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Publication number: DEST007036MA
Authority: DE

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 22. September 1953 Bekanntgemächt am 16. Februar 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung betrifft einen Temperaturregler für Gleichstrom mit einstellbarem Sollwert, vorzugsweise für Heißwassergeräte, beruhend auf dsm Prinzip der durch die Temperaturänderung bedingten Bewegung eines Wärnieauisdehnungsgliedes,, das in Verbindung mit einem Hebelwerk die Stromunterbrechung gegen die Kraftwirkung eines Magneten bewirkt.

Bekannt sind mit Magneten ausgerüstete Temperaturregler für Gleichstrom, bei denen die sich bei Wärmeaufnahme ausdehnende Flüssigkeit eine vorgespannte Springfedermembran betätigt, deren Springbewegung über einen einfachen, wegyergrößernden Winkelhebel, zur Stroimuniterbrechung ausgenutzt wird. Diese Regler isind jedoch nicht einstellbar. Bei diesen bekannten Reglern ist zur Hervorbringung der erforderlichen' Schaltarbeit ein erhebliches Flüssigkeitsvolumen erforderlich. Die dadurch hervorgerufene thermische Trägheit ist für manche Anwendungszwecke sehr störend.

'Die Lebensdauer ,eines solchen Temperaturreglers hängt von der Schaltzahl und diese insbesondere von der Dauer und der Größe des Lichtbogens ab, der sich bei der Stroimunterbrechung zwischen den voneinander abhebenden Kontakten ausbildet. Entsprechend der von der Lichtbogengröße und -dauer abhängigen thermischen Belastung der Kontakte werden diese mehr oder weniger abgenutzt und da-

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mit schneller bzw. langsamer bis zur Funktions untauglichkeit zerstört.

Blasimagnete, schnelle Kontakttrennung (große Schaltkraft), besonders in Verbindung mit naehfolgend schneller Zurücklehnung großer Kontaktwege, sind geeignete Mittel, die unerwünschte Wirkung des Lichtbogens weitgehend zu vermindern. Von einem optimal arbeitenden Temperaturregler für Gleichstrom muß verlangt werden großer Kontaktdruck, großer Schaltweg, große Schaltgeschwindigkeit.

Da durch den Wärmeausdehnungsvorgang allein nur verhältnismäßig wenig Arbeit abgegeben werden kann, sind diese drei Punkte nicht ohne weiteres erfüllbar.

Die Forderung nach dem großen Kontaktdruck bedeutet, daß die Wärmeaus dehnungsbewegung nur wenig übersetzt sein darf, während die Forderung nach dem großen Schaltweg und der großen Schaltgeschwindigkeit eine große Übersetzung verlangt. Diese drei Forderungen in einem System zu vereinigen, ist das Ziel der Erfindung.

Erfmdungsgeimäß wird dies erreicht, indem ein Hebelwerk so ausgebildet ist, daß eine kleine Übersetzung im Eingriff ist, solange der Schalthebel den den Kontaktdruck hervorrufenden Anzugskräften eines Magneten ausgesetzt ist. Sobald der Schalthebel 'diesen Bereich verlassen hat, erfolgt selbsttätig eine Umschaltung auf größere Übersetzung, d.h. auf Schnellgang.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist die besondere Ausbildung der Hiebeleinrichtung in der Weise, daß der Schalthebel schlagartig einen großen Schaltweg zurücklegt und infolgedessen sofort nach Erreichen seines Maximalausschlages wieder in Richtung des Gegenkontaktes zurückschlägt und in einem im Verhältnis zum Maximalausschlag kleinen Abstand vor dem Gegenkontakt stehenbleibt, wodurch ein Teil der Kontaktaninäherungswegstrecke bis zum Wiedereinschalten vorweggenommen wird.

Die Kointaktannäherungswegstrecke ist aber eine lineare Funktion der Temperaturabnahme des auf möglichst konstanter Temperatur zu haltenden Gefäßinhaltes. Somit ist für die Zurückleguing der Reststrecke auch nur eine um das Temperaturäquivalent des Rückganges vom Maximalausschlag zur Endstellung verringerte Tamperaturabnahme nötig, d. h., die Schalttemperaturdifferenz wird aus der Funktion des Schalters heraus herabgesetzt.

Die Wirkungsweise eines nach der Erfindung

arbeitendem Hebelsystems sei im folgenden unter Zuhilfenahme der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Arbeitsphaisen, in Verbindung- mit dem in Fig. 5 und 6 gezeigten Temperaturregler, näher erläutert.

