DK148030B - Apparat til styring af en forbrugers elektriske effekt - Google Patents

Description

i 148030

Opfindelsen angår et apparat til styring af tilførslen af elektrisk effekt i form af impulser til en forbruger, med en snapafbryder, der styres af et svingbart lejret bimetalstykke, der kan opvarmes i afhængighed af den indkoblede effekt, og et svingbart lejret kompensationsbimetal, der er anbragt ved siden af snapafbryderen, hvorhos et styreled indvirker på den frie ende af kompensationsbimetallet.

Et sådant apparat kendes fra "Conti-Elektro-Berichte", oktober/ december 1959, side 285 - 290, især fig. 3. Dette apparat har et bimetal, der i en ret vinkel slutter sig til et kompensationsbimetal. I området af det nedre hjørne er dette dobbeltbimetal lejret svingbart på en tap i afbrydersoklen. Kompensationsbimetallet indvirker på en afbryder, der er indkapslet. Indstillingen sker ved hjælp af en styrekurve, der via en rulle og en særligt lejret stang såvel som en justeringsskrue indvirker på den frie ende af arbejdsbimetallet. Overfor dette bimetal er anbragt en mekanisk afbryder med to kontaktfjedre. I dette apparat kan bimetallet have en længde, der ikke er væsentligt større end halvdelen af afbryderens dimensioner. Tykkelsen og arbejdsvejen er forholdsvis lille. Temperaturen af bimetallet bliver desuden overført til det respektive kompensationsbimetal, således at dette i et område har en forholdsvis høj temperatur og ikke i tilstrækkelig grad kan løse sin egentlige opgave, nemlig at kompensere for · omgivelsernes temperatur. Indstillingen af arbejdsområdet ved en svingning af arbejdsbimetallet ved hjælp af en stangmekanisme er desuden kompliceret og giver en dårlig reproducerbarhed. Reproducerbarheden er først og fremmest dårlig i det øvre og det nedre effektområde. En deleffekt på f.eks.

5%, der er nødvendig for at kunne opvarme på en elektro-koge-plade, kan med et sådant apparat ikke styres med sikkerhed.

Fra schweizisk patentskrift nr. 368.246 kendes et indstilleligt effektstyreapparat, i hvilket kompensationsbimetallet, snapafbryderen og arbejdsbimetallet er anbragt parallelt. Gennem en mellemstang indvirker en drejelig styrekurve på kompensationsbimetallet, der igen over en mellemstang indvirker på 148030 2 en snapfjeder af snapafbryderen.

Formålet med opfindelsen er at tilvejebringe et effektstyreapparat, som ved en forholdsvis lille byggehøjde er enkelt i fremstilling,og som til trods for at der kun stilles forholdsvis ringe krav til nøjagtigheden i opbygningen alligevel tillader en god reproducerbarhed af effektindstillingen. En kompensation for omgivelsernes temperatur skal også kunne foretages på tilfredsstillende måde.

Et apparat af den indledningsvis nævnte art er ifølge opfindelsen ejendommeligt ved, at kompensationsbimetallet og snapafbryderen med en i det væsentlige parallelt til kompensationsbimetallet anbragt snapafbryder—bærer og snapfjeder er formet som en fælles svingbar enhed, der kan påvirkes af styreleddet, og at det opvarmede bimetalstykke i det væsentlige står vinkelret på kompensationsbimetal/snapafbryderenheden og indvirker på snapafbryderen over en vægtstang, der står i forbindelse med bimetalstykkets ene ende og danner en i hovedsagen ret vinkel med denne.

Derved undgås, at kompensationsbimetallet og snapafbryderen påvirkes af temperaturen af bimetalleddet, og at bimetallet skal anbringes i et særligt eventuelt udluftet rum. Bimetal-leddet behøver heller ikke særlig meget plads i effektregulatoren, eftersom det forløber parallelt med den ene side af afbryderens hus. Der tilvejebringes følgelig en L- eller vinkelformet anordning, i hvis midte afbryderens aksel forløber, og som i det frie hjørne giver plads for en eventuel knastafbryder. Kompensationsbimetal/snapafbryderenheden drejes under indvirkning af styredelen (og ubetydeligt gennem ud-bøjningen af kompensationsbimetallet), medens arbejdstimetallet med enden af benet på énentydig måde trykker på betjeningspunktet af snapfjederen.

