DE1216411B - Bimetallschalter - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES '/MTm* PATENTAMT Int. Cl.:

HOIh

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 21c-40/05

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

L33734VIIId/21c
15. Mi 1959
12. Mai 1966

Bimetallschalter

Die bekannten Energieregler für elektrische Raumheizgeräte arbeiten nach dem Prinzip des Elektrohahns, d. h. die Energiezufuhr zu den Verbrauchern erfolgt impulsmäßig. Die Verbraucher, die die Wärmequelle bilden, werden also nach einem bestimmten Taktrhythmus an die Netzspannung angeschlossen und wieder abgeschaltet. Die Zu- und Abschaltung der Verbraucher erfolgt dabei nach einem früheren Vorschlag automatisch durch ein Arbeitsbimetall, das von einem Teil des Verbraucherstromes beheizt wird und das auf den Schaltmechanismus einwirkt. Durch die Lage des Arbeitsbimetalls zum Schalter läßt sich die Taktung des Schalters verändern, so daß eine stufenlose Temperaturreglung möglich ist. Für die Energieregler wird auch eine Einrichtung gefordert, die eine Abschaltung der Wärmequelle bewirkt, wenn die Raumtemperatur eine bestimmte Grenze übersteigt. Es sind daher schon Übertemperaturauslöser vorgeschlagen worden, die in Abhängigkeit von der Raumtemperatur auf den Schaltmechanismus des Reglers einwirken. Nach einem solchen Vorschlag wird ein Bimetall verwendet, das einseitig fest eingespannt ist und mit dem freien Ende an dem Schaltmechanismus angreift. Das Bimetall trägt eine Heizwicklung, die über ein Kontaktthermometer an eine Spannungsquelle gelegt werden kann. Das Kontaktthermometer schließt bei einer bestimmten Temperatur den Stromkreis für die Heizwicklung des Bimetalls, das durch seine Auslenkung den Schaltmechanismus betätigt und somit den Verbraucher, d. h. die Wärmequelle, abschaltet. Die Beheizung des Bimetalls wird nach der Abschaltung des Verbrauchers allerdings noch nicht abge_r schaltet, da die Raumtemperatur noch nicht wieder unter die Schaltgrenze des Kontaktthermometers abgesunken ist. Das Bimetall krümmt sich also weiter, d.h. es legt mit seinem freien Ende einen Weg zurück, der für die Schaltung verloren ist. Dieser Totweg wird durch einen am Bimetallende federnd gelagerten Stößel aufgefangen. Es ist einleuchtend, daß der Totweg nachteilig ist, denn einmal erfordert die federnde Lagerung des Stößels am Bimetallende verhältnismäßig viel Aufwand und zum anderen Mal muß bei der Abschaltung der Bimetallheizung das Bimetall diesen Totweg nochmals zurücklegen, bis es in der Lage ist, den Schalter zu betätigen. Es treten bei solchen Anordnungen Abkühlungszeiten von mehreren Minuten auf, was besonders ungünstig ist, weil schon das Absinken der Raumtemperatur unter die Abschaltgrenze des Kontaktthermometers gewisse Zeit erfordert.

Diese Nachteile werden mit einem bekannten BiAnmelder:

Licentia Patent-Verwaltungs-G. m. b. H.,
Frankfurt/M., Theodor-Stern-Kai 1

Als Erfinder benannt:
Helmut Brand, Hameln

metallschalter vermieden, bei dem ein Bimetall an

*5 seiner Befestigungsstelle mit einer einstellbaren, in seiner Auslenkungsebene wirkenden Reibungskraft gegen die Befestigungsunterlage schwenkbar ist. Bei Anwendung dieses bekannten Bimetallschalters auf den eingangs beschriebenen Energieregler ist allerdings noch unbefriedigend, daß die Reibungskraft verhältnismäßig hoch gemacht werden muß, damit der mit dem Bimetall zu steuernde Schaltmechanismus auch sicher betätigt wird. Die hohe Reibkraft verhindert, daß das Bimetall bei Abkühlung wieder vollständig in seine gestreckte Lage zurückkehrt. Es legt sich bei Abkühlung gegen einen Festanschlag und verdreht sich infolge der ihm innewohnenden Federenergie gegenüber seiner Unterlage, jedoch bleibt eine Restkrümmung zurück, die bei erneutem Temperaturanstieg eine sofortige Betätigung des Schaltmechanismus verhindert.

Die Erfindung betrifft einen Bimetallschalter mit einem beheizten Bimetallarm, insbesondere für Übertemperaturauslösung bei Energiereglern für elektrische Raumbeheizung, bei dem der mit seinem freien Ende auf einen Schaltmechanismus einwirkende Bimetallann an seiner Befestigungsstelle mit einer einstellbaren, in seiner Auslenkungsebene wirkenden Reibungskraft gegen die Befestigungsunterlage schwenkbar ist. Erfindungsgemäß ist zur Vergrößerung der am Schaltmechanismus wirksamen Kraft und zur Erleichterung der späteren Streckung des Bimetallarmes in der Nähe der Befestigungsstelle des Bimetallarmes eine an diesem angreifende Zugfeder vorgesehen, oder eine mit dem Bimetall verbundene Platte und die Reibunterlage sind so leicht verdrillt, daß die Reibdruckfederung im Betätigungssinne ihre Kraft erhöht und im Rückstellsinn vermindert.

Bei dieser Anordnung braucht die Reibkraft nur geringfügig größer als die Betätigungskraft für den Schaltmechanismus zu sein. Der bei Abkühlung auf-

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tretenden Spannung wirkt die Zusatzkraft entgegen, so daß der Bimetallarm bei wieder einsetzendem Temperaturanstieg nur noch geringen Kräften unterliegt.

An Hand der Zeichnung sei die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.

In Fig. la und Ib ist die Bimetallbefestigung unter Verwendung einer Friktionsfeder dargestellt, während die Fig. 2a bis 2c die Befestigung des Bimetalls mit Hilfe eines starren Reibungsteiles zeigen. Die F i g. 3 zeigt eine weitere Befestigungsmöglichkeit.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 ist ein Bimetallarm 1, der eine nicht dargestellte Heizwicklung trägt, an einer Lasche 2 befestigt, die einen Schraubbolzen 3 umfaßt. Die Lasche 2 ist fest mit einer Friktionsfeder 4 verbunden, die dreiflüglig ausgebildet ist und mit den Flügelenden auf einer Reibunterlage 5 aufliegt. Der Schraubbolzen 3 ist gegen die Unterlage 5 verdrehungssicher angeordnet, indem er an der Lagerstelle der Unterlage vierkantig ao ausgebildet ist. An seinem oberen Teil ist er mit Gewinde versehen, auf dem Muttern 6, 7 aufgeschraubt sind. Durch die Einschraubtiefe der Muttern wird die Spannung der Friktionsfeder 4 bestimmt, d. h. die Kraft, mit der die Friktionsfeder mit ihren Flügelenden auf die Unterlage 5 einwirkt, ist durch die Muttern einstellbar. Der Schraubbolzen ist im Reglergehäuse befestigt und trägt somit sämtliche Teile. Der Bimetallarm 1 besitzt an seinem freien Ende einen Stößel 8, der auf ein Betätigungsglied 9 eines nicht dargestellten Schalters einwirkt. Es ist außerdem noch ein Festanschlag in Form einer Schraube 10 vorgesehen, die in einem Gehäuseansatz 11 gelagert ist und durch eine Mutter 12 festgestellt werden kann. Die SchraubelO ist so eingestellt, daß im unbeheizten Zustand des Bimetallarms der Stößel mit dem freien Ende an den Mechanismusteil 9 und mit der anderen Seite an der SchraubelO anliegt. Der Bimetallarm steht unter der Wirkung einer Zugfeder 13, die in der Nähe der Befestigungsstelle angreift und mit ihrem anderen Ende im Gehäuse angebracht ist. Die Spannung der Friktionsfeder gegen ihre Unterlage ist so gewählt, daß die zwischen Feder und Unterlage bei Verschwenkung auftretende, am freien Ende des Bimetalls wirksame Reibungskraft größer als die für die Betätigung des Schalters nötige Kraft ist. Die Feder 13 wird so gewählt, daß die am freien Bimetallannende hierdurch erzeugte Kraft kleiner als die Betätigungskraft für den Schalter ist. Es sei beispielsweise angenommen, daß für die Betätigung des Schalters 500 g notwendig sind und daß die Zugfeder 13 am Bimetallende eine Kraft von 300 g ausübt. Die Reibung der Friktionsfeder soll am Bimetallende mit 700 g wirken. Der Bimetallarm sei bis etwa 4000 g belastbar. '

Wird durch eine Übertemperatur die Heizwicklung des Bimetallarms an Spannung gelegt, so erfolgt durch die einsetzende Erwärmung eine Krümmung des Bimetallarms, d. h. der Stößel 8 drückt gegen das Betätigungsglied 9 und löst dadurch einen Schaltvorgang an dem Schalter aus, der die Wärmequelle für die Raumheizung abschaltet. Da die Betätigungskraft für den Schalter kleiner als die durch die Reibung der Friktionsfeder erzeugte Kraft ist, erfolgt die Auslösung des Schalters, ohne daß die Friktionsfeder ihre Lage verändert. Das Betätigungsglied 9 ist nach Abschaltung der Wärmequelle in die gestrichelt gezeichnete Lage übergegangen und ist an einem nicht dargestellten Anschlag zur Anlage gekommen. Es wird von dem Stößel in dieser Lage gehalten. Da die Beheizung des Bimetallarms fortdauert, krümmt sich der Bimetallarm auch weiter, d. h. es drückt mit dem Stößel jetzt mit einer Kraft von 1000 g gegen das Betätigungsglied 9. Diese Kraft setzt sich aus dem Reibungsanteil an der Befestigungsstelle, der 700 g beträgt und dem von der Zugfeder 13 stammenden Anteil von 300 g zusammen. Der Bimetallarm geht bei Drehung der Friktionsfeder in Richtung des Pfeiles 14 in die gestrichelt gezeichnete Lage über. Der Totweg des Bimetallarms wird also durch eine Veränderung seiner Befestigungslage kompensiert. Unterschreitet die Raumtemperatur die Abschaltgrenze des Kontaktthermometers, so wird die Beheizung des Bir metallarms abgeschaltet, d. h., er beginnt sich allmählich wieder zu strecken und gibt dabei das Betätigungsglied 9 frei, das unter eigener Federwirkung nachfedert. Infolge des besonders starken Temperaturgefälles nach Abschaltung der Beheizung geht die Streckung des Bimetallarms in der ersten Phase nach Abschaltung verhältnismäßig schnell vor sich, so daß das Betätigungsglied sofort freigegeben wird, das seinerseits die Schließung des Schalters für die Wärmequelle veranlaßt. Der Stößel legt sich mit seiner Rückseite auf das Ende der Schraube 10, die jetzt als Abstützstelle für die Rückführung der Friktionsfeder dient. Bei der Streckung des. Bimetallarms bewegt sich die Friktionsfeder in Richtung des Pfeiles 15 wieder in die Ursprungslage zurück.

Die Feder 13 soll die infolge der Reibung der Friktionsfeder an ihrer Unterlage auftretende Verformung des Bimetallstreifens im Ruhezustand möglichst gering halten. Bei der Rückführung der Friktionsfeder wirkt nämlich auf den sich am Festanschlag abstützenden Bimetallarm ohne die Feder 13 eine Kraft von 700 g, wenn die obengenannten Kraftverhältnisse zugrunde gelegt werden. Die am Bimetallarm wirksame Kraft beträgt jedoch infolge der Wirkung der Feder 13 nur 400 g, da ja 300 g durch diese Feder kompensiert werden. Die Feder sorgt also dafür, daß der Bimetallarm im Ruhezustand weitgehendst entspannt ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 ist der Bimetallarm 1 an einem Winkel 16 angebracht, dessen einer Schenkel durch eine leicht gekrümmte Platte 17 gebildet wird. Die Platte wird mit Hilfe eines Schraubbolzens 18 an einer Unterlage 19 festgehalten. Der Schraubbolzen besitzt an seinem Gewindeteil Muttern 20, 21, die die Platte 17 mit HiUe von Tellerfedern 22 an die Unterlage 19 andrücken. Die Unterlage 19 ist ihrerseits mit HiKe von Schrauben 23 am Gehäuse befestigt. Wie bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 besitzt der Bimetallarm an seinem freien Ende einen Stößel 8, der auf ein Betätigungsglied 9 für einen Schalter einwirkt und nach der anderen Seite hin durch einen Festanschlag in Form einer Schraube 10, die mit einer Mutter 12 am Gehäuse feststellbar ist, in seiner Bewegung begrenzt wird. Die Platte 17 ist bei diesem Ausführungsbeispiel starr gebildet, jedoch hat sie dieselbe Funktion wie die Friktionsfeder bei dem Ausführungsbeispiel nach Fi g. 1. Die Reibungskraft an der Unterlage wird durch Veränderung der Tellerfederspannung eingestellt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 ist die Anordnung im wesentlichen dieselbe wie in F i g. 2, jedoch sind hier die Platte 17 und die Unterlage 19

leicht verdrillt, so daß bei der Bewegung der Platte 17 auf der Unterlage die Tellerfedem in der einen Bewegungsrichtung der Platte stärker und in der anderen Richtung weniger gespannt werden. Die Verdrillung von Platte und Unterlage hat den Zweck, die durch die Reibung bedingte Verspannung des Bimetallarms bei dessen Streckung weitgehend aufzuheben. Die Verdrillung wirkt also ähnlich, wie die Feder 13 beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 1.

IO

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Bimetallschalter mit einem beheizten Bimetallarm, insbesondere für Übertemperaturauslösung bei Energiereglern für elektrische Raumbeheizung, bei dem der mit seinem freien Ende auf einen Schaltmechanismus einwirkende Bimetallarm an seiner Befestigungsstelle mit einer einstellbaren, in seiner Auslenkungsebene wirkenden Reibungskraft gegen die Befestigungsunterlage schwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vergrößerung der am Schaltmechanismus wirksamen Kraft und zur Erleichterung der späteren Streckung des Bimetallarmes (1) in der Nähe der Befestigungsstelle des Bimetallarmes eine Zugfeder (13) an diesem angreift oder eine mit dem Bimetall verbundene Platte (17) und eine .Reibunterlage (19) so leicht verdrillt sind, daß die Reibdruckfederung (22) im Betätigungssinn ihre Kraft erhöht und im Rückstellsinn vermindert.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   USA.-Patentschrift Nr. 2 306 568.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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