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Publication number: DEST007036MA
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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 22. September 1953 Bekanntgemächt am 16. Februar 1956Registration date: September 22, 1953 Published on February 16, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

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.The invention relates to a temperature controller for direct current with an adjustable setpoint value, preferably for hot water devices, based on the principle of temperature change Movement of a thermal expansion member, that in connection with a lever mechanism the power interruption against the force of a Magnet causes.

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.Are known temperature regulators equipped with magnets for direct current, in which the at Heat absorption expanding liquid actuates a pretensioned spring membrane, whose Jump over a simple, path-enlarging movement Angle lever, is used to break the strobe unit. However, these controllers are not adjustable. In these known regulators, a switching work is required to produce the required work considerable volume of liquid required. The resulting thermal inertia is for some applications are very annoying.

'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-'The lifespan of such a temperature controller depends on the number of operations and this in particular on the duration and size of the arc, which forms when the power is interrupted between the contacts that lift from one another. Accordingly the thermal load on the contacts, which depends on the size and duration of the arc are these more or less worn out and

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mit schneller bzw. langsamer bis zur Funktions untauglichkeit zerstört.destroyed with faster or slower up to the functional inoperability.

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. Blower magnets, quick contact separation (high switching force), especially in connection with the following faster rejection of large contact channels are suitable means that have undesirable effects to reduce the arc to a large extent. From an optimally working temperature controller for direct current, large contact pressure, large switching travel, high switching speed must be required.

Da durch den Wärmeausdehnungsvorgang allein nur verhältnismäßig wenig Arbeit abgegeben werden kann, sind diese drei Punkte nicht ohne weiteres erfüllbar.Since only relatively little work is done by the thermal expansion process alone can, these three points cannot be fulfilled without further ado.

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.The requirement for the large contact pressure means that the Wärmeaus expansion movement only Little translation may be allowed, while the requirement for a long shift travel and high shift speed requires a great translation. To combine these three requirements in one system, is the aim of the invention.

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.According to the invention, this is achieved in that a lever mechanism is designed so that a small translation is engaged as long as the shift lever applies the tightening forces causing the contact pressure exposed to a magnet. As soon as the gear lever has left this area, it takes place automatically a switch to a higher gear ratio, i.e. to overdrive.

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.Another feature of the invention is the special design of the Hiebeleinrichtung in Way that the shift lever suddenly covers a large switching path and, as a result, immediately after reaching its maximum deflection strikes back in the direction of the mating contact and at a small distance in relation to the maximum deflection in front of the mating contact stops, whereby part of the contact approach distance is anticipated until it is switched on again will.

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.The cointact approach distance is, however, a linear function of the decrease in temperature of the Vessel contents to be kept as constant as possible. Thus, the Remaining distance only one by the temperature equivalent of the decrease from the maximum deflection reduced temperature decrease necessary for end position, d. i.e., the switching temperature difference becomes reduced from the function of the switch.

Die Wirkungsweise eines nach der ErfindungThe mode of operation of one according to the invention

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.working lever system is shown in the following with the aid of those shown in FIGS Working phases, in connection with the temperature controller shown in FIGS. 5 and 6, explained in more detail.

Arbeitsphase Fig. 1 und 5, 6 'Work phase Fig. 1 and 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.As the temperature rises, the movement of the hollow thermal expansion member 1 the invar rod 2 fastened in this bottom - relative seen - drawn into the same and actuated the axis 1 mounted around the housing 3 movable angle lever 4, the long arm 5 via the intermediate piece 6, the thermal force on the Shift lever 7 transmits. This shift lever 7 carries at its free end the with the (magnet) Armature 8 connected insulated contact 9, which is arranged on dean in a ceramic combustion chamber ι ο Counter contact 11 by the armature 8 attracted by the magnet 12 is pressed. the Combustion chamber 10 and magnet 12 are on the * Isolationisfestplatte 13 mounted on which the Terminal 14 is mechanically and electrically connected to the metallic solid body 15 and the terminal 16 with the 'electrical Connection (not shown) to mating contact 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.The shift lever 7 is still with a stop 17 and still with the one assigned to it and with him through the axis. II connected transfer lever 18 provided. Both levers are also connected by the compression spring 19.

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.The relocating lever 18 articulated in this way is still there mounted on the cutting edge 20, against which it is when power is transmitted when the shift lever is pressed 7 is supported and consequently with its free end on the Eestanschlag 21 against the Action of the compression spring 19 moves too.

Arbeitsphase Fig. 2 und 5, 6Work phase Fig. 2 and 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.Upon further movement of the shift lever 7 - due to the expansion of the Wärmeiausdehnuingsgliedes 1 - the conversion lever 18 rotates about the mitwandernde in Schalthebelauslenkung axis II and the cutting edge 20 (under simultaneous displacement of the _movable: mounted shift lever 7 in its longitudinal direction). During its rotation, the relocating lever 18 presses with its free end against the fixed stop 21 and continues to tension the compression spring 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.Two forces now act on the gearshift lever 7, the magnetic attraction force on the opposite Opposite the end of the shift lever 7 located armature 8. On the one hand, this is the in the compression spring 19 temporarily stored force, on the other hand the transmitted from the intermediate piece 6 Thermopower.