3 148030

Underkravene angår særligt hensigtsmæssige udførelsesformer for apparatet.

Opfindelsen skal nærmere forklares i det følgende under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et apparat ifølge opfindelsen til styring af en forbrugers elektriske effekt, set fra betjeningssiden og med aftaget dæksel, fig. 2 samme, set i snit efter linien II-II, fig. 3 det i fig. 2 viste apparat set fra venstre, og fig. 4 et diagram over apparatet.

Det i fig. 1-3 viste apparat 11 til styring af en forbrugers elektriske effekt omfatter en bageste husdel 12 - se fig.

2 - i form af en firkantet, fortrinsvis kvadratisk blok med en indre udsparing 25, og som er af plast. Udsparingen er lukket af et til betjeningssiden liggende pladeformet dæksel 13. Dækslet er udstyret med tappe 17 til indgreb med udsparinger 16 i husdelen 12. Til dækslet 13 er fastgjort en gevindbøsning 14, hvorigennem en indstillingsaksel 15, der bærer et i fig.

4 vist indstillingshoved 60, er ført. Indstillingsakselen 15 er ført ind i en midteråbning 23 af et styrelegeme 18, der udgøres af isolationsmateriale, og som ved ydersiden har en styredel 19 og bærer en koblingsknast 20. Styreelementet 18 har en lejetap 21, der er ført ind i en åbning 24 i den bageste husdel 12 og ved husdelen 12's bagside har en yderligere afbryderknast 22.

Et kompensationsbimetal 26 i form af en overføringsstang samvirker med styredelen 19, hvilken overføringsstang via en fjeder 34 med sin forreste afbøjede ende trykkes mod styredelen 19. Det forholdsvis tykke og stive kompensationsbimetal 26 er ved den ende, ved hvilken det ikke ligger an mod styredelen 19, lejret svingbart ved hjælp af en svingaksel 28. I denne ende er 4 148030 kompensationsbimetallet26 forbundet med en snapafbryders 27 afbryderbærer 29, således at kompensationsbimetallet forløber parallelt med afbryderbæreren 29 i ringe afstand fra denne. Snapafbryder/kom-pensationsbimetalenheden kan således svinge omkring akselen 28.

Ved afbryderbæreren 29 er der anbragt en snapfjeder30, der på i og for sig kendt måde afstives mod et støtteleje ved hjælp af en udbukket og under knikspænding stående fjedertunge. Snapfjederen30 bærer ved sin frie ende en kontakt 31, der samarbejder med en fastsiddende kontakt 32, idet snapf jederen 30 i sin modsatte ende er lagt fast ved hjælp af en justeringsskrue 33 med en rundtgående kærv, i hvilken en gaffelformet ende af snapfjederen 30 er ført. Ved påsvejsning af tilslutningsender for elektriske tilledninger 35 kan snapfjederen 30 forbindes elektrisk til tilgangen 68 til forbrugeren 70.

Snapafbryderen 27 drives af et L-formet bimetalstykke 36. I den indre vinkel af L'et er fastgjort en aksel 37, der ligesom akselen 28 er lagt fast ved, at der i husdelen 12 og i dækslet 13 er udsparinger, som optager akselen, når husdelene 12, 13 er sat sammen.

Det lange bimetalben 38 bærer en varmevikling 39, der strømforsynes via to tilledninger. En justeringsskrue 40 er skruet ind i bimetalbenet 38. Skruen trykkes ved hjælp af en fjeder 41 mod en indre mellemvæg 42 af husdelen 12.

Det korte bimetalben 43 har i sin ene ende en afbøjning 44, der trykker mod snapfjederen 30.

Det opvarmede bimetalben 38 ligger i etkammer, der til dels er lukket af mellemvæggen 42, og som udluftes gennem udluftningsslidser 45.

