DE1270180B - Thermisch betaetigbarer Schalter - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES ÄÄ PATENTAMT Int. CL:

HOIh

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche KL: 21g-4/04

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

1270180
P 12 70 180.3-33
31. Mai 1963
12. Juni 1968

Die Erfindung bezieht sich auf einen thermisch betätigbaren Schalter mit einer an einem Rahmenteil befestigten Schnappfeder, welche mittels eines zwischen Rahmenteil und Schnappfeder befestigten Zugdrahtes, der über eine isoliert aufgewickelte Heiz- drahtwicklung indirekt elektrisch erwärmbar ist, zwischen zwei Schaltstellungen auslenkbar ist.

Bei den bisher bekannten thermisch betätigbaren Schaltern mit einer an einem Rahmenteil befestigten Schnappfeder, welche mittels eines zwischen Rahmenteil und Schnappfeder befestigten Zugdrahtes zwischen zwei Schaltstellungen auslenkbar ist, wurde der Zugdraht stets direkt durch einen durch den Zugdraht fließenden Strom beheizt. Diese bekannten Schalter besaßen deshalb verschiedene Nachteile bezüglich der Einstellbarkeit und Genauigkeit des Ein-Aus-Schaltverhältnisses, des Stromverbrauches und der Belastbarkeit. Bei den bekannten Schaltern mußten außerdem zusätzliche Belastungswiderstände und Wärmeabschirmeinrichtungen vorgesehen werden. ao

Es ist bei thermisch wirkenden Überstromrelais an sich bereits bekannt, den Hitzdraht indirekt durch eine auf ihn angeordnete Heizwicklung zu beheizen. So ist es beispielsweise bekannt, einen geraden Hitzdraht mit einer Isolierschicht zu versehen und auf dieser Isolierschicht die eigentliche Heizwicklung spiralförmig aufzuwickeln. Hierdurch wird zwar eine elektrische Isolierung zwischen dem Hitzdraht und der Heizwicklung erreicht, nicht jedoch zwischen den einzelnen Windungen der Heizwicklung.

Um die oben geschilderten Nachteile der bisher üblichen thermisch betätigbaren Schalter mit einer an einem Rahmenteil befestigten Schnappfeder zu vermeiden, ist, ausgehend von einem Schalter der eingangs erwähnten Art, erfindungsgemäß vorgesehen, daß der auf dem Zugdraht aufgewickelte Heizdraht gegenüber diesem Zugdraht und die benachbarten Heizdrahtwindungen durch einen dünnen Quarzüberzug isoliert ist, dessen Dicke gegenüber der Heizdrahtdicke klein gewählt ist.

Nach der Erfindung ist der Heizdraht selbst mit einer entsprechend dünnen Isolierschicht aus Quarz überzogen, so daß nach dem Aufwickeln des Heizdrahtes auf dem Zugdraht eine gute elektrische Isolation sowohl zwischen der Heizwicklung und dem Zugdraht als auch zwischen den nebeneinander aufgewickelten Windungen der Heizwicklung erreicht wird. Die Herstellung eines solchen Schnappschalters wird dadurch wesentlich vereinfacht und auch die Betriebssicherheit wird erhöht, denn es wird einerseits eine gute Wärmeübertragung vom Heizdraht auf den Zugdraht gewährleistet, da ja die Quarzschicht Thermisch betätigbarer Schalter

Anmelder:

Tung-Sol Industries, Inc.,

Newark, N. J. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls
und Dr. E. Frhr. v. Pechmann, Patentanwälte,
8000 München 90, Schweigerstr. 2

Als Erfinder benannt:

William B. Almassy, Pinebrook, N. J. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 1. Juni 1962 (199 443) - -

sehr dünn ist, andererseits wird aber auch durch die Wahl des vorgeschlagenen Isoliermaterials eine gute elektrische Isolierung und die Vermeidung von Kurzschlüssen gewährleistet. Ein derartig indirekt beheizter Schnappschalter besitzt damit eine wesentlich größere Stabilität des Ein-Aus-Schaltverhältnisses auch bei Belastungsänderungen, auch kann der elektrische Leistungsverbrauch gegenüber den bekannten Schaltanordnungen wesentlich kleiner gehalten werden.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

F i g. 1 und 2 zeigen einen erfindungsgemäßen Schalter in Vorderansicht bzw. in Seitenansicht;

F i g. 3 zeigt in einem Teil einer Seitenansicht einen eingestellten Schalter in Verbindung mit einer Lampe und einer Stromquelle.

Bei der hier gezeigten Ausbildungsform besitzt der Schalter eine rechteckige Platte 2 mit zwei Schlitzen 4,4, die sich über den größten Teil der Länge der Platte erstrecken. Diese Schlitze begrenzen einen zentralen Abschnitt 6, dessen Breite sich von einem Minimum in der Nähe der Mitte zu einem Maximum an den geschlossenen Enden der Schlitze verändert. Jeder der seitlichen Abschnitte 8 der Platte 2 ist mit. einer Sicke 10 versehen, durch welche die Länge dieser Abschnitte im Vergleich zur Länge des zentralen Abschnitts 6 verringert wird. Das eine Ende 12 der Platte, das im Einbauzustand der Platte deren

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freies Ende ist, weist einen zentralen vorspringenden Abschnitt 14 auf, der in das benachbarte Ende des zentralen Abschnitts 6 übergeht. Der vorspringende Abschnitt 14 dient zum Vorspannen des freien Endes der Platte und verhindert eine Umkehrung der Krümmung des zentralen Abschnitts während des Betriebs des Schalters. Der vorspringende, zum Vorspannen dienende Abschnitt 14 bewirkt in Verbindung mit den Sicken 10, daß sich das benachbarte Ende des zentralen Abschnitts gegenüber dem Hauptteil der Platte nach außen krümmt. Das Metall der Platte nahe dem anderen Ende des zentralen Abschnitts 6 ist ebenfalls nach außen von der Ebene der Platte weg verlagert, wie es bei 16 angedeutet ist, um auch dieses Ende der Platte vorzuspannen, so daß Gewähr dafür besteht, daß.sich der Streifen nahe diesem Ende gegenüber der Ebene der Platte nach außen durchbiegt. Gemäß Fig. 1 ist die Breite des zentralen Abschnitts 6 an seinem dem Vorspannabschnitt 16 benachbarten Ende etwas größer. Dieses Ende der Platte ist durch Schweißen oder auf andere Weise mit einem Rahmenteil 18 des Schalters verbunden, und das freie andere Ende der Platte trägt ein Kontaktstück 20. Ferner ist ein L-förmiges Verankerungsteil 22 aus Rundmaterial vorgesehen, das mit einem Schenkel rechtwinklig an die konvexe Seite des zentralen Abschnitts 6 nahe dem ortsfesten Ende der Platte so angeschweißt ist, daß sich der andere Schenkel rechtwinklig zu dem zentralen Abschnitt erstreckt. Aus dem Rahmen 18 ist ein Finger 26 so herausgebogen, daß. das freie Ende des Fingers mit dem äußeren Ende 24 des Verankerungsteils fluchtet. Ein ausdehnungsfähiger Zugdraht 28 ist im gespannten Zustand an dem Finger 26 und dem nach außen ragenden Schenkel 24 des Verankerungsteils befestigt. Der Zugdraht ist mit einem isolierten Heizdraht 30 bewickelt. Bei der Verwendung eines solchen isolierten Heizdrahtes ergibt sich, daß die Isolation die Übertragung von Wärme auf den Zugdraht erschwert. Es war daher schwierig, zur Verwendung in Kraftfahrzeugen geeignete Schalter zu schaffen, die als Blinkerschalter des Heizstroms zur Wirkung kommen. Gemäß der Erfindung wird diese Schwierigkeit durch die Verwendung eines dünnen keramischen Überzugs 32 als Isolierung für den Heizdraht behoben. Bei der hier gezeigten Ausbildungsform ist der Heizdraht als Draht 34 von hohem Widerstand mit einem Durchmesser von etwa 0*07 mm ausgebildet; er besteht aus einer bekannten Legierung aus 73% Nickel und 20% Chrom, wobei der Rest durch Aluminium und Eisen gebildet wird. Bezüglich der Isolation sei erwähnt, daß ein Quarzüberzug mit einer Dicke von etwa 0,015 mm zu guten Ergebnissen führt. Bei der Verwendung eines solchen Quarzüberzugs setzt der Blinkvorgang innerhalb von 1,5 Sekunden nach dem Einschalten des Heizstroms ein, und außerdem zeigt der isolierende Überzug einen großen Widerstand gegen ein Abblättern während des Bewickeins des Zugdrahtes 28 und anderer mechanischer Beanspruchungen.