Arbeitsphase Fig. 3 und 5, 6Work phase Figs. 3 and 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.In the further course of the advancement of the intermediate piece 6, these forces trigger the armature separation and thus the separation of the contact 9 from the counterpoint contact 11, the switching lever 7 continuing to rotate about the axis II. The stop 17 moves towards the relocating lever 18 and strikes it. At this moment i.15 there is a switchover to a larger gear ratio. The previously free arm length α of the shift lever 7 is suddenly increased by the amount, since the pressure of the stop 17 on the relocating lever completely relieves the fixed stop 21, with the relocating lever now rotating around the cutting edge 20 in the opposite direction.

Arbeitsphase Fig. 4 und' 5, 6Work phase Fig. 4 and '5, 6

Die sich über den Schalthebel 7 auf das Zwischenglied 6 abstützende Druckfeder 19 entspanntThe compression spring 19, which is supported on the intermediate member 6 via the switching lever 7, relaxes

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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.suddenly and rotates the transfer lever 18 further around the cutting edge 20, this movement being transmitted to the switching lever 20 via the axis II will.

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.The armature 8 connected to the shift lever 7 and carrying the contact 9 overcomes the necessary large contact path corresponding to the lever arm enlargement b faster. In this case, the compact path is covered (after the armature has been separated from the magnet with great force) in the resulting air gap with a much smaller and with the air gap enlargement. even further decreasing magnetic force.

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.The magnet 12, which is also designed as a blow magnet, helps to make the arc even faster to tear off. When the compression spring 19 suddenly relaxes, it springs over their Zero position 'out, and the thereby actuated lever 7! Reaches at its contact 9 for the Shutdown vargang necessary distance from the mating contact 11 when the compression spring 19 is at its reversal point stands. By the subsequent decrease of the compression spring 19 and indirectly with it Via the part 18 connected shift lever 7 in the zero position is an equal part of the contact approaching distance until it is switched on again (touching the contact 9 with the mating contact 11), whereby the switching temperature difference is reduced by a corresponding degree amount. The further repatriation of the Shift lever 7 until it is switched on again takes place in the opposite direction with assistance the return spring 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.The switching temperature can be adjusted by known means, for example, by changing the length of the intermediate piece 6 between the long arm 5 and the switching lever 7. The thermal expansion element 1 then actuates ^{the angle lever 4, 5 via 1} the invar rod 2 and triggers the switching process ¹ , earlier or later, according to the set value.

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.Further exemplary embodiments of the invention are shown in FIGS. 7, 8 and 9. The one previously described The mode of operation is the same up to the intermediate piece 6, which occurs when the temperature increases over the cutting edge bearing 24 and lever 25 biases the soft spring 26 attached to the latter, which with its free end is loosely guided on the tightened armature 8, which is on the 'shift lever 7 sits.

' 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.'By moving the lever 25, on the other hand, at the same time, the idiom in the intermediate translation 27 mounted less elastic spring tensioned until it is in the shutdown temperature corresponding position has stored so much energy that it via the intermediate lever 27 at Unterstützuingispunkt 29 the switching lever 7 the impulse: for armature separation from magnet 12 and thus for Separation of the contact 9 from the mating contact 11 can give in the combustion chamber 10.

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.After the relaxation of the less elastic spring 28 has taken place, this begins only to a small part relaxed soft spring 26 their actual work, namely the To remove switching lever 7 suddenly from mating contact 11 further.

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.Here again takes place, the vibration of the shift lever as described in the previous example, so ¹ that even with this construction, a -low temperature differential is achieved. The return spring and switching temperature setting options are also available or given here.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Temperature controller for direct current with adjustable Setpoint based on the operation of a thermal expansion member in conjunction with a path-enlarging lever system to lift the contact from one fixed mating contact against the force of a magnet, characterized in that ■ the lever mechanism is designed so that a small translation is engaged as long as the Shift lever exposed to the attraction forces of the magnet, which cause the contact pressure is, and that a switch to a larger translation, i. H. on overdrive , takes place automatically when the shift lever has left the area of action of the magnet.

2. Temperature regulator for direct current according to claim 1, characterized in that the lever mechanism is designed so that the spring-operated shift lever suddenly covers a large switching path and as a result immediately makes reaching its maximalauisischlages strikes back in the direction of the steady-end Gegenkointaktes and in a ratio stops for maximum deflection small distance, whereby a portion of ^{Kontiaktannäherangsw:} egstrecke until restart anticipated, and thus the switching temperature difference is decreased.

1 sheet of drawings