Det fremgår af figurerne, at snapafbryder/kompensationsbimetalenhe-den er anbragt på den ene side af mellesrøæggen 42,. og at bimetal stykket 36 er anbragt vinkelformet på den anden side, og at den nævnte enhed af bimetalstykket indeslutter styrelegemet 18. I det hjørne af udsparingen 25, der ligger over for den vinkelformede del, er der anbragt en mekanisk afbryder 50-56. Denne afbryder omfatter en skyder 50, der 5 148030 drives af knasten 20. Skyderen er af plast og er udformet som en firkantet stav, hvis ene yderside er afrundet til samvirken med knasten 20, og på hvis anden yderside en trykfjeder 54 indvirker. Skyderen 50 forløber omtrent diagonalt, således at den med det mindst mulige pladsforbrug kan have den størst mulige længde.

Ved både over- og undersiden har skyderen 50 nogle fremspring 51, der danner anlæg for kontaktarme 52, hvilke anlæg er skubbet på skyderen og rager ud over denne til begge sider. For at kunne skyde kontaktarmene på og fastlægge disse ved snapvirkning består kontaktskyderen 50 fortrinsvis af et isolerende materiale. Hver af kontaktarmene 52 bærer i begge ender en kontakt.

Skyderen 50 føres af føringer 55 i form af fra bunden af husdelen 12 udragende og på tværs af skyderen 50 rettede metalplader. Der er indrettet fire føringer 55, der to og to ligger over for hinanden og fører skyderen og til dels griber over denne. Føringerne 55 bærer til dels faste kontakter 56 og er ført gennem bunden af husdelen 12 og danner på bagsiden tilslutningsfaner i form af AMP-stikfaner 57.

Fig. 3 viser apparatet 11 set bagfra. Man ser, at knasten 22 samarbejder med en forholdsvis lille afbryder 61 i form af en kontaktfjeder, der kan kortslutte en diode 62, som med sine tilslutninger 63 og 64 er loddet direkte til de respektive kontaktsteder af kontaktf jederen.

Apparatet virker på følgende måde: I fig. 1 ses apparatet i den udkoblede tilstand, i hvilken kr.asten 20 har presset skyderen 50 mod trykfjederen 54 og følgelig har skubbet kontaktarmen 52 til kontakt og kontaktarmen 53 til afkobling af den anden tilslutningspol af de tilsvarende faste kontakter.

I denne stilling af styrelegemet 18 henholdsvis indstillingsakse- 6 148030 len ligger kompensationsbimetallet 26 i en fordybning af styredelen 19, således at der derigennem opnås en rast.

Ved indkobling af energiregulatoren (drejning af styrelegemet 18 i urets retning) frigives først kontaktskyderen 50, der under påvirkning af fjederen 54 med sine i hvert fald til dels fjedrende kontaktarme 52, 53 ligger således an mod føringerne 55, at der shuntes.

Derved er på den ene side signalkontaktledningen 66, 67 sluttet, og på den anden side er den ene pol af en forbruger 70, eksempelvis opvarmningen af en elektrokogeplade, tilsluttet terminalen 69.

Under indvirkning af fjederen 34 svinger kompensationsbimetal/snap-afbryderenheden over i den position, der svarer til styredelen 19's stilling. Derved sluttes kontakterne 31 og 32, således at bimetal-stykket 36 opvarmes af varmetråden 39. Afbryderen 61 er sluttet i det nedre effektområde, eksempelvis ved en indstilling af indstillingsakselen til en belastningsværdi på mellem 5 og 20% af den samlede effekt. Ved en lavt indstillet effekt er dioden 62 shuntet, således at hele varmeeffekten fra varmetråden 39 er virksom.

Benet 38 af bimetalstykket bøjer derfor forholdsvis hurtigt ud og trykker via det forholdsvis korte ben 43 og afbøjningen 44 mod snapafbryderen 27 i udkoblingsøjemed, således at denne påny åbnes forholdsvis kort tid derefter.

Efter afkølingen af bimetalstykket 36 indkobler snapafbryderen 27 igen, og arbejdsforløbet starter forfra. I det øvre arbejdsområde er kompensationsbimetal/snapafbryderenheden svinget imod urets retning, og dioden 62 er som følge af åbningen af afbryderen 61 blevet virksom. Varmetråden 39 bliver således kun drevet under den ene halvbølge af vekselstrømmen, dvs. med den halve effekt. Bimetal-stykket 36 behøver således væsentlig længere tid til at blive drejet så meget til siden, at snapafbryderen 27 åbner, og effekttilførslen til forbrugeren 70 derved kan afbrydes. Afkølingen ved den forholdsvis høje temperatur ved bimetallet foregår derved også hurtigere, således at en større indkoblingsperiode nu er gjort mulig.

7 148030

Apparatet ifølge opfindelsen har flere fordele. Til trods for at det er forholdsvis billigt i opbygning, arbejder det med forholdsvis store forskydningsveje og -leræfter under indkoblingen. Især de store kræfter er en væsentlig fordel. Sidstnævnte er opnået ved en tilstrækkelig dimensionering af bimetallet. Som følge af den gunstige opbygning kan arbejdsbimetallet være temmelig langt og kompensationsbimetallet temmelig kort og stærkt. Gennem fjedrene 34 og 41 bliver det samlede system spændt i en bestemt stilling, således at der kun er ét punkt, i hvilket der kan optræde et spillerum, nemlig berøringspunktet mellem snapfjederen 30 og bøjningen 44 af bimetal-stykket 36. Udformningen af bimetalstykket 36 som et L-formet stykke har en yderligere fordel. Normalt er det meget vanskeligt at kompensere et sådant styreapparat ved hjælp af et kompensationsbimetaleftersom de to bimetaller arbejder i forskellige temperaturom-råder. Udbøjningen pr. °C aftager nemlig med voksende temperatur, således at kompensationen kun er nøjagtig inden for et vist område. Det her beskrevne bimetalstykke har imidlertid en dobbelt opvarmning. Det korte ben 43 løber parallelt med snapfjederen 30 i forholdsvis ringe afstand derfra. Snapfjederen 30 strømforsynes via tilledningen 35, der forholdsvis er tynd. Tilledningen opvarmes derfor ved strømtilførsel. Derved opvarmes også det forholdsvis korte ben 43; dog kun i mærkbar grad ved højere effekttrin, eftersom snapafbryderen ellers næppe kommer op over rumtemperaturen.

Der kompenseres på denne måde for at udbøjningen aftager med temperaturen.

Kompensationsbimetallet 26 er afskærmet mest muligt med hensyn til temperaturen. Det står på arbejdsbimetallet uden dog at have ledende forbindelse til dette. Ved hjælp af mellemvæggen 42 er det også i stor udstrækning afskærmet fra det varme rum. Ved hjælp af kontaktbæreren 29 er det også beskyttet mod den af snapfjederen 30 frembragte varme. Anordningen sørger således for, at kompensationsbimetallet virkelig kan tjene det tilsigtede formål, nemlig at kompensere for de forskellige omgivelsestemperaturer. Anordningen sør- 8 148030 ger også for, at kompensationsbimetallet 26 ikke arbejder ved en temperatur, der er væsentlig højere end omgivelsernes temperatur.

Arbejdsbimetallet og kompensationsbimetal/snapafbryderenheden optager to sider af afbryderhuset, således at der frigøres et hjørne til afbryderen 50-56. ved at anbringe denne afbryder i samme plan som de øvrige dele af styreapparatet muliggøres en forholdsvis lille byggehøjde. Dybden i retning af indstillingsakselen kan f.eks. være mindre end 25 mm, således at en indbygning med lodret aksel også er mulig i meget flade kogekar.

Det midterste effektområde giver sjældent' anledning til særlige problemer. Problemerne ligger i det øvre og først og fremmest i det nedre effektområde.

Ved kogeplader med en forholdsvis stor effekt er det nedre effektområde ligefrem kritisk under opvarmning. Kogepladen må derfor styres særligt sikkert ved effekter på indtil 5% af den samlede effekt (100 W ved en 2000 W kogeplade). Dette nødvendiggør meget høje effekter på bimetallet, eftersom dette skal kunne reagere meget hurtigt. Disse høje effekter vil i det højere effektområde ikke‘kun opvarme apparatet meget hurtigt og forbruge energi, men vil også drive bimetaltemperaturen utilladeligt højt op. Gennem den fortrinsvis tabsfrie og dermed tabsvarmefrie nedregulering af bimetal-effekten ved hjælp af dioden 62 Jean dette problem løses på enkel måde.

