DE1965503A1 - Verfahren zur Justierung eines thermischen Schalters - Google Patents

Description

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Anmelder: BIiBOTROTAO HAQHT & HUBER Fabrikation elektrotechnischer Spezialartikel, Rampengasse 5, A-1194 Wien (Österreich)

Verfahren zur Justierung eines thermischen Schalters

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Justierung eines thermischen Schalters mit einem aus einem Thermobimetallelement mit Schnappwirkung gebildeten Temperaturfühler, der über ein Übertragungsglied mit einem Kontaktsystem in Verbindung steht.

Sie bezieht sich vor allem auf die Justierung von thermischen Schaltern in form von Temperaturreglern, Temperaturbegrenzern oder Sioherheitstemperaturbegrenzern nach VUB 0631 bzw. GVE 42, die als Temperaturfühler ein Thermobimetallelement mit Schnappwirkung benutzen. Hiefür werden im allgemeinen gewölbte Thermobimetallplatten mit kreisförmiger Berandung oder über einen Teil ihrer Breite wellenförmig verformte Thermobimetallstreifen herangezogen, die eine Schnappwirkung aufweisen, wenn Wölbung bzw. Wellung ein gewisses Mindestmaß übersteigt.

Ist h ein Maß für die Wölbung bzw. Wellung

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eines schnappenden Thermobimetallelementes bei der Temperatur T, so bezeichnet man die Funktion h = f(T) als Arbeitskennlinie. Die Schnappwirkung beruht darauf, daß die Arbeitskennlinie in einem bestimmten Temperaturbereich einen fallenden Verlauf aufweist, d.ho der Differentialquotient •gz; negativ ist.

Der Vorteil der Anwendung von Thermobimetallelementen mit Schnappwirkung ist darin zu erblicken, daß Temperaturfühler und Momentschaltmechanismus in einem Bauteil vereinigt sind, wodurch eine einfache und billige Konstruktion des Thermosehalters möglich wird. Solche Schalter können mit fest eingestellten Sehalttemperatüren arbeiten, die in diesem Falle durch die beiden Extrema der Arbeitskennlinie gegeben sind. Bs ist aber auch möglich, die Schalttemperaturen derart zu regeln, daß die Ausbiegung des Birnetallele— mentes durch Anschläge begrenzt ist, wobei man den fallenden Bereich der Arbeitskennlinie ausnützt.

Bs sind grundsätzlich zwei Ausführungsformen thermischer Sehalter unter Verwendung schnappender Bimetallelemente bekannt. In dem einen Fall ist das Bimetallelement stromdurchflossen und die daraus resultierende Joule'sehe Wärme für den Schalteffekt maßgebend, im anderen Fall ist das Bimetallelement nicht oder nur unwesentlich im Nebenschluß vom Strom durchflossen und wirkt auf ein getrenntes Kontaktsyatem. Die Erfindung bezieht sich vor allem auf Schalter der zweitgenannten Art.

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Diese Thermoschalter bestehen im allgemeinen aus einem Isolierkörper, auf dem das Kontaktsystem mit den Stromzuführungen aufgebaut ist, einem Gehäuse, das der Aufnahme des Thermobimetallelementes dient und mit dem Isolierkörper verbunden ist, dem Thermobimetallelement und einem Übertragungsglied zwischen Thermobimetallelement und dem Kontaktsystem. Um ein einwandfreies Arbeiten des Kontakt systemes (z.B. keine schleichende Kontaktgabe) zu gewährleisten, bedarf es einer genauen Justierung, zumal die Abstände der Kontakte sehr klein sind und in der Grössenordnung von 0,1 mm liegen.

Bei den bekannten thermischen Schaltern erfolgt die Justierung entweder durch Einsetzen von Übertragungsgliedern verschiedener, eng abgestufter Längen, durch Verbiegen des Kontaktträgers bzw. der Kontaktfedern oder durch Verdrehen von als G-egenkontakt ausgebildeten Kontakt schrauben.

Durch die deutsche Patentschrift Nr. 819 706 wurde eine Schaltvorrichtung bekannt, bei der eine Bimetallkalotte in einem Säulengestell in Schlitzen gelagert ist. Zur Justierung ist hierbei das Übertragungsglied als Justierschraube ausgebildet.

Durch die britische Patentschrift Nr. 304.724 ist ein thermischer Schalter bekannt geworden, dessen Gehäuse mit Öffnungen versehen ist, um das Bimetallelement direkt der zu erfassenden Temperatur auszusetzen. Zur Justierung sind auch in diesem Falle Gewinde vorgesehen.

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Die bekannten Justiermeth.od.en weisen erhebliche Nachteile auf. Teils erfordern sie im Hinblick auf die engen Toleranzen eine umfangreiche Lagerhaltung, teils ist, insbesondere für sehr kleine Thermoschalter, nicht die erforderliche Genauigkeit gegeben.

