DE904559C

DE904559C - Thermische Schalt- bzw. Ausloesevorrichtung

Info

Publication number: DE904559C
Application number: DES6215D
Authority: DE
Inventors: Edward Bletz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1938-08-27
Filing date: 1939-08-29
Publication date: 1954-02-18
Also published as: US2238621A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine für beliebige Schalter, z. B. Schnellschalter, bestimmte thermische Schalt- bzw. Auslösevorrichtung, deren wärmeempfindliches Bimetallelement aus mehreren nebeneinander vorgesehenen Streifen besteht. Die bekannten! Bimetallelemente dieser Art werden aus drei an beiden; Enden geschlossenem Streifen ausgeführt; sie erlauben¹ daher¹ keine Einstellung der Auslöse- bzw. Schaltvorrichtung vorzunehmen. Außerdem verhalten sich derartige Bimetallelemeinte mit drei an beiden Enden geschlossenen Streifen in bezug auf die Verformung des Materials ungünstig.

Durch die Erfindung werden diese Schwierigkeiten beseitigt und darüber hinaus erhebliche Vorteile erzielt. Die Erfindung erlaubt trotz der Schaffung einer einfachen;, robusten und dabei schnell wirkenden Schalt- bzw. Auslösevorrichtung, die Krümmung des Wärmeelememtesi in besonders bequemer Weise· vorzunehmen und die Ansprechzeit des Bimetallelementesi auch nach dem erfolgten Zusammenbau in weiten Grenzen ein- bzw. nachzustellen. Die Schaltvorrichtung kann dabei besondletrs leicht zusammengebaut bzw. auseinandergenommen werden. Sie hat ferner den Vorteil, daß das Bimetallelement, ohne daß es vorgeformt wird, durch einfaches Stanzen hergestellt werden kann·. Die Erfindung zeichnet sich dabei im wesentlichen dadurch aus, daß das Bimetallelement nach Art einer Gabel mehrere an einem Ende offene Schenkel

enthält j von denen mindestens-einer durch Veränderung seiner Länge bzw. Krümmung von außen einstellbar ist.

In der Zeichnung sind' einige Ausfübrungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht. Es zeigen

Fig. ι und 2 die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Teil in Seitenansicht, zum Teil im Schnitt, und zwar in beiden wirksamem Stellungen:, Fig. 3 einen Schnitt nach Linie III-III der Fig. 1, Fig. 4 und 5 eine Draufsicht und eine Seitenansicht des: Bimetallelementes und der Tragvorrichtung,

Fig. 6 eine Draufsicht auf das Bimetallelement, das bei der Bauart nach Fig. 5 verwendet wird,

Fig. 7 und 8 eine Drauf- und Seitenansicht eines Gliedes, welches einen Teil der in Fig. 4 und 5 gezeigten Tragvorrichtung bildet,

Fig. 9 und 10 eine Draufsicht und Seitenansicht eines in Fig. 5 und 6 gezeigten Teiles der Tragvorrichtung,

Fig. 11 eine schaubildliche Darstellung eines gegenüber dem Bimetallstreifen nach Fig. 6 abgeänderten Bimetallelementes,

^a5 Fig. 12 eine Draufsicht auf eine gegenüber dar in Fig. 4 gezeigten Bauart abgeänderte Form, die Mittel für die Änderung der Krümmung des Thermoelementes veranschaulicht und Fig. 13 einem Schnitt nach Linie XIII-XIII der Fig. 12.

Mit 10 ist eine momentartiig wirkende gegabelte Bimetallschaltvorrichtung bezeichnet, die ein mehrschenkliges Bimetallelement 12, eine Tragvorrichtung 14, einen Hauptrahmen (Platte) 15 und eine Mehrzahl von Kontakten 17 und 19 enthält, die mit dem Bimetallelement 12 und dem Rahmen 15 wirksam verbunden sind.

Die Tragvorrichtung 14 besteht aus einem oberen Teil 16 und einem klotzförmigeni Grundteil 18. An dem oberen Teil 16 sind mehrere! Stifte bzw. Bolzen 20 vorgesehen;, welche die Verbindung dies Grundteiles mit. dem Bimetallelement 12 herstellen.

Das mehrfach gegabelte Bimetallelement¹12 ist vorzugsweise aus einem einfachen Blatt aus Bimetallmaterial ausgeführt. Es ist jedoch möglich, dag Bimetallelement! auch in einer anderen geeigneten Weise auszuführen. Das Element 12 enthält mehrere äußere Gabeilschenkel 22 und mindestens einen inneren] Gabel schenkel 24 sowie einen Endteil 26. Die Schenkel 22 und 24 sind mit dem Endteil 26 des Elementes 12 vorzugsweise aus einem Bimetallstück ausgeführt. Sie können aber auch in einer anderen gewünschten Art miteinander starr verbunden sein.

Die Schenkel 22 und 24 das drei- bzw. fünfschenkligen Bimetallelememtes sind im wesentlichen gleich lang ausgeführt und durch Schlitze: oder Öffnungen 28 so voneinander getrennt, daß offene Enden entstehen. An den freien Enden der äußeren Schenkel 22 sind z.B. kreisförmige Öffnungen 30 angeordnet, während an dem freien Ende des inneren Gabelschenkels 24 eine ähnliche Öffnung 34 vorgesehen ist, die, wie z. B. die Fig. 6 zeigt, etwas dichter am Ende angeordnet ist al® die Öffnungen. 30 in den Gabelschenkeln 22. Die öffnungen 30 und 6g; 32 sind zur Aufnahme der Stifte 20 der Tragvorrichtung 14 bestimmt!, welche dafür sorgen, daß der innere Gabelschenkel im einer gegenüber den äußeren Schenkeln gekrümmten Lage festgehalten wird, wie es nachstehend näher beschrieben wird.

Das Bimetallelement 12 ist an seinem einen Ende mit der Tragvorrichtung 14 starr verbunden; an dem freien Ende des Bimetiall>streifens isifc ein beweglicher Kontakt 17 vorgesehen, welcher bei dem dargestellte» Beispiel eine ausgedehnte Stange 33 enthält, die, wie in dem Fig. 1, 2, 3 gezeigt ist, an dem Bimetallstreifen; 12 mittels, eines Niete© 35 mit Teilkugelkopf lösbar befestigt¹ ist. Der Niet 35 und die Stange 33 sind vom dem Bimetallstreifen 12 mittels einer pasisenden Isolationsscheibe oder Hülse 37 isoliert. Der bewegliche Kontakt 17 kann aber auch in irgendeiner anderen gewünschten Weise¹ durchgebildet und an dem Bimetallstreifen 12 isoliert befestigt werden.

Der obere Teil 16 der Tragvorrichtung'14 bestiehlt im 'wesentlichem aus einer flachen Metallstange, welche an dem klotzförmigen Teil 18 mittels einer Mehrzahl von insbesondere im einer geraden Linie vorgesehenien Stiften oder Bolzen 20 starr befestigt is*. Diese Bolzen halten das Bimetallelement in dem vorgeschriebenen gekrümmten Zustand fest. Der klotzförmige Gr-undteil 18 besteht aus einem Hauptiteil 34 und einem sich nach oben erstreckenden Teil 36, der durch das· empocstehendie Ende des Grundteiles i& gebildet wird. Der Teil 36 erstreckt sich hierbei über den Hauptteil 34 um. einen Betrag, der im wesentlichen gleich dem Querschnitt des mehrfach gegabelten Bimetallelementes; ist. Im Innern desi Hauptteilea 34 sind mehrere öffnungen 38 vorgesehen·, in welche die Stifte 20 eingeführt werden. Der Träger wird also¹ durch die obers Platte 16 gebildet, die über dem sich aufwärts· erstreckenden Teil des Gestells; 18 angeordnet und! mit demselben mittefe passender Hilfsschraubem 40° verbunden ist. · i°5

Die aus Fig. 1 und 2 ersichtliche Grundplatte 15 enthält bei diesem Beispiel einen ausgestreckten Hauptteil 2¹I₁ der an seinem einen Ende einen herabhängenden Bauteil 23 besitzt. Es ist klar, daß die Bauart auch, im einer anderen gewünschten Weise ausgeführt werden kann.

An der Grundplatte 15, und zwar insbesondere in der Mitte derselben, ist mittels einer passenden Buchse 27 eine Einstellvorrichtung 31 vorgesehen, die eins Stellschraube 215 enthält. Die Stellschraube weist an ihrem unteren Ende einen verjüngten Teil 29 auf, an dem der mittlere Schenkel des Bimetallelementes: 12 angreift. Der einen reduzierten Durchmesser aufweisende Teil 29 wirkt mit dem Bimetallelement derart zusammen;, daß beim Drehen der Stellschraube 25 keine klemmende Wirkung zwischen dem Teil 29 und dem Element 12 eintritt. Außerdem ist der Teil 29 dem mittleren Schenkel des Elementes 12 angepaßt, um zu verhindern, daß eine Bewegung längsi der Achs© der Stellschraube auftritt, wenni das Element 12 sich von einer

Lage in die andere durchbiegt. Die Einstellschraube 25 erlaubt also die Wirkung des Elementes 12 und des Thermostaten 10 zu regulieren.

An den freien Enden der Grundplatte¹15 sind feststehende Kontakte 19 isoliert angebracht, von denen, jeder bei dem dargestelltem Beispiel einen Kontaktteil 39 und eine Klemme 41 enthält, welche beispielsweise mittels ineinandergreifender Gewinde an der Grundplatte 15 starr angebracht sein kann.

Zum Isolieren der Kontakte 19 von, der Grundplatte 15 sind an den Kontakten 19 Isolierhülsen 43 vorgesehen. Die Kontakte können auch in einer anderen geeigneten Weise ausgeführt und an der Grundplatte 15 angebracht werden, damit sie mit dem bewegliichen Kontakt 17 zusammenarbeiten können. Das Bimetallelement 12 und die Vorrichtung¹14 sind auf der Grundplatte 18 des Trägers 14 angebracht, über welchem der obere Teil 16 vorgesehen ist. Die an dem Teil 16 vorgesehenen Stifte bzw. Bolzen 20 werden dabei in die Öffnungen; 30 und 32 an den freien Enden der Schenkel 22 bzw. 24 und außerdem in die öffnungen 38 der Grundplatte 18 eingeführt. Der Abschlußteil 16 ist an der Platte 18 mittels! Hilfshalteschrauben 40° oder in einer geeigneten Weise starr angebracht.

Wenn es erwünscht ist, das zusammengebaute Element 12 und die an der Grundplatte 15 angebrachte Vorrichtung 14 zu montieren!, so- wird die Vorrichtung 14 an dem vorstehenden Teil der Grundplatte starr angebracht. Die Hilfshalteschrauben 40" können von der Vorrichtung 14 entfernt und durch Schrauben 40 ersetzt werden,, weiche mit der Grundplatte! 15 zusammenwirken!, indem sie-für die Befestigung der Vorrichtung sorgen. Die Vorrichtung 14 und das Bimetallelement 12 können auch in einer anderen Weise an der Grundplatte 15 angebracht werden.

Da die Stifte 20 im wesentlichen in einer geraden Linie angeordnet sind und die öffnungen 30 und 32, die an freien Enden der Gabelschenkel 22 und; 24 vorgesehen sind, nicht in einer geraden Linie liegen,, so bewegt das freie Ende des mittleren Gabelschenkel s 24 diesen Gäbelschenkel. beim Hindurchführen der Stifte 20 durch die Öffnung 30 und 32 zwangsläufig in bezug auf die äußeren Gabelschenkel nach innen, so daß der zwischenliegende Schenkel, wie insbesondere aus, Fig. 5 hervorgeht, gekrümmt wird. Da der mittlere Gab el schenkel 24 im wesentlichen dieselba Länge besitzt wie die äußeren Gabel schenkel 22, so folgt hieraus bei der Betrachtung der Vorrichtung als eine Einheit, daß das, freie Ende des mittleren Gabelschenkel'S 24 als* Folge der unrichtigen Lage der öffnung 32 der Gabelschenkel nach innen durchgebogen wird, d. h.

der Schenkel 24 ist länger als die äußeren Gabel-Sichenkel. Mit anderen Worten;, der an dem Tragteil 14 angebrachte Zwischengabelschenkel 24 kann als ein Brückenelement aufgefaßt werden, welches länger als der Tragrahmen ist.

Falls es erwünscht¹ ist, können die öffnungen 30 und 32 in einer geraden Linie angeordnet und die Stifte 20 auf einer gebrochenen Linie liegen, wobei der mittlere Stift 20 näher zur Begrenzungskante gerückt ist¹ als die äußeren Stifte. Wenn der mittlere Stift 20 in die öffnung 32 eingeführt wird, so kann der mittlere Gabelschenkel 24 gleichfalls nach oben gekrümmt werden.

Die relative Krümmung des mittleren Gabelschenkels 24 nach oben ist stärker und; seine Effektivlänge ist größer als diejenigen des Hauptelemente«, wodurch dieses das Bestreben hat, eine ähnliche Krümmung wie der Gabelschenkel 24 anzunehmen. Es ist jedoch augenscheinlich, daß eine solche Krümmung kleiner ist, als die des mittleren Gabelschenkels 24, wie es der Fig. 2 zu entnehmen ist. Da das Element 12 aus Bimetallmaterial ausgeführt ist, so hat dasselbe unter Einwirkung des Stromes das Bestreben, seine Krümmung umzukehren oder seinen geradlinigen Verlauf zu verändern. Dadurch, daß der mittlere Gabelschenkel in der Tat länger als der Rahmen des Elementes 12 ist, hat die Bewegung oder die Umkehrung der Krümmung des mittleren Gabelschenkels 24 eine plötzliche oder sprunghafte Umkehrung des gesamten Elementes zur Folge. Der an dem freien Ende des Elementes angeordnete bewegliche Kontakt 17 wird durch eine solche Schnappwirkung, wie Fig. 2 zeigt, von den feststehenden Kontakten 19 fortbewegt.

Nach dem Abkühlen des Elementes 12 ist dasselbe bestrebt, sich zu strecken, wodurch der Zwischenschenkel 24 die äußeren Schenkel in ihre Ausgangslage sprunghaft zurückbringt. Der Kontakt 17 wird wieder plötzlich in Kontakt mit dien feststehenden. Kontakten 19 gebracht.
. Während das Element 12 seine eine Lage in die andere wechselt, geht der mittlere Gabelschenkel 24 durch das Element 12 von einer Seite zu der anderen hindurch. Diese Wirkung hat das Bestreben, ein Längsstrecken der äußeren Gabelschenkel 22 hervorzurufen, Je schneller diese Gabelschenkel sich unter der Einwirkung der Temperatur strecken und dann in ihre Ausgangslage kommen, um so schneller wird der mittlere Gabelschenkel seine Lage wechseln. Somit ist es klar, daß die Schnelligkeit, mit welcher ein solcher mittlerer Gabelschenkel 24 seine Krümmung wechselt, den Wirkungsbereich des; Thermostaten bestimmt.

Daraus folgt, daß die äußeren Schenkel des Bimetallsitreifens vorteilhaft sinus- oder wellenförmig ausgeführt sein können, wie es durch den Teil 22^s des Elementes in Fig. 11 dargestellt ist. Die wellenförmige Krümmung der äußeren Gabelschenkel 22" gestattet dann, daß solche Schenkel sich schnell ausdehnen und in Längsrichtung zusammenziehen, wenn das Element sich von einer Lage in die andere biegt und umgekehrt erlaubt, daß der Thermostat in einem kleinen Bereich zwischen seiner »Ein«- und »Aus«-Lage arbeitet.

Eine wichtige Abart der Vorrichtung 14 gegenüber der Bauart nach Fig. 4 und 5 zeigen Fig. 12 und 13. Bei dieser Ausführungsform hat der nach oben vorstehende Teil 36° der Tragplatte 14" ein Gewindeloch 48, das im wesentlichen in der Mitte zwischen den Schrauben 40" verläuft. Eine Stellschraube 42 kann dann in das Gewindeloch 48. eingeführt werden, um einen Eingriff mit dem freien

; Ende- des Zwischenschenkels 24⁰ herbeizuführen. Die Schraube 42 kann dabei von. Hand hinein- oder herausgeschraubt und somit in bezug auf die Grundplatte 40⁸ eingestallt werden, um die relative Lage des freien Endiasi des Zwischenschenkels 24" und somit die Krümmung diesesi Schenkels zu verändern. Bei einer solchen: Bauart kann die Öffnung 32^a durch einen Längsschlitz gebildet werden, um eine ungehinderte Bewegung des freien. Endes des Schenkels 24° entsprechend der Bewegung der Schraube 42 zu ermöglichen (vgl. Fig. 13).

Wenn die Verstellsch raube 42 im Hinblick auf die Grundplatte bewegt wird, so· erfährt der Schenkel 24^ß eine entsprechende Änderung im Hinblick auf die Krümmung, oder umgekehrt. Diese Bauart gestattet, die gewünschte Ansprechtoleranz nachträglich einzustellen. Die zuleitet angegebene Bauart ist insofern äußerst wichtig, als sie den Thermostaten zusammenzubauen und zu verstellen gestattet, ohne kostspielige früher erforderliche Werkzeuge und Lehren zu benutzen.

Die einzelnen Maßnahmen stellen aber nicht nur im Zusammenhang, sondern auch losgelöst davon wertvolle Verbesserungen dar.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: .

1. Thermische Schalt- bzw. Auslösevorrichtung, deren wärmeempfindliches Bimetallelement aus mehreren, nebeneinander vorgesehenen Streifen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Bimetallelement nach Art) einer Gabel mehrere an einem Ende offene Schenkel enthält, von denen mindestens einer durch Veränderung seiner Länge· bzw. Krümmung von außen einstellbar ist.

2. Thermische Schalt- bzw. Auslösevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die einstellbaren Schenkel mittels an ihren mittlerem Teilen angreifendem Schrauben einstellbar sind.

3. Thermische Schalt- bzw. Auslösevorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch, gekennzeichnet, daß die Schenkel dteisiBimetallelementes aus einem gleichförmigen, z. B. nicht vorgeformten, gestanzten Bimetallstück bestehen, wobei die nichteinstellbaren Schenkel geradlinig verlaufen oder gewellt sind.

4. Thermische Schalt- bzw. Ausloisevorrichtung nach Anspruch 1 bis· 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung des Bimetallelementes an der Grundplatte! sowie die gleichzeitige zwangsläufige Durchbiegung der einstellbaren Schenkel mittels eines* mehrteiligen Klotzes! mit Stiften, erfolgt, die in die an dem offenen Schenkalende vorgesehenen Öffnungen eingreifen, wobei entweder die Stifte des Halteklotzteiles oder die Öffnungen des einstellbaren Bimetallstreifens gegenüber den Öffnungen der übrigen. Schenkel versetzt sind.

5. Thermische Schalt- bzw. Auslösevorrichtung nach Anspruch 1 bis.¹ 4, dadurch gekennzeichnet), daß der bzw. die zwischen, den geradlinig verlaufenden Schenkeln vorgesehenen gekrümmten Schenkel in ihrer Längsirichtung mittels in dem Tragklotz das Bimetallelementesi geführter Schrauben: einstellbar sind.

6. Thermische Schalt- bzw. Auslösevorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dia einstellbaren Schenkel mit Langlöchern versehen sind, in die die Stifte des Tragklotzes zur Führung und Begrenzung des Einsitellweges eingreifen, wobei die Stellschrauben' sich gegen die Stirnseiten der einzustellenden Schenkel legen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen