Federzungen kann d-sr Temperaturbegrenzer von Anwenderseite mit relativ großen Toleranzen montiert Werden, ferner wirken sich

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die Federeigenschaften der Schalttaster insofern glinstig aus» als ein zusätzlicher Schutz der beiden Sprungscheiben gegen allzu große mechanische Krafteinwirkung erzielt wird.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zsichnungsfigiirsn näher srläutsrt. Disse zeiger?;

Fig« 1 einen Temperaturbegrenzer einer ersten Auführungsform - teilweise im Schnitt -;

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Temperaturbegrenzer gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Stahlscheibe mit gesondert angesetztem Rückstellarm;

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Stahlscheibe mit einstückig angeformtem Rückstellarm;

Fig. 5 eine vergrößerte Schnittdarstellung der Bimetal 1 schei be und Stahlscheibe in "Einschaltstellung";

Fig. 6 eine vergrößerte Schnittdarstellung mit in einem Gehäuseteil geführten Stellgliedern mit Stahlscheibe in "Ausschaltstellung";

Fig. 7 eine Draufsicht auf einen Temperaturbegrenzer zweiter Ausführungsform, und

Fig. 8 den Temperaturbegrenzer gemäß Fig. 7 im Schnitt gemäß VIII-VIII.

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Der Temperaturbegrenzer gemäß Fig. 1 besteht i. w. aus einem Gehäuse 10, in dem parallel äneinanderliegend eine i. w. kreisförmige Bimetal 1sprungscheibe 12 und eine bistabil auswölbende Stahlscheibe 14 angeordnet sind, wobei die Bimetallsprungscheibe 12 in ihrem Randbereich 16 derart gelagert ist, daß sie sich zentral oberhalb einer Sprungtsrnperatur in eine erste Richtung (Richtung A gemäß Fig. 5) und unterhalb einer Rücksprungtemperatur in eine entgegengesetzte zweite Richtung (Richtung B) wölbt. Die zusammen mit der Bimetallsprungscheibe (im folgenden als Sprungscheibe 12 bezeichnet) randseitig gelagerte Stahlscheibe 14 wird bei Wölbung der Sprungscheibe in die erste Richtung A ebenfalls in diese Richtung durchgestellt und drückt dabei ein Stellglied 18 in Richtung A, das mit seinem den Scheiben abgewandten Ende 20 den Bewegungskontakt eines Schaltkontaktes 22 anhebt, der zwischen aus dem Gehäuse 10 herausstehenden Anschlußkontaktfahnen 24 eingeschaltet ist. Genauer gesagt durchsetzt das Stellglied mit einer Verjüngung 26 eine Ausnehmung 28 des Bewegungskontaktes, wobei die Verjüngung 26 aus der Oberseite des Gehäuses hinaussteht und als Einschalttaster dient. Durch die Verjüngung 26 kann manuell ein zentraler Druck in zweiter Richtung (B) auf das Zentrum der Stahlscheibe 14 ausgeübt werden, wodurch der Kontakt 22 geschlossen und die Stahlscheibe 14 in die in Fig. 5 gezeigte Einschaltstellung zurückspringt.

Wie aus Fig. 1 weiter deutlich wird, wird das Unterteil 30 des Gehäuses 10 von einem topfartigen metallischen Gehäuseteil 32 umschlossen, das zur Wärmeübertragung auf die innen am Gehäuseteil 32 anliegende Sprungscheibe 12 dient. ]

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Wie insbesondere in Fig. 1 und 3 - 6 zu sehen ist, ist in der Randzöne 34 der Stahlscheibe 14 ein Rückstell arm 36 vorgesehen, dessen Stellende 38 mit dem Randbereich 34 der Scheibe 14 biegefest verbunden ist und dessen Betätigungsende 40 mit einem Ausschalttaster in Verbindung steht oder als solcher ausgebildet ist. Die zur Offfiüfiy u9S Kontaktes 22 notwendige Kraft äüf das Betatigungsende 40 des Rückstellarmes 36 erfolgt in Pfeilrichtung "C" gemäß Fig. 5.

Das Stellende 38 des Rückstellarmes ist flächig auf der Randzone 34 der Scheibe 14 befestigt und steht etwa über den halben Radius "r/2" in die Scheibenfläche hinein. Gemäß Fig. 3-6 steht der Rückstellarm 36 radial vom Scheibenrand 42 ab, wobei seine Abstehlänge "1" vom Scheibenrand 42 etwa dem Scheibenradius "r" entspricht.

Das Betätigungsende 40 des Rückstellarmes 36 wird durch ein im Gehäuse 10 verschiebbares RUckstel!glied 44 bedient (vgl. Ausführungsform gemäß Fig. 7 und 8). Es ist aber auch möglich, den Rückstellarm 36 i. w. rechtwinklig zur Oberfläche der Scheibe 14 verlaufen zu lassen, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Dort steht das Betätigungsende 40 eines Z-förmig abgebogenen Rückstellarmes 36 aus dem die Bimetall- und Stahlscheibe topfartig einschließenden metallischen Gehäuseteil 32 heraus. Durch die Z-förmige Biegung des Rückstellarmes 36 verläuft der zweite oder mittlere Z-Schenkel 46 etwa parallel zum zylinderförmigen Abschnitt des metallischen Gehäuseteils 32, der erste oder untere Z-Schenkel ist flächig an der Randzone 34 der Stahlscheibe 14

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befestigt, zur Öffnung des Kontaktes muß der obere oder dritte Z-Schenkel (Betätigungsende 40) in Pfeilrichtung "D" gemäß Fig. 1 betätigt werden.

Von Bedeutung ist ferner, daß der Rückstellarm 36 aus

\ 5 Federstahl besteht. um bei manueller Betätigung des Botätigungsendes 40 übermäßige Handkräfte abzufedern und nicht auf die empfindlichen Sprungscheiben zu über-

f tragen.

Der Temperaturbegrenzer nach dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 und 8 weist ein etwa flach-rechteckiges Gehäuse 50 auf, in welchem die Scheiben 12, 14 derart außermittig gelagert sind, daß das Zentrum der Scheiben etwa am Punkt "Z" in Fig. 7 liegt. Das Stellglied 18 verläuft ebenfalls durch den Punkt "Z" und beaufschlagt - wie vorstehend bereits erwähnt - das Zentrum der Scheibe 14. Der Rand der Scheiben 12 und 14 ist in Fig. 7 gestrichelt angedeutet.

Von der Scheibe 14 steht der Rückstellarm 36 radial ab, wie das in Fig. 3-6 dargestellt ist und ist derart im Gehäuse angeordnet, daß das Betätigungsende 40 unter der Stelle "X" gemäß Fig. 7 zu liegen kommt. An dieser Stelle befindet sich das Rückstellglied, das parallel zum Stellglied 18 längsverschiebbar im Gehäuse 50 angeordnet ist.

Auf der den Scheiben 12, 14 abgewandten Gehäuseflachseite 52 sind Schalttaster (Einschalttaster 54, Ausschalttaster 56) vorgesehen, die mit den Stellgliedern 18 und 44 zusammenwirken. Von Bedeutung ist, daß die Druckrichtung zur Bedienung beider Taster 54 und 56 gleichgerichtet in Richtung 58 verläuft.

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Bei dem in Fig. 7 und 8 dargestellten Ausführungsbeispiel liegen die Anschlußkontaktfahnen 60, der Schaltkontakt 22 und der Einschalttaster 54 in einer ersten Gehäusenut 62, der Ausschalttaster 56 einer zweiten Gehäusenut 64. Sämtliche Elemente sind durch Niete mit den Nutböden verbunden. Wie insbesondere in der Schnittdarstellung gemäß Fig. 8 zu sehen ist, werden der als Federzunge ausgebildete Einschalttaster 54, der Bewegungskontakt des Schaltkontaktes 22 und die in der Zeichnung rechts liegende Anschlußkontaktfahne 60 durch ein gemeinsames Niet 66 am Nutgrund gehalten. Dadurch ergibt sich eine angenäherte Parallellage zwischen dem als Federzunge ausgebildeten Einschalttaster 54 und dem Bewegungskontakt des Schaltkontaktes 22, so daß es möglich ist, durch Betätigung des Einschalttasters 54 in Richtung 58 den Schaltkorttakt 22 in Kontaktschließrichtung zu beaufschlagen. Dadurch wird der Kontakt geschlossen und Über das Stellglied 18 die Stahlscheibe 14 in die in Fig. 5 gezeigte Stellung gebracht, sofern sich die Bimetall scheibe 12 unterhalb ihrer RUcksprungtemperatur befindet.

