DE1087669B - Temperaturabhaengiger elektrischer Kleinstumschalter - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen temperaturabhängigen mit Bimetallstreifen arbeitenden elektrischen Umschalter mit sehr kleinen Abmessungen, so daß er auch an schwer zugänglichen Stellen für dauernd zur Temperturüberwachung angebracht werden kann, beispielsweise im Innern von Wicklungen elektrischer Maschinen, im Innern von Röhren sehr kleinen Durchmessers usw. Außer kleinen Abmessungen ist bei derartigen Schaltern eine kleine Zeitkonstante erwünscht.

Es sind bereits temperaturabhängige elektrische Kleinstumschalter bekannt, die als temperaturabhängiges Element eine kreisförmige bombierte Bimetallmembran enthalten, die in einer aus zwei schalenförmigen Hälften bestehenden Kapsel gelagert ist. Die bekannten Thermoschalter lassen sich jedoch nicht besonders klein ausführen, da die Breite und Länge durch den Durchmesser der kreisförmigen Bimetallmembran gegeben ist, der infolge der erforderlichen Schaltwege nicht beliebig verkleinert werden kann. Ein Einbau in enge Kanäle ist daher nicht möglich. Außerdem sind bombierte Bimetallmembranen in der Herstellung teuerer als einfache Bimetallstreifen, deren Werte auch leichter reproduzierbar sind.

Durch die Erfindung werden diese Nachteile vermieden. Der vorgeschlagene Schalter kann mit einem über seine ganze Länge sehr geringen Querschnitt ausgeführt werden; zur Wärmeübertragung auf das empfindliche Element durch Wärmeleitung steht eine große Berührungsfläche zur Verfügung. Die Temperatur der zu überwachenden Wicklung wird sich daher praktisch trägheitslos dem Schaltglied mitteilen.

Gemäß der Erfindung ist der temperaturabhängige elektrische Kleinstumschalter insbesondere zum Einbau in Wicklungen elektrischer Geräte od. dgl. dadurch gekennzeichnet, daß der aus einer dünnen länglichen Metallhülse besteht, deren Oberfläche glatt ist und in die eine Blechtragplatte eingeschoben ist, auf welche zwei feste Kontakte und eine elastische einstellbare Stütze sowie der Bimetallstreifen montiert sind, daß ferner ein elastischer Streifen als beweglicher Kontakt zwischen den festen Kontakten vorgesehen ist und mit seinen beiden Enden an der einstellbaren Stütze und dem freien Ende des Bimetallstreifens anliegt, derart, daß der elastische Streifen sich durchbiegt und seine jeweils konvexe Seite an dem einen oder anderen der festen Kontakte anliegt, daß die schleichend vor sich gehende Verlagerung des freien Endes des Bimetallstreifens zu einem schnellen Übergang des elastischen Streifens von einem festen Kontakt zum anderen führt, und daß der Bimetallstreifen so ausgebildet ist, daß sein längerer Teil sich nicht verlagert, sondern stets gegen die wärmeübertragende Hülse gedrückt wird.

Temperatur abhängiger elektrischer
Kleinstums ehalt er

Anmelder:
Petercem Societe Anonyme, Paris

Vertreter: Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,
München 23, Dunantstr. 6

Beanspruchte Priorität:
Frankreich, vom 15. März 1956

Michel Lenoir, Lyon (Frankreich),
ist als Erfinder genannt worden

An Hand der Zeichnung wird eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen temperaturabhängigen elektrischen Kleinstumschalters beschrieben.

Fig. 1 und 2 zeigen diese Ausführungsform in der Vorderansicht bzw. in der Aufsicht;

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die Fig. 1, und zwar längs einer .Symmetrieebene des Bimetallstreifens;
Fig. 4 zeigt einen Querschnitt längs der Ebene a-b in Fig. 3; .

, Fig. 5 und 6 zeigen Einzelheiten der Ablenkung des elastischen Streifens an seinen beiden Enden;

Fig. 7 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Wirkungsweise des Thermoumschalters;

Fig. 8 ist eine Vorderansicht des Thermoschalters nach seinem Einbau in die erwähnte Hülse und nach der Abdichtung der beiden Hülsenöffnungen.

In den Figuren ist mit 1 die Blechtragplatte bezeichnet, die aus einer durchbrochenen Wand besteht, die rechteckförmige Gestalt hat und mit Aufbiegungen la und Ib versehen ist, die beide senkrecht zu der Wand verlaufen.

