DE972276C - Elektrische, temperatur- bzw. druckabhaengige Schalteinrichtung fuer Elektro-Waermegeraete - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich, auf ein die elektrische Energiezufuhr zu einem Elektrowärmegerät abschaltendes bzw. freigebendes Federschaltwerk, dessen sprunghafte Schaltbewegungen von. einem temperatur- oder druckempfindlichen Organ bei Erreichen des Sollwertes oder von Hand vor Erreichen desselben im abschaltenden Sinne sowie von, Hand, im wiedereinschaltenden Sinne ausgelöst werden können.

ίο Unter einem Federschaltwerk sei ein. Schaltmechanismus verstanden, in welchem die Arbeit eines temperatur- oder druckempfindlichen Organs in den Schaltgliedern elastische Formänderungen hervorruft, welche bei Erreichen einer vorbestimmten, Größe ein Umspringen der Schaltglieder in ihre entgegengesetzte, mit der erwünschten Schaltstellung identischen Ruhelage bewirken.

Die elastischen Schaltglieder derartig arbeitender Federschaltwerke haben jedoch entweder einen zu geringen Hub und zu langsame Abhebegeschwindigkeit an den Kontakten, oder sie bedürfen besonderer Einspannungen, und Formen, welche die Montage komplizieren und. erheblichen Materialaufwand bedingen,

Fernerhin wirken die elastischen, Schaltglieder bereits von der Einleitung des Schaltvorganges bis zur eigentlichen Kontakttrennung, also während der Aufnahme der Formäraderungsarbeit, kontakt-

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drückmindernd. Dies bedingt bekanntlich trotz des nachfolgenden sprunghaften Abhebens der Kontakte voneinander eine zu geringe Abhebegeschwindigkeit und eine unzulässig hohe thermische Belastung des Kontaktmaterials und damit ebenfalls eine Verkürzung dar Lebensdauer des Schaltwerkes. Auf diese Weise kann beispielsweise durch Klebenbleiben der Kontakte das Schaltwerk, welches zur Sicherheit eines Elektro-Wärmegerätes ίο bestimmt ist, zur Gefahrenquelle werden, da bei Überschreiten der Solltemperaturen oder -drücke der Heizstromkreds nicht unterbrochen, wird.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, alle diese aufgezeigten -Mängel zu beseitigen sowie mit wenigen und einfacheren Einzelteilen, insbesondere wenigen beweglichen Teilen, geringerer Reibungsarbeit und Montagezeit auszukommen.

Erfindungsgemäß werden daher als elastische Schaltglieder zwei oder mehrere einander symmetrische, gewölbte, vorgespannte und gekreuzte Blattfedern gewählt, deren Anfangspunkte in einer Lagerplatte und deren Endpunkte in einer Tragvorrichtung für einen Bewegungskontakt schwenkbar und mehr oder weniger weit voneinander gelagert sind als die Anfangspunkte der Federn in der Lagerplatte, die unter Spannung der Federn von einem die Bewegungen des temperatur- bzw. druckempfindlichen Organs oder der Hand weitergebenden Übertragungsglied in Richtung auf Fest-,kontakte einerseits bzw. von einem Wiedereinschaltknopf andererseits in entgegengesetzter Richtung vorgeschoben werden kann, bis die Anfangs- und Endpunkte, d. h. die Lagerpunkte, in einer Ebene liegen. Bei dieser Anordnung werden die Blattfederkräfte in die Lagerplatte bzw. in die Tragvorrichtung für die Bewegungskontakte so geleitet, daß die Lagerplatte im Einschaltzustand sich gegen das Übertragungsglied bzw. die Tragvorrichtung für die Bewegungskontakte sich gegen Festkontakte abstützt.

Die Blattfedern einschließ lieh ihrer besonders ausgebildeten Lagervorridhtungen stellen somit das gesamte. Federschaltwerk dar. Die Vorteile dieser etfindungsgemäßeni, einfachen Anordnung lassen sich am zweckmäßigsten in Verbindung mit der nachfolgend erläuterten. Arbeitsweise aufzeigen.

Man erreicht durch die erfindungsgemäße An-Ordnung, daß die Blattfedern beim Vorschieben der Lagerplatte mit Hilfe des temperatur- oder druckempfindlichen Organs oder von Hand in Richtung gegen, die sich gegen Festkontakte abstützende Tragvorrichtung für die Bewegungskontakte sich zunächst weiter spannen;, d. h. stärker wölben.