Einschalttaster 54 und Ausschalttaster 56 sind identisch ausgebildet und liegen parallel zueinander in ihren jeweiligen Gehäusenuten 62* 64. Beide Taster 54, 56 beaufschlagen mit ihrem Mittelbereich das ihnen zugeordnete Stellglied 18, 44 in Richtung der Scheiben 12, 14. Beide Taster 54, 56 stehen mit ihren Freienden aus den Gehäusenuten 62, 64 heraus und können mit den nach oben abgebogenen Freienden bis in die Nut hinein einfedern, ohne daß eine Zerstörung öder Verbiegung der Schaltelemente zu befürchten ist«

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Bezugszeichenliste

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4 5 6

10 Gehäuse 11

12 Bimetallsprungscheibe 13

14 Stahlscheibe 15

16 Regelbereich 17

18 Stellglied 19

20 Ende 21

22 Schaltkontakt 23

24 Anschlußkontaktfahnen 25 26 Verjüngung

28 Ausnehmung

29

30 Unterteil 31

32 Gehäuseteil 33 34 Randzone Von

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I	35	til II« II· • ti· B 1«· ■!«· O · , lilt I I > ··! I ·	Rückstell arm	•	Gehäuseseite
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i &igr;	37	Stel1 ende		Ei nschalttaster
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y	43	Riickstel lglied	Anschlußkontaktfahnen
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	45	Z-Schenkel	Gshäusenut
}	46
	47	Gehäusenut
	48
	49	Niet
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Temperaturbegrenzer

nansprüche
1. Temperaturbegrenzer mit folgenden Merkmalen:

- in einem Gehäuse (10, 50) sir>d in Parallellage eine i. w. kreisförmige Bimetallsprungscheibe (12) und eine bistabil auswölbende Stahischeibe (14) angeordnet, wobei

die Bimetallsprungscheibe (12) in -<hrem Randbereich (16) derart gelagert ist, daß sie S^-1Ch zentral oberhalb einer Sprungtemperatur in eine erste Richtung (A) und unterhalb einer Rücksprungtempe

ratur in eine entgegengesetzte zweite Richtung (B) wölbt,

die zusammen mit der Sprungscheibe (12) randseitig gelagerte Stahlscheibe (14) bei Wölbung der Sprungscheibe (12) eben

falls in die erste Richtung (A) durchstellbar ist und dabei über ein sie mittig beaufschlagendes Stellglied (18) einen den Stromfluß zu einem elektrisehen Heizelement unterbrechenden

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-2-

Schaltkontakt (22) öffnet sowie durch manuellen zentralen Druck in zweiter Richtung (B) zur Schließung des Schaltkontaktes (22) rückstellbar ist,

gekennzeichnet durch

folgende Merkmale:

in/an der Randzone (34) der Stahlscheibe (14) ist ein Rückstellarm (36) vorgesehen,

dessen Stellende (38) mit dem Randbereich der Stahlscheibe (14) biegefest

verbunden ist und

dessen Betätigungsende (40) entweder mit einem Ausschalttaster (56) in Verbindung steht oder als solcher ausgebildet ist.

2* Temperaturbegrenzer nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Rückstellarm (36) mit seinem Stellende

(38) flächig auf der Randzone (34) der Stähl-

! scheibe (14) befestigt ist.

j 20 3. Temperaturbegrenzer nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Stellende (38) etwa über den halmen jf Radius (r/2)der kreisförmigen Stahlscheibe (14)

in die Scheibenfläche hineinsteht.

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4. Temperaturbegrenzer nach einem der Ansprüche

- 3,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Rückstellärm (36) radial vom Scheibenfand (4Z) absteht und seine Abstöhlänge (1) vom Scheibenrand (42) etwa dem Scheibenradius (r) entspricht.

5. Temperaturbegrenzer gehenden Anspruches

nach einem der vorher-

dadurch gekennzeichnet,

daß das Betätigungsende (40) des Rückstel1 armes (36) durch ein im Gehäuse (50) rechtwinklig zur Scheibenfläche verschiebbares Rücksteilglied (44) beaufschlagbar ist.

6. Temperaturbegrenzer gehenden Ansprüche,

nach einem der vorherdadurch gekennzeichnet,

daß der Rückstellarm (36) als federnder Metallstreifen ausgebildet ist, dessen Stellende (38) mit der Stahlscheibe (14) verklebt, verschweißt oder verlötet ist.

7. Temperaturbegrenzer nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

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dadurch gekennzeichnet,

daß der Rlickstel 1 arm (36) etwa rechtwinklig zur Scheibenoberfläche verläuft.

8. Temperaturbegrenzer nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Betätigungsende (40) des RUckstellarmes (36) aus einem die Bimetall- (12) und die Stahlscheibe (14) topfartig einschließenden metallischen Gehäuseteil (32) heraussteht.

9. Temperaturbegrenzer nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Rückstellarm (36) Z-förmig gebogen ist derart, daß der erste Z-Schenkel flächig am Randbereich der Stahlscheibe (14) befestigt ist, der zweite Z-Schenkel etwa parallel zum zylinderförmigen Abschnitt des metallischen Gehäuseteils (32) verläuft und der dritte Z-Schenkel als Betätigungsende (40) aus dem Gehäuseteil (32) heraussteht.

10. Temperaturbegrenzer nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Rückstellarm (36) einstückig mit der Stahlscheibe (14) ausgebildet ist.

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11. Temperaturbegrenzer nach einem dfer vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Breite des Rückstellarmes (36) etwa 15 % - 35 % des Scheiberidufchmessers (2r) beträgt.

12. Temperaturbegrenzer nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Scheiben (12* 14) außermittig in einem etwa flach-rechteckigen Gehäuse (50) gelagert sind, das von zwei i. w. parallel zueinander verlaufenden längsverschiebbaren Stellgliedern (Stellglied 18, Rückstellglied 44) durchsetzt ist und auf der den Scheiben (Bimetallscheibe 12, Stahlscheibe 14) abgewandten Gehäuseflachseite (52) mit Schalttastern (Einschalttaster 54/Ausschalttaster 56) versehen ist, die mit den Stellgliedern (18, 44) verbunden sind.

13. Temperaturbegrenzer nach Anspruch 12,
5i?0 dadurch gekennzeichnet,

daß die Anschlußkontaktfahnen (60), der Schaltkontakt (22) und der Einschalttaster (54) in einer ersten Gehäusenut (62) und der Ausschalttaster (56) in einer zweiten Gehäusenut (64) angeordnet sind und die Gehäusenuten (62, 64) parallel zueinander verlaufen.

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15

14* Temperäturbegrerizer nach Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Einschalttaster (54) den durch das Stellglied (18) beaufschlagten Schaltkontakt (22) in Kontaktschließrichtung beaufschlagt«

15. Temperaturbegrenzer nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

daß die beiden Schalttaster (Einschälttäster 54/Ausschalttaster 56) als in den Gehäusenuten (62, 64) angeordnete Federzungen ausgebildet sind, die mit ihren Befestigungsenden am jeweiligen Nutgrund befestigt sind, mit ihren Bewegungsenden aus den Nuten (62, 64) herausstehen und mit ihrem Mittelbereich über den Bewegungskontakt das Stellglied (18) bzw. das Rückstenglied (44) beaufschlagen.