DE961817C

DE961817C - Indirectly heated thermostat for installation self-switch

Info

Publication number: DE961817C
Application number: DEL11092A
Authority: DE
Inventors: Alfred Fehrenbach
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1951-12-18
Filing date: 1951-12-18
Publication date: 1957-04-11

Description

(WiGBl. S. 175)(WiGBl. P. 175)

AUSGEGEBEN AM 11. APRIL 1957ISSUED APRIL 11, 1957

L11092 VIII b/ 21 cL11092 VIII b / 21 c

ist als Erfinder genannt wordenhas been named as the inventor

Thermostaten bestehen in der Regel aus Bimetall, werden durch eine Heizquelle direkt oder indirekt beheizt und steuern infolge der durch die Erwärmung hervorgerufene Ausbiegung einen Mechanismus, ein Relais od. dgl.Thermostats are usually made of bimetal, are operated directly or indirectly by a heating source heats and controls a mechanism as a result of the deflection caused by the heating, a relay or the like.

Bei Installations-Selbstschaltern z. B. müssen die Thermostaten eine Verklinkung auslösen, d. h. bei einer bestimmten Wegstrecke eine bestimmte Auslösekraft zum Überwinden der Verklinkungsreibung aufbringen. Man unterscheidet direkte Beheizung mit stromdurchflossenem Bimetall, wobei die erforderliche Erwärmung durch den Widerstand des Bimetalls selbst erzeugt wird und indirekte Beheizung, wobei der Bimetallstreifen nicht im Stromkreis des Gerätes eingeschaltet ist, sondern durch eine besondere Heizwicklung erwärmt wird. Die direkte Beheizung kann bei höheren Nennströmen angewendet werden, wo die zur Erzeugung des notwendigen Heizwiderstandes erforderliche Schwächung des Bimetallquersehnitts die Stabilität des Bimetalls, d. h. dessen mechanisches Arbeitsvermögen, noch nicht gefährdet. Bei kleineren Nennströmen muß zur Erzielung der notwendigen Heizleistung und Erhaltung des mechanischen Arbeitsvermögens auf indirekte Beheizung übergegangen werden.For installation self-switches z. B. the thermostats must trigger a latch, d. H. at a certain distance a certain release force to overcome the latching friction raise. A distinction is made between direct heating with a bimetal through which current flows, whereby the required Heating is generated by the resistance of the bimetal itself and indirect heating, whereby the bimetallic strip is not switched on in the electrical circuit of the device, but is heated by a special heating coil. Direct heating can be used at higher rated currents be used where the necessary to generate the necessary heating resistance Weakening of the bimetal cross-section the stability of the bimetal, d. H. its mechanical working capacity, not yet endangered. In the case of lower nominal currents, the necessary Heating output and maintenance of mechanical work capacity switched to indirect heating will.

Die bekannten Anordnungen solcher indirekter Beheizungen sind in den Abb. 1 bis 4 gemäß der Zeichnung dargestellt. Der Bimetallstreifen α ist an der Stelle b befestigt. Die Heizungen c werden mit oder ohne Isolierplatten d gemäß Abb. 1 bis 3 teils flach bzw. spiralförmig ausgebildet oder zwecks Isolation und besserer Wärmeableitung gemäß Abb. 4 mit einem z. B. keramischen Röhrchen e umgeben. Bei der Beheizung biegt sich der Bimetallstreifen von der Einspannstelle b über die ganzeThe known arrangements of such indirect heating are shown in Figs. 1 to 4 according to the drawing. The bimetallic strip α is attached at point b . The heaters c are designed with or without insulating plates d according to Fig. 1 to 3 partially flat or spiral-shaped or for the purpose of insulation and better heat dissipation according to Fig. 4 with a z. B. ceramic tube e surrounded. When heated, the bimetal strip bends from the clamping point b over the whole

Länge nach der Seite aus, wo die Bimetallkomponente mit dem kleinen Ausdehnungskoeffizienten liegt und betätigt z. B. mit einer Stellschraube f eine Verklinkung.Length to the side where the bimetallic component with the small expansion coefficient is and actuated z. B. with an adjusting screw f a latch.

Je länger der Bimetallstreifen ausgebildet ist, um so größer ist an dessen Ende bei / die Durchbiegung. Für die Erzielung einer größeren Durchbiegung bzw. einer kleinen Heizleistung ist es auch zweckmäßig, die Heizung in eine Krümmung g des to Bimetalls zu legen, da sich beheizte Bimetallkrümmungen stärker durchbiegen als gerade Strecken. Vorteilhaft ist es ferner, die Heizung auf der Seite des Bimetalls anzuordnen, wo die Komponente mit dem größeren Ausdehnungskoeffizienten liegt, weil dadurch eine schnellere Wirkung erzielt wird. Diese Forderungen einer schnellen und großen Durchbiegefähigkeit bzw. einer kleinen Heizleistung und andererseits einer großen Stabilität sind sehr wichtig, weil diese Thermostaten Überlastungen bis zum zehnfachen des Nennstromes ausgesetzt sind, wobei die Heizleiter nicht durchbrennen dürfen.The longer the bimetal strip is formed, the greater is the deflection at its end at /. To achieve a greater deflection or a small heating output, it is also useful to place the heater in a curve g of the bimetal, since heated bimetal curves bend more than straight stretches. It is also advantageous to arrange the heater on the side of the bimetal where the component with the greater coefficient of expansion is located, because this achieves a faster effect. These requirements for a fast and large deflection ability or a small heating capacity and, on the other hand, a high level of stability are very important because these thermostats are exposed to overloads of up to ten times the rated current, and the heating conductors must not burn out.

Bei den bisherigen Ausführungen werden diese an und für sich bekannten Forderungen immer nur teilweise erfüllt. Insbesondere sind die Heizungen dadurch mehr oder weniger unwirtschaftlich angeordnet, daß ein großer Teil der Heizoberfläche i^:hre Wärme nur an die schlecht wärmeleitende Luft und nur zum Teil an das Thermostatenmaterial abgibt (s. Beispiel i, 3 und 4). Bei Beispiel Abb. 2 geht auch ein großer Teil der von der Heizoberfläche abgegebenen Wärme in anderer als in Richtung Bimetall ab, ohne das Thermostatenmaterial zu beeinflussen, außerdem muß das wegen der Bimetallbeweglichkeit zwischen Bimetall und Wickelkörner d vorgesehene Luftpolster die Wärmeleitung übernehmen, wodurch weitere Verzögerungen entstehen. Die geraden Thermostaten gemäß Abb. ι und 2 biegen sich bei gleicher Beheizung langsamer durch als gekrümmte. In vielen Fällen liegt auch meist aus konstruktiven Gründen die Heizung auf der ungünstigeren Seite des Bimetalls mit der kleineren Ausdehnung. Um trotzdem eine schnelle und große Durchbiegebewegung zu erzielen, muß bei allen diesen Ausführungen die Heizleistung entsprechend größer gehalten werden. Dies bedingt einmal einen größeren Verbrauch bei Dauerbetrieb, insbesondere aber müssen diese Heizungen wegen des meist beschränkten Bauraumes klein gehalten, d h. zur Erzielung der größeren Heizleistung mit sehr dünnen Heizdrähten ausgelegt werden, welche bei Überlastung schnell durchbrennen.In the previous versions, these requirements, which are known per se, are always only partially met. In particular, the heaters are thereby positioned more or less uneconomical, that a large part of the heating surface ^i: hre releases heat only to the poor thermal conductivity of air and only partly to the thermostat material (s. Example i, 3 and 4). In the example in Fig. 2, a large part of the heat given off by the heating surface goes off in a different direction than in the direction of the bimetal, without affecting the thermostat material.In addition, the air cushion provided between the bimetal and winding core d because of the mobility of the bimetal must take over the heat conduction, which causes further delays develop. The straight thermostats according to Fig. Ι and 2 bend more slowly than curved ones with the same heating. In many cases, mostly for structural reasons, the heater is on the less favorable side of the bimetal with the smaller expansion. In order to still achieve a fast and large bending movement, the heating power must be kept correspondingly higher in all of these designs. On the one hand, this results in greater consumption in continuous operation, but in particular these heaters have to be kept small because of the mostly limited installation space, ie. be designed with very thin heating wires to achieve the greater heating output, which quickly burn through when overloaded.

Die Erfindung bezweckt, einen Thermostaten zu schaffen, der allen genannten Anforderungen genügt. Erfindungsgemäß ist ein Bimetallstreifen vorgesehen, der den Heizkörper über den vollen Kreisumfang umschließt und im unbeheizten Zustand an der ganzen oder nahezu ganzen Heizfläche in mechanischer Berührung mit diesem oder dessen Isolationsmaterial steht, wobei das freie Ende des Bimetalls selbst als Arbeitshebelarm dient oder über ein Zwischenstück zu einem Übertragungsglied bzw. Arbeitshebelarm verlängert ist. Dadurch wird die gesamte Heizoberfläche wärmetechnisch wirksam ausgenutzt, d. h. die gesamte erzeugte Wärme wird unmittelbar oder mittelbar an das wirksame Thermostatenmaterial abgegeben, wobei vorteilhafterweise die Seite des Bimetalls mit der größeren Ausdehnung in das Bogeninnere gelegt und die Heizwirkung noch erhöht werden kann.The aim of the invention is to create a thermostat which meets all of the requirements mentioned. According to the invention, a bimetal strip is provided, which surrounds the radiator over the full circumference and in the unheated state on the entire or almost the entire heating surface in mechanical contact with this or its Isolation material is, the free end of the bimetal itself serves as a working lever arm or over an intermediate piece is extended to a transmission link or working lever arm. This will make the the entire heating surface is used effectively for thermal engineering, d. H. all heat generated will released directly or indirectly to the effective thermostat material, advantageously placed the side of the bimetal with the greater extent in the inside of the arch and the Heating effect can still be increased.

Der geschlossene Bimetallbogen hat aber andererseits noch den Vorteil, daß eine nahezu 360⁰ betragende, d. h. größtmögliche Krümmung beheizt und die Durchbiegefähigkeit gegenüber kleineren Krümmungen weiter gesteigert wird. Der geschlossene Bimetallbogen erhöht darüber hinaus die mechanische Bimetallstabilität und gestattet auch bei kleinem Bauraum die Unterbringung einer großen Bimetallänge.But the closed Bimetallbogen other hand, has the advantage that a nearly 360 ⁰ Amount end, ie maximum curvature heated and the deflection ability is further increased compared with smaller curvatures. The closed bimetallic arch also increases the mechanical bimetallic stability and allows a large bimetal length to be accommodated even with a small installation space.

In den Abb. 5 bis 10 sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Allen ist gemeinsam, daß der Bimetallstreifen von seiner Befestigungsstelle b aus in einen nahezu geschlossenen Kreisbogen überläuft, der den Heizkörper c völlig umschließt. Die Heizung c liegt z. B. als frei stehende Drahtspirale dicht an der Innenkrümmung- des Bimetalls, so daß eine möglichst unmittelbare Wärmeabgabe an Metall erfolgt. Die Einhaltung eines Kleinstabstandes von wenigen zehntel Millimetern und die Entlastung der Heizwicklung vor Überhitzung oder Windungsschluß kann noch besser sichergestellt werden, wenn die Heizwicklung z. B. auf ein keramisches Röhrchen η mit oder ohne Wicklungsgänge 0 aufgewickelt und auf der Außenseite mittels einer dünnen wärmebehandelten keramischen Glasur ρ überzogen wird, welche die Halterung der Wicklung und deren Isolation nach außen übernimmt. In Abb. 10 ist eine solche Ausführung gezeigt. Da das keramische Material die Wärme besser leitet als Luft, kann sowohl die Wärmeübertragung ohne Luftabstand nach dem Bimetall als als die Überlastbarkeit der Heizwicklung noch zusätzlich verbessert werden.In Figs. 5 to 10 embodiments of the invention are shown. What they all have in common is that the bimetallic strip overflows from its fastening point b into an almost closed circular arc which completely surrounds the radiator c. The heater c is z. B. as a free-standing wire spiral close to the inner curvature of the bimetal, so that the most immediate heat release to metal takes place. Compliance with a small distance of a few tenths of a millimeter and the relief of the heating winding from overheating or shorted turns can be ensured even better if the heating winding z. B. wound on a ceramic tube η with or without winding turns 0 and coated on the outside by means of a thin, heat-treated ceramic glaze ρ , which takes over the support of the winding and its insulation to the outside. Such an embodiment is shown in Fig. 10. Since the ceramic material conducts heat better than air, both the heat transfer without an air gap after the bimetal and the overload capacity of the heating coil can be additionally improved.

Die Seite des Bimetalls mit der größeren Ausdehnung wird vorteilhafterweise aus dem bereits genannten Grunde und auch deswegen in das Bogeninnere gelegt, weil damit ein Aufbiegen der Thermostatenschleife erzielt wird, so daß bei der Bemessung des Heizkörperdurchmessers keine Rücksicht auf ein Zusammenbiegen des Thermostatenbogens genommen zu werden braucht.The side of the bimetal with the larger dimension is advantageously from the already mentioned reason and also because of this placed in the inside of the arch, because it means that the Thermostat loop is achieved so that when dimensioning the radiator diameter no Consideration must be given to bending the thermostat arc.

In einzelnen zeigen Abb. 5 und 6 Ausführungsbeispiele mit zweiteiligen Thermostaten, wo ein besonderes glattes Übertragungsglied h bzw. ein zwecks Versteifung gesicktes Glied i die Verbindung zur Stelle / bildet.In detail, Fig. 5 and 6 show exemplary embodiments with two-part thermostats, where a particularly smooth transmission member h or a member i beaded for the purpose of stiffening forms the connection to the point /.

Das Übertragungsglied gemäß Abb. 7 ist als Verstrebungssystem mit frei stehenden, an den Enden starr verbundenen Blechstreifen k ausgebildet. The transmission link according to Fig. 7 is designed as a bracing system with free-standing sheet-metal strips k rigidly connected at the ends.

Diese Übertragungsglieder können aus Bimetall oder anderem Werkstoff bestehen und am freien Ende; des Bimetallstreifens mittels Schweißen, Nieten od. dgl. befestigt sein.These transmission links can consist of bimetal or other material and are free End; of the bimetallic strip by means of welding, riveting or the like. Be attached.

Bei Abb. 8 handelt es sich um einen einteiligen Thermostaten. Der Bimetallbogen läuft in FormFig. 8 is a one-piece thermostat. The bimetal arch runs in shape

einer Schleife über einen in der Mitte des Fußes b angeordneten Schlitz oder spiralenförmig neben dem Fuß zur Verklinkungsstelle f weiter. Die Krümmungen dieser außerhalb des geschlossenen Bimetallfoogens liegenden Übertragungsteile aus Bimetall werden ebenfalls noch mitbeheizt und unterstützen die erwünschte Auslösebewegung an der Stelle f noch zusätzlich.a loop over a slot in the middle of the foot b or in a spiral shape next to the foot to the notch f . The curvatures of these transmission parts made of bimetal, which lie outside the closed bimetallic foil, are also heated at the same time and additionally support the desired triggering movement at point f.

Abb. 9 zeigt eine besonders raumsparende und stabile zweiteilige Anordnung, wobei das Übertragungsglied m hochkant zur Biegebewegung, d. h. mit der Breitseite parallel zum Bogendurchmesser des Thermostaten angeordnet und als kreisförmige Verlängerung des Bogens durch oder neben dessen Fuß b zur Verklinkungsstelle f abgeführt ist.Fig. 9 shows a particularly space-saving and stable two-part arrangement, the transmission element m being arranged on edge for the bending movement, i.e. with the broad side parallel to the arc diameter of the thermostat and being led away as a circular extension of the arc through or next to its foot b to the notch f.

Heizung und Thermostat brauchen sich nicht an die runde Form zu halten, sondern können auch davon abweichend geformt, z. B. vieleckig oder elliptisch geformt sein.The heating and thermostat do not have to adhere to the round shape, they can too shaped differently, z. B. be polygonal or elliptical in shape.

Claims

PATENT CLAIMS:

i. Indirectly heated thermostat for installation circuit breakers, in particular device circuit breakers with thermostat material surrounding the radiator in an arc of a circle, characterized in that a bimetallic strip covers the radiator over the full circumference encloses and in an unheated state on the entire or almost the entire heating surface is in mechanical contact with this or its insulation material, and the free End of the bimetal itself or via an intermediate piece to a transmission link or working lever arm is extended.

2. Indirectly heated thermostat according to claim i, characterized in that the Transmission link beaded for the purpose of stiffening

(i) or designed as a bracing system with free-standing sheet metal strips (Ji) rigidly connected at the ends or arranged on edge for bending movement (m).

3. Indirectly heated thermostat according to claim ι to 2, characterized in that the thermostat and transmission member are integrally formed, such that the thermostat arc in the form of a loop over a in the middle of the foot (b) arranged slot or spiral next to the foot to the latching point (f) continues.

Considered publications:
German Patent Nos. 747 776, 744 477, 431, 573 020, 568 250, 525 939, 506 564;
British Patent No. 211 492. ·

1 sheet of drawings

1 609 854 4.57