Arbeitsphase Fig. 1 und 5, 6 '

Bei steigender Temperatur wird durch die Bewegung des hohlen Wärmeauisdehnungsgliedes 1 der unten in diesem befestigte Invarstab 2 — relativ gesehen — in dasselbe hineingezogen und betätigt dabei den um die im Gehäuse 3 gelagerte Achse 1 beweglichen Winkelhebel 4, dessen langer Arm 5 über das Zwischenstück 6 die Thermokraft auf den Schalthebel 7 überträgt. Dieser Schalthebel 7 trägt an seinem freien Ende den mit dem (Magnet) Anker 8 verbundenen isolierten Kontakt 9, der auf dean in einer keramischen Brennkammer ι ο angeordneten Gegenkontakt 11 durch, den von dem Magnet 12 angezogenen Anker 8 gedrückt wird. Die Brennkammer 10 und der Magnet 12 sind auf der * Isolationisfestplatte 13 montiert, auf der auch die Anschlußklemme 14 mit dem metallischen Festkörper 15 mechanisch und elektrisch verbunden ist sowie die Anschlußklemme 16 mit der 'elektrischen Verbindung (nicht gezeichnet) zum Gegenkontakt 11.

Der Schalthebel 7 ist noch mit 'einem Anschlag 17 und weiterhin mit dem ihm zugeordneten und mit ihm durch die Achse. II verbundenen Umsetzhebel 18 versehen. Beide Hebel sind darüber hinaus durch die Druckfeder 19 verbunden.

Der so· angelenkte Umsetzhebel 18 ist weiterhin auf der Schneide 20 gelagert, gegen die er sich bei Kraftübertragung beim Andrücken des Schalthebels 7 abstützt und infolgedessen sich mit seinem freien Ende auf den Eestanschlag 21 gegen die Wirkung der Druckfeder 19 zu bewegt.

Arbeitsphase Fig. 2 und 5, 6

Bei der weiteren Bewegung des Schalthebels 7 — infolge der Ausdehnung des Wärmeiausdehnuingsgliedes 1 — dreht sich der Umsetzhebel 18 um die bei der Schalthebelauslenkung mitwandernde Achse II und an der Schneide 20 (unter gleichzeitiger Verschiebung des beweglich _: gelagerten Schalthebels 7 in seiner Längsrichtung). Während seiner Drehung drückt der Umsetzhebel 18 mit seinem freien Ende gegen den Festanschlag 21 und spannt dabei weiter die Druckfeder 19.

Auf den Schalthebel 7 wirken jetzt zwei Kräfte, die der Magne!anziehungskraft auf den am entgegengesetzten Ende des Schalthebels 7 befindlichen Anker 8 entgegenstehen. Einerseits ist dies die in der Druckfeder 19 zwischenzeitlich gespeicherte Kraft, andererseits die vom Zwischenstück 6 übertragene Thermokraft.

Arbeitsphase Fig. 3 und 5, 6

Im weiteren Verlauf des Vordringens des Zwischenstückes 6 lösen diese Kräfte die Ankertrennung und damit die Trennung des Kontaktes 9 vom Gegenkointakt 11 aus, wobei der Schalthebel 7 sich um die Achse II weiter dreht. Dabei bewegt sich der Anschlag 17 auf den Umsetzhebel 18 zu und trifft auf diesen. In diesem Augenblick erfolgt i.15 die Umschaltung auf eine größere Übersetzung. Die bisher freie Armlänge α des Schalthebels 7 wird um den Betragt sprungartig vergrößert, da durch Druck des Anschlages 17 auf den Umsetzhebel der Festanschlag 21 vollkommen entlastet wird, .wobei sich der Umsetzhebel jetzt im entgegengesetzten Sinne um die Schneide 20 dreht.

Arbeitsphase Fig. 4 und' 5, 6

Die sich über den Schalthebel 7 auf das Zwischenglied 6 abstützende Druckfeder 19 entspannt

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schlagartig und dreht dabei den Umsetzhebel 18 weiter um die Schneide 20, wobei diese Bewegung über die Achse II auf den Schalthebel 20 übertragen wird.

Der mit dem Schalthebel 7 verbundene und den Kontakt 9 tragende Anker 8 überwindet so den notwendigen großen Kontaktweg entsprechend der Hebelarm vergrößerung b schneller. Dabei erfolgt die Zurücklegung des Komtaktweges (nach der unter großer Kraft erfolgten Trennung des Ankers vom Magnet) in dem entstandenen Luftspalt unter weit'geringerer und mit der Luftspaltvergrößerung . noch weiter abnehmenden Magnetkraft.

Der zugleich als Blasmagnet ausgeführte Magnet 12 trägt dazu bei, den Lichtbogen noch schneller abreißen zu lassen. Bei der schlagartigen Entspannung der Druckfeder 19 federt diese über ihre Nullage 'hinaus, und der dadurch betätigte Schalthebel 7 !erreicht an seinem Kontakt 9 den für den Abschaltvargang notwendigen Abstand vom Gegenkontakt 11, wenn die Druckfeder 19 in ihrem Umkehrpunkt steht. Durch den anschließenden Rückgang der Druckfeder 19 und des mit ihr indirekt über das Teil 18 verbundenen Schalthebels 7 in die Nullage wird ein gleich großer Teil der Kontaktannäheruingsstrecke bis zum Wiedereinschalten (Berühren des Kontaktes 9 mit dem Gegenkontakt 11) vorweggenommen, wodurch die SchalttemperaturdifTerenz um einen entsprechenden Gradbetrag verringert wird. Die weitere Rückführung des Schalthebels 7 bis zum Wiedereinschalten erfolgt sinngemäß auf dem umgekehrten Wege mit Unterstützung der Rückholfeder 22.

Die Schalttemperatur läßt sich beispielsweise durch Verändern der Länge des Zwischenstückes 6 zwischen dem langen Arm 5 und dem Schalthebel 7 mit beikannten Mitteln verstellen. Das Wärmeausdehnungsglied 1 betätigt dann über¹ den Invarstab 2 den Winkelhebel 4, 5 und löst den Schalt-Vorgang¹, entsprechend dem eingestellten Wert, früher oder später aus.

Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen die Fig. 7, 8 und 9. Die zuvor beschriebene Arbeitsweise ist dieselbe bis zum Zwischenstück 6, das bei Temperaturzunahme über die Schneidenlagerung 24 und Hebel 25 die am letzteren befestigte weiche Feder 26 vorspannt, welche mit ihrem freien Ende lose geführt wird an dem angezogenen Anker 8, der auf dem' Schalthebel 7 sitzt.

' Durch idiie Bewegung des Hebels 25 wird andererseits gleichzeitig die im Zwischenüberstetzungisliebel 27 gelagerte weniger elastische Feder gespannt, bis sie in der der Abschalttemperatutr entsprechenden Lage so viel Energie gespeichert hat, daß sie über den Zwischenhebel 27 am Unterstützuingispunkt 29 dem Schalthebel 7 den Impuls: zur Ankertrennung vom Magnet 12 und damit zur Trennung das Kontaktes 9 vom Gegenkontakt 11 in der Brennkammer 10 geben kann.

Nach der hierbei erfolgten Entspannung der weniger elastischen Feder 28 beginnt die hierbei erst zu, einem geringen Teil entspannte weiche Feder 26 ihre eigentliche Arbeit, nämlich den Schalthebel 7 schlagartig vom Gegenkontakt 11 weiter zu entfernen.

Hierbei erfolgt wieder die im vorigen Beispiel beschriebene Schwingung des Schalthebels, so¹ daß auch bei dieser Konstruktion eine -geringe Temperaturschaltdifferenz erreicht wird. Die Rückholfeder und Schalttemperatureinstellmöglichkeit sind auch hier vorhanden bzw. gegeben.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Temperaturregler für Gleichstrom mit einstellbarem Sollwert, beruhend auf der Arbeitsweise eineis Wärmeausdehnungsgliedes in Verbindung mit einem wegvergrößernden Hebelwerk zum Abheben des Kontaktes von einem festen Gegenkontakt gegen die Kraftwirkung eines Magneten, dadurch gekennzeichnet, daß ■das Hebelwerk so ausgebildet ist,, daß eine kleine Übersetzung im Eingriff ist, solange der Schalthebel den den Kontaktdruck hervorrufenden Anzugskräften des Magneten ausgesetzt ist, und daß eine Umschaltung auf eine größere Übersetzung, d. h. auf Schnellgang ,selbsttätig erfolgt, wenn der Schalthebel den Wirkungsbereich des Magneten verlassen hat.

2. Temperaturregler für Gleichstrom nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hebelwerk so ausgebildet ist, daß der durch Federkraft betätigte Schalthebel schlagartig einen großen Schaltweg zurücklegt und infolgedessen sofort mach Erreichen seines Maximalauisischlages wieder in Richtung des fest steh enden Gegenkointaktes zurückschlägt und in einem im Verhältnis zum Maximalausschlag kleinen Abstand stehenbleibt, wodurch ein Teil der Kontiaktannäherangsw^:egstrecke bis zum Wiedereinschalten vorweggenommen und damit die Schalttemperaturdifferenz herabgesetzt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen