DE1092987B - Elektrischer thermostatischer Schalter mit trockenen Kontakten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf thermostatische Schalter mit trockenen Kontakten, bei denen das wärmeempfindliche Element aus einem metallischen Rohr und einer an dessen einem Ende befestigten Stange besteht. Rohr und Stange haben sehr verschiedene Ausdehnungskoeffizienten, so daß das freie Ende der Stange sich gegenüber dem freien Ende des Rohres in Abhängigkeit von der Temperatur verschiebt. Das Rohr kann aus Messing bestehen, und dann soll die Stange aus einem Nickelstahl bestehen, und zwar etwa von der Art, die Invar genannt wird.

Diese Art von wärmeempfindlichen Elementen ist sehr zuverlässig und sehr robust. Die in Abhängigkeit von der Temperatur auftretenden Verschiebungen sind jedoch außerordentlich gering. Es ist daher erforderlich, eine diese Bewegung vervielfachende Vorrichtung mit plötzlicher Schaltbewegung einzusetzen. Solche Vorrichtungen haben einen empfindlichen Aufbau, und sie führen merkbare Fehler in die Geräte ein. Andererseits zeigt jedoch die Erfahrung, daß, wenn sich eine solche Vorrichtung in der Nähe ihrer instabilen Gleichgewichtslage befindet, und zwar in dem Bewegungssinn entsprechend der öffnung der Kontakte, dann die durch das bewegliche Teil der Vorrichtung aufgebrachte Kraft außerordentlich gering sein kann. Es können dabei schon die geringsten unvermeidbaren Erschütterungen oder auch die Oberflächenrauhigkeit, die durch Mikrofunken entsteht, welche schnell die brauchbare Oberfläche der Kontakte zerstören, eine Bewegung auslösen.

Bekannte Thermostaten der genannten Art haben meistens den Nachteil, daß sie einpolig sind, daher können sie nicht zum unmittelbaren Steuern von elektrischen Geräten mit drei Phasen verwendet werden. Man hat aus diesem Grunde schon zweipolige Schalter vorgeschlagen, aber die Steuerung eines Dreiphasenstromkreises mit nur zwei Phasen ist zwar eine mögliche Lösung, sie befriedigt aber nicht in allen Fällen.

Nach der Erfindung wird ein thermostatischer Schalter mit trockenen Kontakten vorgeschlagen, der von robuster Bauart ist, sicher und genau arbeitet und ohne Schwierigkeiten für Dreiphasenbetrieb ausgebildet werden kann.

Nach der Erfindung wird ein thermostatischer Schalter der genannten Art geschaffen, bei dem der Druck der Kontakte gegeneinander niemals unter eine vorherbestimmte Grenze absinkt, und zwar bis zu dem genau einstellbaren Zeitpunkt, in dem die plötzliche Schaltbewegung der die Bewegung vervielfachenden Vorrichtung des Schalters einsetzt.

Ein thermostatischer Schalter nach der Erfindung hat Kontaktpaare, von denen jedes aus einem ersten Kontakt besteht, der durch eine Hilfsfeder gegen den zweiten Kontakt gedruckt wird und gegen die Wir-Elektrischer thermostatischer Schalter
mit trockenen Kontakten

Anmelder:

Societe Anonyme »Cotherm«,
LaTronche, Isere (Frankreich)

Vertreter: Dr.-Ing. R. Meldau, Patentanwalt,
Gütersloh (Westf.), Langer Weg 34

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 21. Dezember 1957 und 6. Mai 1958

Jacques Snipeliski, LaTronche, Isere (Frankreich),
ist als Erfinder genannt worden

kung der Hilfsfeder, durch die die Bewegung vervielfachende Vorrichtung mit plötzlicher Schaltbewegung von dem zweiten Kontakt getrennt wird, wenn die Vorrichtung wieder die instabile Gleichgewichtslage überwunden und damit einen Teil seines Öffnungsvorganges zurückgelegt hat.

Die Hilfsfedern eines jeden Kontaktpaares können durch ein elastisches Blatt gebildet sein, an dessen Ende der entsprechende Kontakt befestigt ist. Vorzugsweise bilden die Kontakte den oberen Anschlag für die die Bewegung vervielfachende Vorrichtung, und zwar in der Weise, daß die Wirkung der Federn dieser Vorrichtung sich der Wirkung der Hilfsfedern der Kontakte kontaktdruckerhöhend überlagert.