Den høje effekt, hvortil bimetalopvarmningen er dimensioneret, er ingen ulempe, eftersom denne kun kommer til indsætning i det nedre effektområde, og udkoblingstiden er forholdsvis lille. Opvarmningen af styreapparatet ved hjælp af varmetråden 39, er også forholdsvis lille. Omvendt er effekten i det høje effektområde begrænset ved hjælp af dioden 62, således at effekten ved eventuelle lange indkoblingstider forbliver,inden for visse grænser. En yderligere fordel er, at man kan udforme varmetråden 39 på enkel måde. Hvis man reducerede effekten, ville man få vanskeligheder, eftersom modstandstrådene til de ringere effekter, netspændinger og især i tilfælde af højere netspændinger skulle være meget tynde med det til følge, at driftssikkerheden ville blive reduceret.

Claims (11)

148030 9, Patentkrav.

1. Apparat til styring af tilførslen af elektrisk effekt i form af impulser til en forbruger, med en snapafbryder (27), der styres af et svingbart lejret bimetalstykke (36), der kan opvarmes i afhængighed af den indkoblede effekt, og et svingbart lejret kompensationsbimetal (26), der er anbragt ved siden af snapafbryderen (27), hvorhos et styreled (19) indvirker på den frie ende af kompensationsbimetallet (26), kendetegnet ved, at kompensationsbimetallet (26) og snapafbryderen (27) med en i det væsentlige parallelt til kompensationsbimetallet (26) anbragt snapafbryderbærer (29) og snapfjeder (30) er formet som en fælles svingbar enhed, der kan påvirkes af styreleddet (19), og at det opvarmede bimetalstykke (36) i det væsentlige står vinkelret på kompen-sationsbimetal/snapafbryderenheden (26, 27) og indvirker på snapafbryderen (27) over en vægtstang (43), der står i forbindelse med bimetalstykkets ene ende og danner en i hovedsagen ret vinkel med denne.

2. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at bimetalstykket (36) er L-formet, idet det lange bimetalben (38) er forsynet med en opvarmningsindretning (39) og i givet fald understøttes ved afbryderens hus (12) ved hjælp af en fjederforspændt justeringsskrue (40).

3. Apparat ifølge krav 2, kendetegnet ved, at det korte bimetalben (43) af det L-formede bimetalstykke (361 forløber parallelt med snapafbryderens (27) fjeder (30), gennem hvilken strømtilførslen (35) til afbryderkontakten (31) finder sted.

4. Apparat ifølge krav 2, kendetegnet ved, at opvarmningsindretningen (39) til det lange bimetalben (38) er koblet parallelt med forbrugeren (70). 148030

5. Apparat ifølge krav 2, kendetegnet ved, at snapafbryderens (27) fjeder (30) kan justeres ved hjælp af en justeringss]on.e (33), der danner en i afstand fra kontakten liggende afstivning for snapafbryderen (27) og fører denne i en kærv.

6. Apparat ifølge krav 2-5, kendetegnet ved, at det opvarmede bimetalben (38) ligger i et i hvert fald til dels i forhold til kompensationsbimetallet (26) og snapafbryderen (27) varmemæs-sigt afskærmet og i givet fald udluftet kammer (71).

7. Apparat ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at svingakslerne (28, 37) af snapafbryderen (27) og bi-metalstykket (36) med sine ender er lejret i en ud af to husdele (12, 13), der kan sættes sammen.

8. Apparat ifølge krav 7, kendetegnet ved, at en af husdelene (12) har en udsparing (25) til optagelse af kompensations-bimetal/snapafbryderenheden (26, 27), der lukkes af den anden husdel (13) som med et dæksel.

9. Apparat ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at der i samme plan som snapafbryderen (27) og bimetal-stykket (36) - hvilket plan ligger vinkelret på styreleddets indstillingsaksel (15) - er anbragt en mekanisk afbryder (50-56) til afbrydelse for netspænding.

10. Apparat ifølge krav 9, kendetegnet ved, at den mekaniske afbryder (50-56) har en af en med styreleddet (19) forbundet knast (20) drevet koblingsskyder (50) med tværgående kontaktarme (52, 53).

11. Apparat ifølge krav 10, kendetegnet ved, at koblingsskyderen (50) ligger diagonalt i et hjørne af et rektangulært, fortrinsvis kvadratisk hus (12, 13).