Die dabei, an der Tragvorrichtung für¹ die Bewegungskontakte vorübergehend anwachsenden Komponenten der Blattfediecfkräfte wirken, daher im gleichen Sinne verstärkend auf die Tragvorrichtung für die Bewegungskontakte und bedingen im gleichen Maße eine als vorteilhaft zu erachtende Verstärkung des Kontaktdruckes.

Wenn, alle Lageirpunkte der Blattfedern infolge weiteren Vorschiebens in einer Ebene liegen, ist das Maximum der Formänderungsarbeit in den Blattfedern erreicht. Diese Stellung ist dadurch gekennzeichnet, daß die ursprünglich beim Spannvorgang anwachsendem, an den Lagerpunkten angreifenden und in bzw. entgegen der Lageirplattenvorschubrichtung wirkenden Kraftkomponenten der Blattfedern, vollkommen abgebaut sind zugunsten, der zugehörigen, stetig anwachsenden Kraftkomponenten, der Blattfedern senkrecht zur Vorschubbewegung, d. h. in dietr hier alle Lagerpunkte einschließenden Ebene. Im folgenden wird diese: Stellung, in welcher keiine Kräfte senkrecht zu der Ebene der Lagerpunkte wirken, als Kipppunktslage bezeichnet.

Im Gegensatz zur. Bewegung der Tragvorrichtung für die Bewegungskonitakte kommt der Weiterbewegung der Lagerplatte keine Bedeutung zu. Folglich kann die dieser Bewegung entsprechende Blattfederknaft im Sinne der Bewegung der Tragvorrichtung für die Bewegungskontakte nutzbar gemacht werden, indem Anschlagpunkte für die Lagerplatte in ihrer Weiterbewegungsrichtung unweit der Kippunktslage vorgesehen werden. Demgemäß erfährt die Entspannung der Blattfedern, im kontakttrennenden Sinne eine vorteilhafte Verstärkung.

Die geschilderten Bewegungen verlaufen, jedoch nur unter bestimmten Voraussetzungen, nämlich wenn die Blattfedern, gekreuzt angeordnet sind oder wenn die Lagerplatte in Geradfüiirungsvorrichtungen verläuft, die dazu ausersehiem. sind, edn S chief stellen der Lagerplatte insbesondere durch außermittigen Kraftangriff vom druckempfindlichen Organ bzw. durch ungleiche Elastizität der Federn oder durch andere Störungen zu verhindern.

Beim Bewegen der Lagerplatte in diesen Geradführungen treten jedoch unerwünschte, die Schaltfunktion im negativen Sinne beeinflussende Reibungskräfte auf.

Normalerweise wird infolge herstellungsbedingter Toleranzen, der Kraftangriff vom temperatur- oder druckempfindlichen. Organ nicht genau mHtig zwischen den Blattfederlagerpunkten der Lagerplatte liegen bzw. werden, die Elastizitäten· der Blattfedern nicht gleich sein. Folglich wird sich die Lagerplatte beim Spannvorgang ungekreuzter Blattfedern schiefstellen. Bedenkt man noch, daß bei nicht gekreuzter Blattfederanordnung beim Spannvorgang in der Lagerplatte die Komponenten der Blattfederkräfte senkrecht zur Vorschubbewegung aufeinanderzu weisen und folglich auf die Lagerplatte im Drehmoment verstärkenden Sinne wirken, so wird offenbar, daß es sich bei der ungekreuzten Anordnung um ein instabiles System handelt. Je nach Blattfederlänge wird sich die Lagerplatte mehr oder weniger schräg einstellen. Dadiurch wird der spätere Kippvorgang erheblich beeinträchtigt. Ein ainseitiges Abheben von den Festkontakten wäre die Folge.

Verfolgt man jedoch die durch diese Komponenten der Blattfederkräfte ausgelöste Drehung der Lagerplatte unabhängig von der Federart theore-

tisch weiter, so würde man. beobachten, daß die Lagerplatte bei einer Drehung um i8o°, ausgehend vom der Senkrechten zur Vorschubbewegung, ihre stabile Endlage erreicht hat. Dies ist schon insofern erklärlich:, als die senkrecht zur Vorschubbewegungsrichtung an der Lagerplatte angreifenden Komponenten der Blattfederkräfte ihre Wirkrichtung bei der Drehung beibehalten, so daß sie infolge der nunmehr an der Lagerplatte vertauschten Lagerpunkte voneinanderweg gerichtet sind und kein Drehmoment mehr auszuüben, vermögen. Während der Drehung der Lagerplatte von der Ausgangs- in die Endlage haben sich, jedoch die Blattfedern gekreuzt.