Die Kontaktsätze des Schalters sind vorzugsweise von der isolierenden Abdeckung gehalten, wohingegen die die Bewegung vervielfachende Vorrichtung mit plötzlicher Schaltbewegung und das wärmeempfindliche Element in dem Gerätesockel befestigt sind. Die Kontakte können so unmittelbar zum Nachstellen, Reinigen und Reparieren erreicht werden. Andererseits können auf dasselbe Gerät wahlweise Abdeckungen aufgesetzt werden, die eine Anzahl verschiedener Kontaktpaare tragen.

Die die Bewegung vervielfachende Vorrichtung mit plötzlicher Schaltbewegung besteht aus einer Lager-

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Doppel schnei de, die von der axialen Stange des tem- Kerbe 7 & versehen, deren Innenkante der Basis die

peraturempfindlichen Elementes durchdrungen und mit Achse der Stange 2 schneidet. Die Kerbe 7 b bildet das

der Stange durch einen Stellknopf verbunden ist, wo- Schneidenlager für eine querliegende Schneide 8, die

bei die Schneide auf einen zweiarmigen Hebel wirkt, gegen die Unterfläche der Hülse 4 anliegt. Wie aus

dessen kurzer Arm von der Stange durchdrungen ist 5 den Fig. 3 und 4 gut zu ersehen ist, hat die Schneide 8

und dessen langer Arm auf ein Stellglied wirkt, das die Form eines Prismas; sie ist in der Mitte ihrer

in Anlage gegen das hochstehende Ende des langen nach oben liegenden Fläche durchbohrt, damit die

Armes des Hebels unter der Wirkung von Zugfedern Stange 2 dort mit Spiel hindurchtreten kann. Die

liegt, so daß es aus der einen in die andere Stellung Stange 2 unterteilt wieder die Schneide 8 in zwei von-

seiner instabilen Gleichgewichtslage schwenken kann, io einander getrennte Teile und macht sie demzufolge zu

wobei es mit einem an ihrem Ende angeordneten einer Doppelschneide.

Isolierstück gegen die Kontakte kontaktdruckverstär- Der lange Arm des Hebels 7 schließt mit einem Teil kend anschlägt und mit einem Joch, das oberhalb des 7 c ab, der auf dem Bodenstück 3 entgegengesetzten Isolierstückes die Kontakthilfsfedern übergreifend an- Seite unter einem Winkel von 90° nach oben abgeordnet ist, auf die Hilfsfedern drückt und dabei die 15 gebogen ist. Die auf die Stange 2 hin gerichtete Fläche Kontakte trennt, wenn die Vorrichtung aus der dieses Teiles 7c ist mit einer V-förmigen Kerbe 7d Schließstellung in die Öffnungsstellung umschnappt. versehen, die parallel zu der schon beschriebenen Kerbe

Ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung wird 7 b verläuft. In dieser Kerbe 7d ist das in Form einer

an Hand der Zeichnungen näher erläutert. In den Schneide ausgebildete Ende eines Stellgliedes 9 ge-

Zeichnungen zeigt 20 lagert. Das Stellglied hat von oben her gesehen etwa

Fig. 1 einen senkrechten Längsschnitt durch einen die Form eines T, wobei sich der obere Querbalken thermostatischen Schalter mit trockenen Kontakten des T am Ende des Stellgliedes in der Nähe der nach der Erfindung, bei dem die einzelnen Teile in der Stange 2 befindet. An den äußersten Enden des Quergeschlossenen Schalterstellung gezeigt sind, balkens des T sind zwei Zugfedern 10 eingehängt, die

Fig. 2 eine Ansicht von oben, nachdem die Ab- 25 parallel zu dem senkrechten Mittelbalken des T verdeckung und der Stellknopf entfernt sind, laufen und zwei Schraubstifte 11, die in dem Boden-

Fig. 3 einen Teilschnitt entlang der Linie III-III in stück 3 befestigt sind, umschlingen. Die Anordnung

Fig. 1, ergibt eine Vorrichtung, die mit plötzlicher Bewegung

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht der einzeln dar- über die Lage des instabilen Gleichgewichtes hinweggestellten doppelten Lagerschneide, 30 schnappt, wie mit Bezug auf die Fig. 1, 5 und 6 leicht

Fig. 5 einen der Fig. 1 entsprechenden Teilschnitt, einzusehen ist. Die Federn 10 zwingen den Querbalken bei dem die einzelnen Teile in dem Augenblick gezeigt des T zum Hochschnappen oder zum Heruntersind, in dem die Schaltvorrichtung aus der zuerst ge- schnappen in Abhängigkeit davon, wie das Ende 7 c zeigten Stellung umschnappt, des Hebels 7 sich senkt oder hebt.

Fig. 6 einen der Fig. 2 entsprechenden Teilschnitt, 35 Auf der nach oben weisenden Fläche des Quer-

wobei die einzelnen Teile am Ende der Ausschaltbewe- balkens T ist ein Isolierstück 12 befestigt,

gung gezeigt sind. Das Gerät besteht weiterhin aus einer Abdeckung

Das in Fig. 1 dargestellte Gerät besteht aus einem 13 aus Isoliermaterial, die mittels Schrauben 14 oder

wärmeempfindlichen Element, das durch ein metal- anderer Befestigungsmittel an dem Bodenstück 3 be-

lisches Rohr 1, beispielsweise aus Messing, gebildet 4° festigt ist. Die Oberfläche der Abdeckung ist von der

wird, in der axial eine Stange 2 sitzt, die beispiels- Hülse 4 durchdrungen, wobei die Bohrung mit einer

weise aus Nickelstahl besteht, in der Art von Invar. Lagerung und einer Stopfbüchse 15 mit Filz oder ähn-

Das Rohr und die Stange sind an ihrem in der Fig. 1 lichem Material versehen ist. Es ist zu erkennen, daß

nicht dargestellten Ende fest miteinander verbunden, der Stellknopf 5 auf seiner Oberfläche eine Gradeintei-

und zwar beispielsweise mit Hilfe eines Pfropfens 45 lung trägt, die mit einem Einstellzeiger 13 α zusam-

oder Zapfens, an dem die beiden Teile in irgendeiner menwirkt, der in der Art eines kleinen Vorsprunges

geeigneten Weise befestigt sind. aus der Oberfläche der Abdeckung herausragt.

Die Endöffnung des Rohres 1 ist in einer Muffe 3 a Auf der Oberseite der Abdeckung 13 sind weiterhin befestigt, die fest mit einem Bodenteil 3 verbunden ist die Klemmstücke für die einzelnen Anschlüsse des und senkrecht aus der allgemeinen Ebene des Boden- 50 Schalters angebracht, der in dem vorliegenden Fall teiles nach unten hervorragt, so daß die Achse des einpolig, zweipolig, dreipolig usw. sein kann. Jeder temperaturempfindlichen Gerätes 1, 2 senkrecht zu der der Pole besteht aus zwei Klemmstücken 16 und 17, Ebene des Bodenteiles 3 verläuft. Die Stange 2 ragt deren untere Schrauben durch das Isoliermaterial hinüber das Rohr 1 hinaus; sie durchdringt frei stehend durchführen, wobei jede auf der Innenseite der Abden Bodenteil 3 und erstreckt sich noch weiter über 55 deckung ein elastisches Blatt 18 und 19 trägt. Diese ihn hinaus; ihr Ende ist mit Gewinde versehen, und Blätter tragen an ihrem Ende durch Eigenfederung die mit Innengewinde versehene Hülse 4 eines Stell- sich berührende Kontaktstücke 20 und 21, die übereinknopfes 5 ist darauf aufgeschraubt. ander angeordnet sind und über dem Isolierstück 12

In unmittelbarer Nähe der Stange 2 ist im Boden- liegen.

teil 3 ein Schneidenlager 6 auf irgendeine geeignete 60 Aus der Darstellung ist zu entnehmen, daß das Art und Weise befestigt, und zwar beispielsweise elastische Blatt 19 verhältnismäßig kurz ist, und daher durch Eindrücken in einen Sitz. Auf dem Lager 6 ist ist die Elastizität bzw. der Ausweichweg der Konein zweiarmiger Hebel 7 kippbar gelagert, der im we- takte21 verhältnismäßig gering. Demgegenüber ist das sentlichen parallel zu dem Bodenstück 3 liegt. Der Blatt 18, das den Kontakt 20 trägt, sehr viel langer sehr kurze Arm dieses Hebels, der auf der rechten ⁶5 und bildet eine Hilfsfeder. Die Anordnung ist so geSeite der Schneide 6 in Fig. 1 liegt, ist, wie bei 7a troffen, daß der Kontakt 20 durch die Wirkung der gezeigt ist, durchbohrt, damit er von der Stange 2 un- Hilfsfeder gegen den Kontakt 21 gedrückt wird,
gehindert durchdrungen werden kann. Der kleine Mit dem Isolierstück 12 ist ein Joch 22 fest verHebel ist im übrigen auf seiner der Muffe 3 a gegen- bunden, das sich zwischen den Blättern 18 und 19, wie überliegenden Seite mit einer V-förmigen großen 7° in Fig. 1 gezeigt, erstreckt. Das Joch 22 kann bei-

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spielsweise mit dem Isolierstück 12 aus einem Teil bestehen und kann aus Kunststoff gefertigt sein.

Nachstehend wird die Wirkungsweise beschrieben.

Wenn die Solltemperatur unterschritten ist, liegt der lange Arm des Hebels 7 verhältnismäßig nahe an dem Sockelteil 3, und demzufolge suchen die Federn 10 das Stellglied 9 nach oben zu ziehen. Infolgedessen drückt das Isolierstück 12 unter die Kontakte 20, die sich unter der Wirkung der elastischen Blätter 18 nach oben gegen die Kontakte 21 drücken, wobei sich der nach oben gerichtete Druck des Isolierstückes 12 der Druckwirkung der Hilfsfedern 18 kontaktdruckerhöhend überlagert. Das Joch 22 befindet sich dabei in einer Lage zwischen den Blättern 18 und 19, ohne eines der beiden zu berühren.

Wenn die Temperatur ansteigt, dehnt sich das Messingrohr 1 sehr viel stärker aus als die Stange 2 aus Nickelstahl, und demzufolge senkt sich die Lagerschneide 8 ab. Der lange Arm des Hebels 7 hebt sich entsprechend nach und nach an, und die von dem Stück 12 auf die Kontakte 20 ausgeübte Kraft wird immer geringer. Es tritt ein Zeitpunkt ein, zu dem diese Zusatzkraft gegen Null geht, und dann kommt das Stellglied 9 aus seiner instabilen Gleichgewichtslage heraus und schnappt um (Fig. 5); bis zu diesem Zeitpunkt bleibt der Anlagedruck der Kontakte 20 gegen die Kontakte 21 noch aufrechterhalten auf Grund des Andrucks der elastischen Blätter 18. Es werden dadurch alle Unregelmäßigkeiten beim Andruck der Kontakte und jedes Hervorrufen von Mikrofunkenstrecken vermieden.

Während des Umschnappens drückt das Joch 22 die elastischen Blätter 18 (Fig. 6) nach unten und bewirkt damit eine schnelle und eindeutige Trennung der Stromkreise.

Wenn die Temperatur wieder absinkt, wiederholen sich die Vorgänge des Umschnappens in umgekehrter Reihenfolge. Der lange Arm des Hebels 7 senkt sich, bis das Stellglied 9 wieder in der Lage des instabilen Gleichgewichts ist. In diesem Moment schnappt das Stellglied 9 um; das Joch 22 hebt sich ab, und das Schließen der Kontakte erfolgt plötzlich und unter starkem Druck, weil das Isolierstück 12 gegen die Kontakte 20 praktisch in dem Augenblick anschlägt, in dem die Kontakte 20 die Kontakte 21 berühren.

Es ist zu erkennen, daß die Solltemperatur durch Drehen des Knopfes 5 einstellbar ist. Auf den Knopf kann unmittelbar eine Temperaturskala aufgetragen werden.

Man kann die aus dem temperaturemfmdlichen EIement und der die Bewegung vervielfachenden Vorrichtung mit plötzlicher Schaltbewegung bestehende Einheit verwenden, um temperaturabhängige Schalter mit jeder gewünschten Anzahl von Polen auszubilden. Es ist dabei lediglich erforderlich, die Abdeckung 13 auszuwechseln. Das bedeutet einen ganz besonderen Vorteil für die Serienfertigung, weil man die verschiedensten und vielfältigsten Gerätetypen lediglich durch Auswechseln eines einzigen Stückes aufbauen kann.

Wenn es für besondere Anwendungsformen erforderlich ist, daß der Schalter sich bei steigender Temperatur schließt (beispielsweise zur selbsttätigen Steuerung von Kühlgeräten), kann die Stange 2 aus Messing und das Rohr 1 aus Nickelstahl hergestellt werden, oder aber das Schneidenlager 6 wird auf der anderen Seite der Stange (entgegengesetzt wie in Fig. 1 gezeigt) angeordnet. Im letzteren Fall ist es vorteilhaft, einen Anschlag oder eine Hilfsfeder vorzusehen, um die Bewegung des Hebels 7 nach unten während des öffnens der Kontakte zu begrenzen.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektrischer thermostatischer Schalter mit trockenen Kontakten, der von einer die Bewegung vervielfachenden Vorrichtung mit plötzlichen Schaltbewegungen beim Überwinden der instabilen Gleichgewichtslage gesteuert wird und durch ein temperaturempfindliches Element mit metallischem Rohr und konzentrischer Stange betätigt wird, da durch gekennzeichnet, daß jedes der Kontaktpaare des Schalters aus einem ersten Kontakt (20) besteht, der durch eine Hilfsfeder (18) gegen den zweiten Kontakt (21) gedrückt wird und gegen die Wirkung der Hilfsfeder durch die die Bewegung vervielfachende Vorrichtung mit plötzlicher Schaltbewegung (6, 7, 8, 9,10,11) von dem zweiten Kontakt getrennt wird, wenn die Vorrichtung wieder die instabile Gleichgewichtslage überwunden und damit einen Teil seines Öffnungsvorganges zurückgelegt hat.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsfeder eines jeden Kontaktpaares durch ein elastisches Blatt (18) gebildet ist, an dessen Ende das Kontaktstück (20) des Kontaktpaares befestigt ist.

3. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte (20, 21) einen Anschlag für die die Bewegung vervielfachende Vorrichtung (6, 7, 8, 9, 10, 11) mit plötzlicher Schaltbewegung während ihrer Schließbewegung bilden, und zwar derart, daß die Wirkung der Federn (10) dieser Vorrichtung sich der Wirkung der Hilfsfedern (18) der Kontakte kontaktdruckerhöhend überlagert.

4. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktsatz (20, 21) und die Hilfsfedern (18) an der isolierenden Abdeckung (13) der Schalteinrichtung gehalten sind.

5. Schalter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Bewegung vervielfachende Vorrichtung mit plötzlicher Schaltbewegung aus einer Doppelschneide (8) besteht, die von der axialen Stange (2) des temperaturempfindlichen Elementes durchdrungen und mit der Stange durch einen Stellknopf (4, 5) mit Innengewinde verbunden ist, wobei die Schneide (8) auf einen zweiarmigen Hebel (7) wirkt, dessen kurzer Arm von der Stange (2) durchdrungen ist und dessen langer Arm auf ein Stellglied 9 wirkt, das in Anlage gegen das hochstehende Ende (7 c) des langen Armes des Hebels unter der Wirkung der Zugfedern (10) liegt, so daß es aus der einen in die andere Stellung seiner instabilen Gleichgewichtslage schwenken kann, wobei es mit einem an ihrem Ende angeordneten Isolierstück (12) gegen die Kontakte (20, 21) kontaktdruckverstärkend anschlägt und mit einem Joch 22, das oberhalb des Isolierstückes (12) die Kontakthilfsfedern (18) übergreifend angeordnet ist, auf die Hilfsfedern (18) drückt und dabei die Kontakte trennt, wenn die Vorrichtung aus der Schließstellung in die Öffnungsstellung umschnappt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 009 648/324 11.60