Erfindungsgemäß wird bei Vorliegen eines Schalters mit verformbaren, das Kontaktsystem einerseits und das 1} Thermobimetallelement anderseits tragenden Teilen des Schalters, insbesondere des Thermoschaltergehäuses, der Kontaktabstand durch mechanische Verformung dieser Teile, vorzugsweise durch Quetschung, eingestellt.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, daß der thermische Schalter ohne Einhaltung extremer Genauigkeit fertiggestellt und dann erst in einfacher und rascher Weise die genaue Justierung durchgeführt werden kann, indem insbesondere das Thermoschaltergehäuse nach k erfolgter Endmontage solange verformt wird, bis der Kontaktabstand den richtigen Wert erreicht hat, was auf irgendeine bekannte Weise, z.B. optisch, kontrolliert werden kann. Ein wesentlicher Vorteil liegt auch darin, daß ein unbeabsichtigtes Verstellen während nachfolgender Arbeitsgänge vermieden wird. Ferner können die Einsselteile des thermischen Schalters mit wesentlich größeren Toleranzen als bisher tiblioh ausgeführt werden.

Vorteilhafterweise wird die mechanische Verformung an Stellen, insbesondere de« Thermoschaltergehäusee, duroh-

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geführt, die in Form von Ausnehmungen "bzw. Querschnittsänderungen ausgebildet sind.

Zweckmäßigerweise wird die mechanische Verformung an seitlich, parallel zu der Verbindungslinie der Kontakte verlaufenden Stegen durchgeführt.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich

an Hand der Zeichnung, in der einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind.

Fig.1 zeigt eine bekannte gewölbte Thermobimetallplatte mit kreisförmiger Berandung im Schnitt nach der Linie I-I der Fig.2,

Fig.2 eine Draufsicht auf die in Fig,1 dargestellte Ihermobimetallplatte,

Fig.5 einen Thermobimetallstreifen, der über einen Teil seiner Breite wellenförmig verformt ist, im Schnitt nach der Linie III-III der Fig.4,

Fig.4 eine Draufsicht,

Fig.5 den prinzipiellen Aufbau eines thermischen Schalters mit schnappendem Bimetallelement im Schnitt,

Fig.6 die Arbeitskennlinie eines freien Thermobimetallelementes,

Fig.7 Arbeitskennlinien von in thermische Schalter eingebauten Thermobimetallelementen,

Fig.8 einen Sohnitt nach der Linie VIII-VIII der Fig.9 eines für das erfindungsgemäße Verfahren besonders geeigneten thermischen Schalters und

Fig.9 eine Seitenansicht dieses Sohaltera.

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Bei der in den Figuren 1 und 2 dargestellten gewölbten Thermobimetallplatte mit kreisförmiger Berandung, wobei das die Wölbung bezeichnende Maß h für eine bestimmte Temperatur T eingezeichnet ist, ist die Arbeitskennlinie, wie sie beispielsweise in Fig.6 dargestellt ist, durch die Funktion h = f (T) gegeben. Der in den Figuren 3 und 4 gezeigte Thermobimetallstreif en weist zwei äußere gewellte Streifen 1 und einen inneren nicht gewellten Streifen 2 auf. "

Fig.5 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines thermischen Schalters mit schnappendem Bimetallelement. Der Isolierkörper 3 ist mit dem Gehäuse 4 verbunden. Durch ihn sind Stromzuführungen 5,6 hindurchgeführt, wobei die Stromzuführung 5 den einen Schaltkontakt 7 trägt und die Stromzuführung 6 mit einer Kontaktfeder 8 verbunden ist, die den anderen Schaltkontakt 9 trägt. Das Thermobimetallelement 10 wirkt über ein isolierendes Übertragungsglied 11 auf die Kontaktfeder 8. Der Abstand zwischen Thermobimetallelement und Kontaktsystem muß für ein einwandfreies Funktionieren des Thermoschalters in engen Grenzen gehalten werden.

Fig.6 zeigt die Arbeitskennlinie des freien Thermobimetallelementes und Fig.7 die Arbeitskennlinien desselben in einen Thermoschalter eingebauten Bimetallelementes bei verschiedenen relativen Lagen des Bimetallelementes gegenüber dem Kontaktsystem.

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So zeigt die Fig.7 eine stricliliert dargestellte Arbeitskennlinie 12, die erhalten wird, wenn die relative lage Bimetallelement - Kontaktsystem auf den Wert 13 nach Pig.6 eingestellt ist. Ein socher Thermoschalter wäre schlecht, da der Kontaktabstand zu klein ist für die'Gewährleistung der in den einschlägigen Vorschriften vorgeschriebenen Mindestüberschlagsspannung zwischen geöffneten Kontakten, z.B. 500 V.

Auch ein Thermoschalter mit einer in Fig.7 voll gezeichneten Arbeitskennlinie 14, die erhalten wird, wenn die relative Lage Bimetallelement-Kontaktsystem der in Fig.6 gezeigten Lage 15 entspricht, wäre schlecht. Wohl ist die geforderte Überschlagsspannung zwischen geöffneten Kontakten erfüllt, der Thermoschalter schaltet aber schleichend aus, mit allen nachteiligen Folgen, wie z.B. Funkstörung und vorzeitiger Abnutzung der Kontakte.

Die in Fig.7 strichliert dargestellte Arbeitskennlinie 16 des Thermobimetallelementes ist die eines guten Thermoschalters. Dem entspricht die Lage 17 in Fig.6. Einerseits ist der Abstand zwischen den geöffneten Kontakten vor dem Schließen groß genug, anderseits schaltet der Schalter plötzlich aus. Alle Lagen zwischen 18 und 19 erfüllen diese Bedingung. Der Abstand zwischen 18 und 19 liegt in der Grössenordnung von 0,1 mm, für kleine Thermosohalter oft erheblich darunter. Aus dem oben Gesagten ist ersichtlich, daß die richtige Zuordnung des Kontaktabstandes zu der thermischen Bewegung des Bimetallelementes für eine einwandfreie

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Funktion des Thermoschalters unerläßlich ist.

Bei den eingangs dargelegten Justierverfahren wurden entweder Übertragungsglieder 11 (Fig.5) in verschiedenen, eng abgestuften Längen vorrätig gehalten, die Wölbungshöhe jedes einzelnen Thermobimetallelementes sowie das korrespondierende Maß des jeweiligen Kontaktsystems gemessen und aus den Übertragungsgliedern jenes mit der richtigen Jk Länge ausgewählt oder es wurde die Justierung durch Verbiegen des !Trägers 20 (Fig.5) des Schaltkontaktes 7 bzw. der Kontaktfeder 8 durchgeführt.

Erfindungsgemäß wird nun die Justierung durch Verformung des Gehäuses 4 durchgeführt. Diese Verformung kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß die Seitenteile des Gehäuses etwa durch seitlichen Druck in der Richtung der Pfeile 21,22 verbogen oder mit Hilfe eines Quetschwerkzeuges gequetscht werden. Im ersten Fall kann der Abstand der Konk takte 7,9 verringert, im zweiten Fall vergrößert werden.

Einen für das erfindungsgemäße Verfahren besonders geeigneten thermischen Schalter zeigen die Fig. 8 und Der Isolierkörper 23 trägt die Stromzuführungen 24,25 und den festen Kontakt 26. Die Kontaktfeder 27 trägt den Kontakt 28 und ist mit dem Isolierkörper 23 und der einen Stromzuführung 25 mit Hilfe einer Mete 29 verbunden. Der Isolierkörper 23 ist seinerseits mit dem Gehäuse 30 verbunden, das der Aufnahme des Thermobimetallelementes 31 mit Schnappwirkung dient. In der gezeichneten Ausführung ist es eine ge-

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wölbte Bimetallplatte etwa nach Mg. 1 und 2. Diese Bimetallplatte 31 wirkt über das Übertragungsglied 32 auf die Kontaktfeder 27. Das G-ehäuse 30 weist Ausnehmungen 33 auf, so daß der Abstand zwischen den Kontakten 26 und 28 durch Verformung des Gehäuses im Bereich der Stege 34 nach erfolgtem Zusammenbau eingestellt werden kann. Mit dieser
Verformung kann, je nach Notwendigkeit, eine Vergrößerung oder Verkleinerung des Maßes 35 und damit auch des Kontaktabstandes herbeigeführt werden.

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Claims (3)

Patentansprüche

1./ Verfahren zur Justierung eines thermischen Schalters mit einem aus einem Thermobimetallelement mit Schnappwirkung gebildeten Temperaturfühler, der über ein Übertragungsglied mit einem Kontaktsystem in "Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorliegen eines Schalters mit •verformbaren, das Kontaktsystem (7, 9, 26, 28) einerseits und das Thermobimetallelement (10,31) anderseits tragenden Teilen (23,, 34, 30) des Schalters, insbesondere des Thermoschaltergehäuses (4, 30) 'der Kontaktabstand durch mechanische Verformung dieser Teile, vorzugsweise durch Quetschung, eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Verformung an Stellen, insbesondere des Thermoschaltergehäuses durchgeführt wird, die in Form von Ausnehmungen (33) bzw. Querschnittsänderungen (34) ausgebildet sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Verformung an seitlich, parallel zu der Verbindungslinie der Kontakte (26, 28) verlaufenden Stegen (34) des Gehäuses (30) durchgeführt wird.

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