Diese Tatsache macht sich die Erfindung zunutze. Wird nämlich von vornherein eine gekreuzte Anordnung gewählt, so behält die Lagerplatte beim Vorschub ihre stabile Lage bei.

Ergibt sich durch außermittigen Kraftangriff vom temperatur- oder druckempfindlichen Organ her oder durch unterschiedliche Elastizität der Blattfedern oder sonstige Störungen von vornherein eine schiefe Lagerplattenstellung, so wirken die beim weiteren Spannvorgang senkrecht zur Vorschubrichtung anwachsenden, voneinanderweg weisenden Komponenten, der Blattfederkräfte im Drehmoment verringernden:, d. h. stabilisierenden Sinne. Dadurch, wird schließlich auch ereicht, daß in Kippunktslage die Blattfederanfangs- und -endpunkte auf einer Höhe liegen, so daß die Kontakttrennung im gewünschten Sinne erfolgen kann.

Die einander gekreuzten: Blattfedern werden auch, deshalb empfohlen, weil sich dadurch eine geringere Seiten- und. Höhenausdehnung des Sclialtwerkes ergibt. Die Höhenausdehnung des Schaltwerkes kann weiterhin verringert werden, wenn die eine Blattfeder gegenüber der anderen eine entgegengesetzte Wölbung aufweist und füreinander mit einer gabelartigen Ausnehmung varsehen sind, die ein, Arbeitern der Federn in; gleicher Ebene ohne, jedwede; gegenseitige Behinderung ermöglicht.

Das erfindung'sgemäße Schaltwerk ist weiterhin in seiner Funktion als Abschalter mit einer von Hand zu betätigenden Wiediereimschaltvorrichtung versehen.. Das Schaltwerk kann aber auch als Regler arbeiten, d. h. die Wiedereinschaltung erfolgt dann selbsttätig. Für den ersteren Fall ist ein Wiedereinschaltknopf vorgesehen, über den nach erfolgter Abschaltung die Lagerplatte von- Hand aus in. ihre Ausgangsstellung zurückgedrückt werden kann, wobei sich der Schaltvorgang in gleicher Weise, jedoch, in umgekehrter Richtung, d. h. im einschaltenden Sinne, abspielt.

Soll das Schaltwerk die Funktion eines Reglers ausüben,, so tritt an die Stelle des Wiediereinschaltknopfes eine auf die Federlagerplatte wirkende Rückdruckfeder. Auf diese Weise wird die Lagerplatte gezwungen, auch den Bewegungen, des tempeoo ratur- oder druckempfindlichen. Organs bei kleiner werdenden Temperaturen bzw. Drücken zu, folgen, wobei, wie an Hand des Wiedereinschaltknopfes beschrieben, die Wiedereinschaltung erfolgt.

Schließlich läßt sich noch der Schaltpunkt verstellen,. Dies erreicht man durch. Änderung der Vorspannung in den Blattfedern,, was durch Verschieben der Festkontakte in. Richtung auf die Lagerplatte zu oder umgekehrt von dieser weg erreicht werden, kann.

In. der nachfolgenden Beschreibung ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die in den Figuren ι bis 4 der Zeichnung dargestellten beiden Ausführungsbeispielen erläutert.

Fig. ι zeigt, teilweise im Schnitt, das Schema eines Abschaltwerkes im eingeschalteten Zustand;

Fig. 2 zeigt das schematische Abschaltwerk gemäß Fig. ι im Zustand unmittelbar vor dem selbsttätigen Abschalten, d. h,. in. Kippunktslage;

Fig. 3 zeigt das schematische Abschaltwerk gemäß Fig. ι im abgeschalteten Zustand;

Fig. 4 zeigt, teilweise im Schnitt, einen, schematischen, sonst gleichen wie zuvor, jedoch als Regler arbeitenden, Schaltmechanismus unmittelbar vor dem Wiedereinschalteini.

Das Schaltwerk besteht im einzelnen aus dem vom temperatur- oder druckempfindlichen Organ betätigten Übertragungsglied 1, der aus einem U-Profil bestehenden Lagerplatte 2 mit in. ihren Schenkeln 2_a und 2_& angeordneten Schneidenlagerungen, 2>a ^und Zb für die Anfangspunkte zweier gekreuzter, entgegengesetzt gewölbter und! vorgespannter Blattfedern 4_a und: 4₆ (Fig. 1, 2), deren Enden in weiter auseinanderliegenden Schneidetnlagern 5_a und. 5_b einer Karamikbrücke 6 lose eingespannt sind. Damit die gekreuzten. Blattfedern 4_e und 4₆ in einer Ebene arbeiten können, ist eine Ausnehmung 4_C in der Blattfeder 4_a vorgesehen, in welche die weniger breit ausgeführte Blattfeder 4_h hineinragt. Weiterhin, haben die Blattfedern 4_a und 4₆ je ein Loch 4_e, durch welche ein Wiedereinschaltknopf 9 beim Betätigen; ragt.

Auf dier Keramikbrücke 6 ist eine Kontaktplatte 7 befestigt, die im Einschaltzustand des Schaltwerkes (Fig. 1) Festkontakte 8_a und; 8_ft eines Heizstromkreises miteinander verbindet, in welchem (nichit gezeichnet) dier Heizkörper eines Elektro-Wärmgerätes eingebaut ist, dessen. Energiezufuhr — wie weiter unten beschrieben — gesteuert wird.

Zur Wiedereinschaltung dient ein Wiedereinschaltknopf 9 (Fig. 1 bis 3) bzw. eine Rückdruckfeder 10 (Fig. 4) zur Betätigung der Lagerplatte 2. Die Positionen 11 und 12 bezeichnen Festpunkte, beispielsweise das Gehäuse des Schaltwerkes, und dienen der Hubbegrenzung- der Lagerplatte 2 bzw. der Keramikbrücke 6.

Die in der Lagerplatte; 2 und Keramikbrücke 6 eingetragenen Pfeile geben die an ihnen im dargestellten Schaltzustand angreifenden Blattfederkräfte bzw. Blattfederkraft - Komponenten ¹^o wieder.

Beim Aufheizen auf die Solltemperatur bzw. den Solldruck bewegt sich das vom temperatur- oder druckempfindlichen Organen, betätigte Übertragungsglied ι in Pfeilrichtung (Fig. 1) und, schiebt die Lagerplatte 2 entgegen der Wirkung der seit-

lieh in diar Keratnikbrücke 6 begrenzten und sich daher spannenden, d. h. stärker wölbenden Blattfedern 4_a und 4_& vor sich her.

Zu dem Zeitpunkt, in welchem die Solltemperatur oder der Solldruck erreicht wird,, ist die Lagerplatte 2 so weit vorgeschoben, daß die Scbneidenlagerpaare 3_a, 3_& und 5_a, 5₆ auf gleicher Höhe liegen. Die Blattfedern 4₀ und 4_b haben, ihre maxi male Spannung erreicht (Fig. 2).

Steigt die Temperatur oder der Druck auch nur um ein geringes über den Sollwert, so wird mittel des temperatur- oder druckempfindlichen Organs das Übertragungsglied 1 und damit die Lager-' platte 2 noch weiter ausgelenkt. Folglich liegt- dlann das Schneidenlagerpaar 3_a, 3& höher als das Schneidenlagerpaar 5a, 5_&. Die senkrechten Komponenten der Blattfederkräfte in dem Schneidenlagerpaar 5_B, 5_& und-3_fl, 3₆ bauen sich infolge der rückbildenden Blattfedern auf Kosten der Komponenten senkrecht zur Vorschubbewegung in umgekehrter Richtung wieder auf. Die im Schneidenlagerpaa,r $_a, 5_& nunmehr abwärts, gericthitieten Blattfederkräfte bewirken eine spontane Abwärtsbewegung der Keramikbrücke 6 und damit Loslösumg der Kontaktplatte 7 von den Festkonitakten 8_a und 8_b. Gleichzeitig wind in dem Schneideniagerpaaf 3_a und 3₆ infolge entsprechenden Aufbaus der Komponenten der Bliaittfederkräfte in Vorschubrichtung die Lagerplatte 2 weiter nach oben bis zum Festpunkt 11 bewegt, gegen den sie sich in der Folgezeit abstützt. Folglich kann, weiterhin die Entspannung nur in einer Abwärtsbewegung der Blattfederenden erfolgen, welche — wie beschrieben — die Keraniikbrücke 6 nach unten schlagartig mitnehmen. Gemäß den eingangs angestellten Überlegungen haben, außermittiger Kraftangriff an der Lagerplatte 2 vom Übertragungsglied ι her oder ungleiche Elastizität der Blattfedern 4_a und 4_b oder sonstige Störungen keinen Einfluß auf den Schalt-Vorgang.

Um das Schaltwerk wieder in Einschaltstellung bringen zu können, ist eine Bewegung der Lagerplatte 2 im rückläufigen Sinne notwendig. Dies erfolgt durch Druck auf den Wiedereinschaltknopf 9 (Fig. 3). Der Einschaltvorgang spielt sich im der Folge im umgekehrten Sinne, wie oben, beschrieben, ab, wobei die Keramikbrücke 6 sich so lange gegen die Festpunkte 12 abstützt, bis das SchneidenJagerpaar 3_fl, 3₆ auf einer-Höhe mit dem Schneiid'enlagerpaar 5_e, 5₆ der Keramikbrücke liegt.

Das Abschaltwerk wird durch Anordnung einer sich gegen einen Festpunk* (Fig. 4) abstützenden und auf die Lagerplatte 2 wirkenden Rückdruckfeder 10 zum Regler, da diese Rückdruckfeder 10 die Lagerplatte 2 zu jeder Zeit an das Übertragungsglied ι drückt, so daß die Lagerplatte 2 gezwungen wird, den bei kleiner werdenden Temperaturen bzw. Drücken rückläufigen. Bewegungen des Übertragungsgliedes 1 zu folgen, wobei sich der Wiedereinschaltvorgang — wie bein Wiedereinschalten von Hand beschrieben — abspielt.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Elektrische temperatur- bzw. diruckabhängige Schalteinrichtung, deren. Schaltglieder elastisch sind und sprunghafte Schaltbewegungen ausführen, die von einem temperatur- bzw. druckempfindlichen Organ bei Erreichen des Sollwertes und von, Hand vor Erreichen desselben, im abschaltenden. Sinne sowie zusätzlich von Hand im wiedereinschaltenden Sinne ausgelöst werden können,, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Schaltglieder aus zwei oder mehreren einander symmetrischen, gewölbten und vorgespannten Federn bestehen, deren Anfangspunkte in. einer Lagerplatte (2) und deren Endpunkte imi einer Tragvorrichtung (6) für einen Bewegungskontakt (7) schwenkbar und mehr oder weniger weit voneinander gelagert sind als die Anfangspunkte der Federn in der Lagerplatte (2), die unter Spannung der Federn von. einem die Bewegungen des temperatur- bzw. druckempfindlichen Organs oder der Hand weitergebenden Übertragungsglied (1) in Richtung auf die Feistkontakte (8_a, 8_b) einerseits bzw. von einem Wiedereinschaltknopf (9) andererseits in entgegengesetzter Richtung vorgeschoben, werden kann, bis die Anfangs^ und Endpunkte, d. h. ihre Lagearpunkte, in. einer Ebene (Kippunktslage) liegen, von der aus schlagartig der Sprung in die andere Schaltstellung erfolgt.
2. 2. Elektrische temperatur- bzw. druckabhängige· Schalteinrichtung gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Schaltglieder aus zwei entgegengesetzt gewölbten Blattfedern (4_a, 4₆) bestehen.
3. 3. Elektrische temperatur- bzw. druckabhängige Schalteinrichtung gemäß Patentanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Anschlagpunkte (11) für die Lagerplatte (2) unweit der Kippunktslage nach Überschreiten derselben in Abschaltrichtung vorgesehen sind.
4. 4. Elektrische temperatur- bzw. druckabhängige Schalteinrichtung gemäß Patentanspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wiedereinschaltknopf (9) vorgesehen ist, der die Lagerplatte (2) entgegen der Wirkungsrichtung des Übertragungsgliedes (1) des temperatur- oder druckempfindlichen Organs betätigen kann, und Festpunkte (12) vorgesehen sind, gegen die sich die Tragvorrichtung (6) für die Kontaktplatte (7) beim Wiedereinschaltvorgang abstützen kann.
5. 5. Elektrische temperatur- bzw. druckabhängige Schalteinrichtung gemäß Patentanspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle des Wiedereinschaltknopfes (9) eine Rückdruckfeder (10) zwischen einem Festpunkt und der Lagerplatte (2) vorgesehen ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 681 223.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 609707/273'11.56 (909 541/8 6.59)

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