Nach dem Befestigen der die Schnappbewegungen ausführenden Platte an dem Rahmenteil und dem Spannen des. Zugdrahtes zwischen dem Verankerungsfinger 26 und dem nach außen ragenden Schenkel 24 des L-förmigen Verankerungsteils wird der Schalter eingestellt, indem man den Finger 26 biegt, um so die Spannung in dem Zugdraht zu erhöhen. Beim Spannen des Zugdrahtes durch Verstellen des L-förmigen Verankerungsteils auf dem zentralen Abschnitt 6 wird eine Längszugkraft auf den Abschnitt 6 aufgebracht, die bewirkt, daß der mittlere Teil dieses Abschnitts eine konkave Form annimmt, während die Endabschnitte ihre konvexe Form beibehalten. Bei dieser Stellung beginnt der Aufbau eines Drucks zwischen dem Kontakt 20 und einem an dem Rahmen 18 befestigten Kontakt 36. Wenn die Spannung durch Verstellen des Fingers 26 weiter erhöht wird,

ίο entsteht eine Kraft, die ausreicht, um den mittleren Teil des zentralen Abschnitts 6 zu veranlassen, sich über die Ebene der Platte hinaus zu bewegen und die Umrißform eines relativ flachen M anzunehmen. Bei einer bestimmten Spannung in dem Zugdraht wird der mittlere Teil der Platte gezwungen, eine Stellung zu durchlaufen, in welcher er sich im unstabilen Gleichgewicht befindet.' In diesem Augenblick wird ein Teil der in dem zentralen Abschnitt gesammelten, auf die Längszugkraft des Drahtes zurückzuführen-

ao den Kraft freigegeben, und diese Kraft bewirkt, daß das freie Ende der Platte eine schnappende Bewegung ausführt, wobei der Kontakt 20 von dem Kontakt 36 abgehoben wird.

Ein in dieser Weise eingestellter Schalter kann itx einer Schaltung der in Fig. 3 schematisch gezeigten ■'■ Art verwendet werden. Der gegenüber dem Rahmen 18 isolierte ortsfeste Kontakt 36 ist mit dem Pluspol einer geerdeten Spannungsquelle verbunden. Der Rahmen 18 und die damit verschweißte Metallplatte 2 sind über eine Last 38, bei der es sich um eine oder mehrere kurzzeitig einzuschaltende Lampen handelt, geerdet; Der Heizdraht 30 Kegt zwischen dem festen Kontakt 36 und der Platte 2, so daß er mit der Last bzw. den Lampen 38 in Reihe geschaltet und an die geerdete positive Spannungsquelle angeschlossen ist. Der Strom fließt somit über die Last 38 und den Heizdraht. Obwohl dieser Strom nicht genügt, um die Lampen 38 zum Aufleuchten zu bringen, bewirkt er, daß der Heizdraht 30 den Zugdraht ausdehnt. Bei dieser Ausdehnung des Zugdrahtes wird dessen Spannung so weit verringert, daß die Platte 2 eine schnappende Bewegung ausführen kann, um die Kontakte 20 und 36 zu schließen. Beim Schließen der Kontakte wird der Heizdraht 30 abgeschaltet, und der Strom fließt direkt von dem Kontakt 36 aus durch die Platte 2, den Rahmen 14 und die Lampe 38 zur Erde. Wenn sich der Heizdraht 30 nicht mehr im Stromkreis befindet, genügt der durch die Lampe fließende Strom, um die Lampe aufleuchten zu lassen. Beim Abschalten des Heizdrahtes 30 beginnt der Zugdraht 28 sofort sich abzukühlen und sich zusammenzuziehen. Bei dieser Zusammenziehung nimmt die Spannung des Zugdrahtes wieder ihren ursprünglichen Wert an, so daß die Platte 2 den Kontakt 20 mit einer schnappenden Bewegung von dem Kontakt 36 abhebt, um den Heizdraht wieder in den Stromkreis einzuschalten, wobei der Schnappschalter in seine ursprüngliche Stellung zurückkehrt.

