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Temperaturregler mit Bimetallsteuerung zum Schalten von elektrischen
Stromkreisen Die Erfindung bezieht sich auf einen Temperaturregler mit Bimetallsteuerung
zum Schalten von elektrischen Stromkreisen. Der Temperaturregler besitzt in an :sich
bekannter Weise als wärmeempfindliches Organ einen gekrümmten Bimetallstrei£en großer
Länge, insbesondere einen schrauben- oder spiralförmig gekrümmten .Bimetallstreifen.
Solche Bimetallstneifen haben den Vorzug; daß sie :einereeits bei kleinsten Temperaturänderungen
schon große Arbeitswege zurücklegen, andererseits trotz der großen Länge sich in
einem kleinen Raum unterbringen lassen. Temperaturregler mit derartigen Bim@etallstreifen
.sind bisher nicht imstande gewesen, große Schaltleistungen auch während seiner
langen Betriebsdauer zu bewältigen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese
Temperaturregler so auszubilden, daß sie auch während einer langen Betriebszeit
eine große Leistung zu schalten imstande sind. Erfindungsgemäß hat der mit einem
gekrümmten Bimetallstreifen großer Länge versehene Temperaturregler zur Bewegung
des beweglichen Schaltkontaktteils ein mit einer Totpunktfeder versehenes Totpunktgesperre,
dessen kippbar gelagerter Hebel als Anker dient. Dieser Hiebiel trägt an einem federnden
Arm den beweglichen Schaltkontaktteil, wobei der Kontaktdruck von der Kraft dieser
Federung, unabhängig von der Größe der Haltekraft des Ankers, bestimmt ist.
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Durch das mit der Totpunktfeder versehene Totpunktgesp:erre erhält
der Träger des beweglichen S.chaltkontaktteils, der von einem kippbaren Hebel gebildet
ist, eine eindeutige Ein- und Ausschaltstellung.
Infolge des Vorhandenseins
der Totpunktfeder nimmt die von dem Bimetallstreifen zu überwindende Gegenkraft
des Trägers des beweglichen Schaltkontaktteils von dem Beginn der Bewegurig aus
der Endstellung bis zur Totpunktlage ab, und zwar bis auf Null. Nach Überschreiten
der Totpunktlage sucht der Träger von selbst sich in die andere Endstellung "zu
bewegen. Dadurch, daß in der Endstellung erfindungsgemäß ein Dauermagnet den als
Anker ausgebildeten Träger des beweglichen Schaltkontaktbeils festhält, muß sich
der Bimetallstreifen weit mehr als bei Nichtvorhandensein des Dauermagneten krümmen,
bevor er den Träger des beweglichen Schaltkontaktteils aus der Endstellung bewegt.
Der B.imetallstreifen wird in hohem Maße als Kraftspeicher herangezogen. Ist die
Kraft des Bimetall:streifehs so groß. geworden, daß der Träger des beweglichen Schaltkontaktteils
von dem Dauermagneten abreißt, dann bewegt sich der Träger mit hoher Geschwindigkeit
aus der Endstellung, wobei die von der Totpunktfeder ausgeübte Gegenkraft mit zunehmender
Entfernung immer kleiner wird. Da die Totpunktfeder den Träger des beweglichen Schaltkontaktteils
schon allein in der Endstellung hält, braucht -der Dauermagnet nicht besonders groß
ausgeführt zu werden. Man kommt also bei dem Temperaturregler gemäß der Erfindung
mit einem verhältnismäßig kleinen Dauermagneten aus. Von wesentlicher# Bedeutung
für die Erfindung ist noch das Vorhandensein des an dem Träger sitzenden federnden
Armes, der den beweglichen Schaltkontaktteil trägt. Befindet sich der Träger in
der Endstellung, so biegt sich der federnde Arm durch, wodurch der Kontaktdruck
entsteht. An dem Temperaturregler gemäß der Erfindung ist der Kontaktdruck von der
Kraft dieser Federung, unabhängig von der Größe der Haltekraft des Ankers, bestimmt.
Auch .diese Tatsache trägt dazu bei, daß man mit einem kleinen Dauermagneten -auskommt.
Da der bewegliche Schaltkontaktteil infolge seiner Befestigung am federnden Arm
einen Schleppkontaktbeil darstellt, findet die Kontaktunterbrechung erst statt,
nachdem der Anker sich von dem Dauermagneten gelöst und bereits eine hohe Geschwindigkeit
erreicht hat. Hierdurch ist die Kontaktdruckabnahme momentan. Solange vor dem Abreißen
des Ankers Lockerungsbewegungen des Ankers an dem Dauermagneten auftreten, ist der
Kontaktdruck an den Schaltkontaktteilen unverändert hoch. Diese momentane Kontaktdruckabnahme
trägt wesentlich zur Steigerung der Schaltleistung bei und sichert einen zuverlässigen
Dauerbetrieb des Tempieraturreglers.
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Der Temperaturregler gemäß der Erfindung besitzt also einen kleinen
Raumbedarf, eine hohe Schaltleistung und einen kleinen Aufwand an Magnetmaterial.
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Es sind bereits durch ein thermisches Organ gesteuerte . Schalter
bekannt, bei . denen ein gekrümmter Bimetallstreifen großer Länge unter Verwendung
eines mit einer Totpunktfeder versehenen Totpunktgesperres ein hebelförmiges Schaltorgan
bewegt, das unmittelbar den Schaltkontaktbeil trägt. Das hebelförmige Schaltorgan
steht nicht unter Wirkung eines Dauermagneten, ist also kein Anker. Ferner sind
von einem thermischen Organ gesteuerte Schalter bekannt, bei denen ein gekrümmter
Bimetallstreifen großer Länge ohne Anwendung eines Totpunktgesperres ein hebelförmiges;
unmittelbar den Sch:altkontaktteil tragendes Schaltorgan steuert, das in den Endstellungen
durch jeweils eingeschaltete Elektromagnete gehalten wird. Bei beiden Schalterarten
ist die Kontaktdruckabnahme beim Verlassen der Endstellung nicht momentan. Infolgedessen
ist die Schaltleistung dieser Schalter klein.
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Auch ist ein Temperaturregler mit Bimetallsteuerung vorgeschlagen
worden, bei dem -ein gekrümmter Bimetallstreifen großer Länge mit seinem freien
Ende einen Eisenanker trägt, der mit einem Dauermagneten zusammenwirkt und auf eine
an einer festen Achse gelagerten Kippschwinge einwirkt. Die Kippschwinge ist ebenfalls
als Anker ausgebildet und trägt unmittelbar den beweglichen Schaltkontaktteil. An
dem bekannten Temperaturregler ist ein Totpunktgesperre mit Totpunktfeder nicht
vorhanden. Der Kontaktdruck ist allein von der Haltekraft des Magneten abhängig.
Infolgedessen ist ein verhältnismäßig großer Dauermagnet erforderlich. Auch ist
die Kontaktdruckabnahme beim Schalten nicht momentan. In demAugenblick, in dem der
Bimetallstreifen die Kippschwinge von dem Dauermagneten zu lösen sucht, vermindert
sich der Kontaktdruck an den Schaltkontakten. Der bekannte Temperaturregler ist
daher ebenfalls nicht für große Schaltleistungen, die während eines langen Dauerbetriebes
zu schalten sind, geeignet.
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In der Zeichnung sind :drei Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben.
Die Fig. i und 2 geben das erste, die Fig. 3 und ¢ -das zweite und die Fig. 5 das
dritte Ausführungsbeispiel wieder. Der Temperaturregler gemäß der Erfindung dient
zum Schalten von elektrischen Kontaktteilen, von denen i der ortsfeste Kontaktbeil
und 2 der bewegliche Kontaktteil ist. Er besitzt einen gekrümmten Bimetallstreifen
3 großer Länge. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. i und 2 ist der Bimetallstreifen
3 schraubenförmig ausgebildet. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und ¢ hat
der Bimetallstreifen die Form einer Spirale. Die Gestaltung des Bimetallstreifens
in Schrauben- bzw. Spiralenform hat den Vorzug, daß ein besonders langer Bimetallstreifen
in einem kleinen Raum untergebracht werden kann. Bei dem Ausführungsbeispiel der
Fig. 5 hat der Bimetallstreifen 3 die Form eines Kreisbogens. Diese Gestaltung ist
vorteilhaft zu verwenden, wenn der Tempieraturregler in einer kreisförmigen Dose
¢ untergebracht wird. In diesem Fall legt sich der Bimetallstreifen an der Innenwand
der Dose an. In dieser Anordnung ist er in günstiger Weise der Wärme ausgesetzt,
auf die er ansprechen soll. Die Anordnung an der Innenwand der Dose hat zugleich
den Vorteil, daß sie ebenfalls nur geringen Raum in der Dose beansprucht. In allen
Ausführungsbeispielen ist das
eine Ende des Bimetallstreifens mit
einem Verstellglied 5 verbunden, das die Aufgabe hat, die Ansprechtemperatur des
Temperaturreglers zu verändern. In den Ausführungsbeispielen der Fig. i und 2 ist
das Verstellglied von einer Welle mit Seilscheibe gebildet. In den beiden anderen
Ausführungsbeispielen dient als Verstellglied ein an einer Welle sitzender Arm.
Das andere freie. Ende des Bünetallstreifens dient zur Abnahme ,seiner Bewegungsänderungen.
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Nach der Erfindung bewegt der Bimetallstrelfen über ein mit magnetischen
Mitteln versehenes: Totpunktgesperre den beweglichen Schaltkontakneil. Vorzugsweise
besteht dieses Totpunktgesperre aus ,einem einen Dauermagneten 6 enthaltenden Eis.enjo,ch
7 und einem von einem kippbar gelagerten Hebel gebildeten Klappanker B. Der Klappanker
8 isst mit dem freien Ende des Bimetallstreifens. 3 verbunden und trägt an einem
federnd aus;bebildeben Arm 9 deri beweglichen Schaltkontaktteil 2. Bei geschlossenen
Kontakten erzeugt die Federkraft des Armes 9 den Kontaktdruck. Der Kontaktdruck
ist unabhängig von der Haltekraft des Ankers B. Zur Vereinfachung der Lagerung ist
zweckmäßig der Anker 8 kipphar in deiner Kerbe i o des Eisenjoches 7 gelagert. In
den Lagerstellen wird der Anker durch eine Feder i i gehalten. Diese Feder ist zugleich
derart angeordnet, daß sie als Toitpunktfeder wirkt in der Weise, daß, ,sie den
Anker sowohl in der einen Endlage, in der der Anker sich vollständig gegen das Eisienjo,ch
legt, als auch in der anderen Endlage, in der sich der Anker gegen den Anschlag
12 legt, zu halten sucht. Zwischen beiden Endlagen befindet sich die To@tpunktstelle.
Durch die Totpunktfeder wird in der Einschaltstellung der Kontakte der Kontaktdruck
ausgeglichen; in der Ausschaltstellung bewirkt die Totpunktfeder die erforderliche
Haltekraft zur Speieherung der Einschaltkraft des Bimetallstreifens. Dieses mit
magnetischen Mitteln versehene Totpunktgesperre ermöglicht die für den Schaltvorgang
notwendige Federung, die erford.erli:ch ist, um sprunghafte Schaltbeweigungien durchzuführen,
vollständig in den Bimetallstreifen zu legen, so, daß dieser starr mit dem Anker
bzw. dem beweglichen Schaltkontaktteil verbunden werden kann: Dadurch .erübrigen
sich zugleich weitere zusätzliche Federungen in :dem Temperaturregler. Auch wird
die Stromführung innerhalb des Temperaturreglers vereinfacht.