Zwischen der Aufbiegung 1 b und einer weiteren Aufbiegung 1 c, die ebenfalls aus der Tragplatte herausgebogen ist, befindet sich ein Leitungsdraht 2, der mit einer Isolierstoffhülle 3 umkleidet ist. Zwischen der Aufbiegung I α und einer dritten Aufbiegung 1 d, die ebenfalls aus der Tragplatte 1 herausgebogen ist, ist ein Leitungsdraht 4 eingeklemmt, welcher ebenfalls mit einer Isolierstoffhülle 5 umkleidet ist. Die Enden dieser beiden Leitungsdrähte sind je zu etwa einem Halbkreis gebogen und stehen einander gegenüber, so daß sie die beiden festen Kontakte bilden. Zwischen

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diesen festen Kontakten und der Tragplatte 1 ist zur Isolation ein Glimmerblatt 6 eingelegt.

Am rechten und linken Ende ist die Tragplatte 1 ebenfalls mit zwei Aufbiegungen 1 e und 1 / versehen, durch welche die Leitungsdrähte 2 und 4 hindurchge- S führt sind. Die Aufbiegung 1 e dient zur Befestigung einer federnden Stütze 7, die geeignet abgebogen und an ihrem freien Ende V-förmig gekrümmt ist. An der Spitze des V ist die Stütze 7 durchbohrt. Fig. 5 zeigt bei d diese Durchbohrung der noch ebenen Stütze, welche sodann längs der Linien x-x' und y-y' gefaltet wird. Der Stützstreifen 7 ist mittels zweier Schrauben in der Längsrichtung der Hülse verschiebbar.

Zwischen den beiden erwähnten festen Kontakten ist ein metallischer elastischer Streifen 9 zwischen zwei Stützpunkten angebracht. Der eine dieser Stützpunkte ist das erwähnte freie Ende des Stützstreifens 7. Der andere dieser Stützpunkte wird durch das freie Ende eines Bimetallstreifens 10 gebildet. Dieses letztere freie Ende ist in der gleichen Weise durchbohrt und gefaltet wie dasjenige des Stützstreifens 7. Die Fig. 6 zeigt ein Ende des elastischen Streifens 9. Dort ist ein Zapfen c dargestellt, welcher in das Loch d der entsprechenden Stütze eingreift. Der elastische Streifenkann daher um die Achse y-y' in jeder Stütze Bewegungen ausführen. Der Bimetallstreifen hat die Form eines U mit zwei ungleich langen Schenkeln. Der kürzere derselben ist der freie Schenkel. Der längere liegt an der Oberseite des rechten und linken Teiles der Aufbiegung 16 und an der Unterseite des mittleren Teiles dieser Aufbiegung an und durchsetzt also zwei Einschnitte dieser Aufbiegung. Somit ist der Bimetallstreifen 10 an dieser Aufbiegung 1 b befestigt. Da der gebogene Teil des Bimetallstreifens sich bei Temperaturänderung verlagert, reicht der rechte Teil der Aufbiegung 1 b nicht ganz bis zur Aufbiegung Xf. Die Amplitude der Bewegung des freien kurzen Schenkels des Bimetallstreifens ist durch zwei Aufbiegungen 1 g und 1 α der Tragplatte 1 begrenzt.

Gemäß der Erfindung wird die Tragplatte 1 mit allen erwähnten und auf ihr montierten Einzelteilen in eine längliche Hülse 11 eingeschoben, deren Außenflächen poliert sind. Durch die Art der Befestigung des längeren Schenkels des U-förmigen Bimetallstreifens wird dieser längere Schenkel stets an die Hülse 11 angedrückt. Die ganze Anordnung wird durch ein Glimmerblatt 12 vervollständigt, welches die festen Kontakte gegen die Hülse isoliert. Ein Leitungsdraht 13, der an der Hülseil angelötet ist, ist ebenfalls mit dem elastischen Streifen 9 verbunden. Die gesamte durch diesen Streifen und die festen Kontakte 2 und 4 gebildete Anordnung stellt einen Umschalter ohne Totpunkt dar, der schematisch in Fig. 7 dargestellt ist. In dieser bedeuten z-z' die horizontale Mittellinie, welche zwischen den festen Kontakten verläuft, m die in dieser Ebene liegenden Komponente der Kraft, welche von der elastischen Stütze 7 auf den elastischen Streifen 9 ausgeübt wird, η und p die Kraftkomponenten, die senkrecht zu der Ebene z-z' verlaufen und die von dem Bimetallstreifen 10 auf den elastischen Streifen 9 ausgeübt werden.

Dieser Streifen 9 biegt sich zwischen den beiden an seinen Enden befindlichen Abstützpunkten durch. Im kalten Zustand liegt der elastische Streifen so, wie durch die Kurve o-w-t angedeutet, d. h., er berührt mit seiner konvexen Fläche den festen Kontakt 2. Im heißen Zustand bewegt sich das freie Ende des Streifens 9, das sich im Punkte t befand, unter der Kraft m, die vom Bimetallstreifen 10 ausgeübt wird, nach oben und erreicht den Punkt u. Der Streifen 9 verläuft dann längs der Linie o'-w-u. Wenn das freie Ende des Bimetallstreifens seine Bewegung nach oben fortsetzt, so verläßt der elastische Streifen 9 plötzlich den festen Kontakt 2, kehrt seine Krümmung um und legt sich mit seiner konvexen Seite an den unteren festen Kontakt 4 an. Er verläuft dann längs der gekrümmten Linie o-v-r. Der Abstand von t nach r entspricht dem Weg des freien Endes des Bimetallstreifens 10, der seinerseits durch die AnschlägeXg und Xh begrenzt ist.

Bei der Abkühlung des Bimetallstreifens bewegt sich das freie Ende des Bimetallstreifens vom Punkt r zum Punkt j zurück, so daß der elastische Streifen 9 dann längs der Linie o-v-s verläuft. In dieser Lage ist der elastische Streifen wieder eben. Das freie Ende des Bimetallstreifens setzt nun seine Bewegung fort, und der elastische Streifen 9 löst sich schnell von dem Kontakt 4, kehrt seine Krümmung wieder um und schlagt am oberen festen Kontakt 2 an. Er befindet sich dann von neuem in der Lage o-w-t.

Die Bewegungsgeschwindigkeit der Kontaktstelle des elastischen Streifens 9 auf seinem Wege von dem einen festen Kontakt zum anderen ist also größer als die Bewegungsgeschwindigkeit des freien Endes des Bimetallstreifens. Es sei außerdem bemerkt, daß sich das linke Ende des elastischen Streifens 9 während des Umspringens dieses Streifens um die kleine Strecke 0-0' verlagert. Es findet also auch eine leichte Reibung des Streifens 9 an den festen Kontakten statt, durch welche die Kontakte sauber gehalten werden.

Der Thermoschalter kann dicht abgeschlossen werden, beispielsweise dadurch, daß man die Hülse 11 etwas länger ausbildet, als die Länge des Sockels 1 beträgt, und dadurch, daß man die Hülsenöffnungen am Ende, d. h. in den Räumen 14 und 15 mit einem wärmebeständigen Stoff füllt. Dieser Stoff kann ein Kunstharz sein, beispielsweise Araldit (geschützter Warenname). Die Fig. 8 zeigt einen derart verschlossenen Thermoschalter, bei welchem sich also auch nicht unbeabsichtigt die Hülse gegenüber dem Sockel verschieben kann.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Temperaturabhängiger elektrischer Kleinstumschalter insbesondere zum Einbau in Wicklungen elektrischer Geräte od. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer dünnen länglichen Metallhülse (11) besteht, deren Oberfläche glatt ist und in die eine Blechtragplatte (1) eingeschoben ist, auf welche zwei feste Kontakte (2 und 4) und eine elastische einstellbare Stütze (7) sowie der Bimetallstreifen (10) montiert sind, daß ferner ein elastischer Streifen (9) als beweglicher Kontakt zwischen den festen Kontakten vorgesehen ist und mit seinen beiden Enden an der einstellbaren Stütze und dem freien Ende des Bimetallstreifens anliegt, derart, daß der elastische Streifen sich durchbiegt und seine jeweils konvexe Seite an demeinen oder anderen der festen Kontakte anliegt, daß die schleichend vor sich; gehende Verlagerung des freien Endes des Bimetallstreifens zu einem schnellen Übergang des elastischen Streifens von einem festen Kontakt zum anderen führt, und daß der Bimetallstreifen so ausgebildet ist, daß sein längerer Teil sich nicht verlagert, sondern stets gegen die wärmeübertragende Hülse gedrückt wird.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansprechtemperatur durch Verstellung des Druckes, den die verstellbare Stütze

(7) auf den elastischen Streifen (9) ausübt, geändert werden kann.

3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bimetallstreifen (10) U-förmige Gestalt hat und zwei ungleich lange Schenkel besitzt, von denen der längere auf dem größeren Teil seiner Länge gegen die Hülse (11) gedrückt wird.

4. Schalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (11) an ihren beiden Enden durch Isolierstoff abgeschlossen ist.

5. Schalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellvorrichtung (8) für die verstellbare Stütze (7) in das Isoliermaterial eingebettet ist.

6. Schalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch 'gekennzeichnet, daß die Hülse (11) den Querschnitt eines flachen Rechtecks besitzt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Schweizerische Patentschrift Nr. 294 737.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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