Der Schalter wird von einem Basisteil 40 aus isolierendem Material, z. B. aus Phenolformaldehydharz, getragen, in dem zwei Anschlußfahnen 42 und 44 mit Hilfe von Zungen od. dgl. verankert sind, die sich durch das Basisteil 40 erstrecken. Der Rahmen J-8 besitzt einen versetzten unteren Abschnitt 46, der sich am Basisteil 40 oberhalb der Anschlußfahne 42 abstützt und mit dem Basisteil durch die Fortsätze 48 der Anschlußfahne verspannt ist. Der Rahmen

besitzt eine allgemein quadratische Öffnung 50, in der eine Halterung 52 für den festen Kontakt 36 angeordnet ist. Diese besteht aus einem unteren etwa quadratischen plattenförmigen Bauteil 52«, das mit dem unteren Teil des Rahmens 18 durch nach innen abgewinkelte Flansche 54 des Rahmens verspannt ist; Abstandstücke 56 aus Glimmer od. dgl., die auf beiden Seiten des plattenförmigen Bauteils angeordnet sind, isolieren dieses Bauteil gegenüber dem Rahmen. Der Kontakt 36 ist an eine Fläche der Halterung 52 innerhalb der Rahmenöffnung 50 angeschweißt. Eine nach hinten vorspringende Zunge 52 δ der Halterung 52 ermöglicht es, den festen Kontakt einzustellen. Damit die elektrische Verbindung zwischen dem Kontakt 36 und der Anschlußfahne 44 sowie dem Heizdraht 30 hergestellt werden kann, ist die Halterung 52 mit einem nach außen ragenden Finger 52 c versehen.

Zwischen den Flanschen 54 ist quadratisch ein plattenförmiges Bauteil 58 a eingespannt, das die untere Verlängerung eines Tragarms 58 für einen Anschlag 60 darstellt und das gegenüber den Flanschen 54 durch Abstandsstücke 56 aus Glimmer elektrisch isoliert ist. Der Anschlag 60 steht in gleicher Höhe mit dem Kontakt 36 und trägt eine nach außen ragende Zunge 58 b, damit der Abstand zwischen dem Anschlag und der Platte 2 eingestellt werden kann. Das obere Ende des Rahmens 18 ist an seinen Längskanten mit Abschnitten 62 versehen, die aus der Ebene des Rahmens versetzt sind, um durch einen Abstand getrennte Flächen zu schaffen, in welche die Platte 2 eingeschweißt werden kann. Das untere Ende der Platte 2 erstreckt sich zwischen dem Kontakt 36 und dem Anschlag 60 und trägt den auf den Kontakt 36 ausgerichteten Kontakt 20. Eine geeignete, hier nicht gezeigte Abdeckung ist durch Umbördeln mit dem Rand des Basisteils 40 verbunden.

Zur Inbetriebnahme des thermischen Schalters

wird eine geerdete positive Spannungsquelle über

ίο einen geeigneten Schalter mit der Anschlußfahne 44 verbunden und die Last 38 an die Anschlußfahne 42 angeschlossen.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Thermisch betätigbarer Schalter mit einer an einem Rahmenteil befestigten Schnappfeder, welche mittels eines zwischen Rahmenteil und Schnappfeder befestigten Zugdrahtes, der über erne isoliert aufgewickelte Heizdrahtwicklung indirekt elektrisch erwärmbar ist, zwischen zwei Schaltstellungen auslenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der auf dem Zugdraht (28) aufgewickelte Heizdraht (30) gegenüber diesem Zugdraht und die benachbarten Heizdrahtwindungen durch einen dünnen Quarzüberzug isoliert ist, dessen Dicke gegenüber der Heizdrahtdicke klein gewählt ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 379 761;
   USA.-Patentschrift Nr. 2761931.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen