DE4032439C2 - Elektrischer Thermostatschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Thermostatschalter, der eine Bimetallschnappscheibe aufweist, deren Rand zwischen einzelnen, gegen die Bimetallscheibe vorstehenden Abstands-Haltevorsprüngen einer Scheibenhalterung und der nach innen gerichteten Kante einer Kappe gehalten ist, und der ein Topfgehäuse besitzt, auf dem die Anordnung Scheibenhalterung- Kappe in Art eines Deckels aufliegt und an dem die Anordnung mittels der Seitenwandung der Kappe, die die Bimetallschnappscheibe und die Scheibenhalterung übergreift, befestigt ist.

In der Praxis hat sich gezeigt, daß es für bestimmte Geräte, wie Kaffeemaschinen, Kopiergeräte o. dgl., außerordentlich wichtig ist, eine thermische Überlastsicherung einzubauen. Hierfür werden üblicherweise Thermostatschalter verwendet, die die wärmeerzeugenden Baugruppen der Geräte bei thermischer Überlastung abschalten. Die dafür benötigten Absprechzeiten des Thermostatschalters müssen so kurz als möglich sein.

Aus der US 4 794 364 ist ein Thermostatschalter mit einem Topfgehäuse bekannt, bei dem die Scheibenhalterung als massiver, geschlossener Deckel auf dem Topfgehäuse aufliegt und mit Haltevorsprüngen (= Abstandshaltern) versehen ist, die am Umfang der Scheibenhalterung verteilt angeordnet sind und gegen die Bimetallscheibe vorstehen. Auf diese Weise ist die Bimetallschnappscheibe in einem Abstand zu der Scheibenhalterung positioniert und zugleich die Wärmeableitung von der Bimetallscheibe auf die Scheibenhalterung auf den Materialquerschnitt der Haltevorsprünge reduziert. Diese verringerte Ableitung der Wärme bewirkt eine schnellere Anpassung der Temperatur der Bimetallschnappscheibe an die jeweilige Umgebungstemperatur und hat somit die gewünschte Verkürzung der Ansprechzeit des Thermostatschalters zur Folge.

Ergänzend wird in der genannten Druckschrift vorgeschlagen, eine weitere Verringerung der Ableitung von Wärme von der Bimetallscheibe dadurch zu erreichen, daß zusätzlich ein wärmeisolierendes Material zwischen den Rändern der Bimetallscheibe und dem nach innen gerichteten Rand der Kappe angeordnet wird, die die Bimetallscheibe auf den Haltevorsprüngen der Scheibenhalterung festhält.

Anstelle der vorstehend beschriebenen Verringerung der Wärmeableitung von der Bimetallscheibe sehen andere bekannte Konstruktionen vor, die gewünschte Verkürzung der Ansprechzeit des Thermostatschalters durch einen verbesserten, d. h. schnelleren Wärmeübergang zwischen der Umgebungsluft und der Bimetallscheibe zu erreichen.

Zu diesem Zweck schlägt die US 4 754 252 vor, Luftzirkulationsöffnungen oder Luftzirkulationsschlitze in der Seitenwandung der Kappe anzuordnen, die die Bimetallscheibe auf den Haltevorsprüngen der Scheibenhalterung fixiert. Diese Zirkulationsöffnungen sind im Bereich zwischen den Haltevorsprüngen (= Abstandshaltern) der Scheibenhalterung angeordnet, damit die Umgebungsluft direkt unter die Bimetallscheibe gelangen und ihre Wärmeinhalte auf die Bimetallscheibe durch direkten Kontakt mit der Unterseite der Bimetallscheibe besser übertragen kann. In gleicher Weise kommt die Umgebungsluft in direkten Kontakt mit der Oberseite der Bimetallscheibe, da die Kappen für das Festhalten der Bimetallscheibe auf den Haltevorsprüngen der Scheibenhalterungen dort meist große kreisrunde Ausnehmungen aufweisen, wie das bei allen Thermostatschaltern dieser Gattung üblich ist.

Derselbe Zweck, nämlich eine verbesserte Luftzirkulation an der Bimetallscheibe zu erhalten, ist auch mit Bezug auf andere, gattungsfremde Thermostatschalter bekannt. So zeigt z. B. die US 3 227 845 einen Thermostatschalter, bei dem die Anordnung des Bimetalls vollständig außerhalb des Topfgehäuses des Schalters in einer separaten Scheibehalterung vorgenommen ist. Das Bimetall selbst ist nicht als Scheibe, sondern ausgehend von einem zentralen Nabenteil mit radial nach außen sich erstreckenden Fingern ausgebildet.

Bei dem weiterhin bekannten gattungsfremden Thermostatschalter nach der DE-AS 1 033 308 ist vorgesehen, das Topfgehäuse des Schalters vollständig entfallen zu lassen und das Bimetall als Scheibe in einer fingerförmig ausgebildeten Korbhalterung zu lagern und diese Anordnung ohne ein weiteres mechanisches Schutzgehäuse direkt der Umgebungsluft auszusetzen, wobei das zentrale Nabenteil der Scheibenhalterung zugleich die elektrischen Kontakte des Schalters trägt, die direkt mit der Unterseite der Bimetallschnappscheibe kontaktierbar sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, für den einleitend definierten Thermostatschalter des Topfgehäuse-Typs eine Maßnahme vorzuschlagen, die die gewünschte kurze Ansprechzeit des Schalters noch weiter verringert.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die auf dem Topfrand des Topfgehäuses aufliegende Scheibenhalterung aus einem zentralen Nabenteil mit mindestens drei Fingern besteht, die sich von dem Nabenteil unter Bildung von Fingerzwischenräumen radial nach außen erstrecken, daß die Fingerenden mit ihrer Unterseite auf dem Topfrand des Topfgehäuses aufliegen und an ihrer Oberseite die Abstands-Haltevorsprünge für die Bimetallschnappscheibe aufweisen, und daß die Seitenwandung der Kappe im Bereich des Wandübergangs zwischen der Unterseite der Finger und dem Topfrand des Topfgehäuses Durchbrüche für einen Luftdurchtritt aufweist.

Die erfindungsgemäße Lösung minimiert die Materialmasse der Scheibenhalterung infolge der Fingerausbildung und schafft zugleich je nach Anzahl der Finger größere Fingerzwischenräume in der Scheibenhalterung, so daß die durch die Durchbrüche in der Seitenwandung der Kappe hindurchtretende Luft großflächig an die Unterseite der Bimetallscheibe strömen kann. Dadurch ergeben sich mehrere Vorteile.

Zum einen wird durch die Fingerausbildung der Scheibenhalterung und durch die dementsprechend nur mit relativ kleinen Kontakt- Anlageflächen zwischen der Bimetallscheibe und dem Topfgehäuserand positionierten Fingerenden eine größere Wärmeableitung von der Bimetallscheibe auf das Topfgehäuse verhindert, und zum anderen ist auch die wärmeaufnehmende Materialmasse der Finger im Vergleich zu einer als Platte ausgebildeten Scheibenhalterung sehr viel geringer.

Zugleich ermöglicht die fingerförmige Ausbildung der Scheibenhalterung mit den Fingerzwischenräumen in Verbindung mit den Durchbrüchen in der Seitenwandung der Kappe ein großflächiges Anströmen der Unterseite der Bimetallscheibe und auch eine verbesserte Luftzirkulation unterhalb, zwischen und oberhalb der fingerförmigen Scheibenhalterung, so daß die Ansprechzeiten der Bimetallschnappscheibe auf die zu überwachenden Luft-Umgebungstemperaturen sehr verkürzt sind.

Nach Anspruch 2 soll der Wandquerschnitt der Kappe im Wandübergangsbereich zwischen der Unterseite der Finger der Scheibenhalterung und dem Topf des Topfgehäuses auf Stege zwischen den Durchbrüchen für den Luftzutritt reduziert sein, wobei sich die Stege in Richtung des Wandübergangs erstrecken. Durch diese Reduzierung des Wandquerschnitts wird die Wärmeableitung von der Bimetallscheibe über die Seitenwandung der Kappe auf das Topfgehäuse, an dem die Seitenwandung zu Befestigungszwecken anliegt, weiter verringert.

Insgesamt ist festzustellen, daß durch die erfindungsgemäßen Kombinationsmerkmale eines Thermostatschalters eine beachtliche Verbesserung, d. h. Verkürzung der Ansprechzeit der Bimetallschnappscheibe erreicht wird, die bei einem Artikel der Massenproduktion und unter Berücksichtigung der bisher schon bekanntgewordenen Konstruktionsvorschläge nicht ohne weiteres erwartet werden konnte.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Thermostatschalters,

Fig. 2 eine Explosionsdarstellung des Schalters nach Fig. 1,

Fig. 2A eine Explosionsdarstellung bestimmter Bauteile eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Thermostatschalters,

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Schalter nach Fig. 1 entlang der Linie 3-3.

Die in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellte erste Ausführungsform eines Thermostatschalters 10 besteht aus dem Topfgehäuse 20 mit einer Anordnung 12 von thermisch wirkenden Bauelementen und mit einer Anordnung 14 elektrotechnische Schaltelemente.

Die thermische Elementenanordnung 12 umfaßt im wesentlichen die Bimetallschnappscheibe 24, die Scheibenhalterung 22 und die Kappe 26.

Die Schaltelementenanordnung 14 umfaßt im wesentlichen den Druckstößel 82, den beweglichen Kontakt 76, den feststehenden Kontakt 66 sowie die Anschlußfahnen 16 und 18.

Nach der Lehre der Erfindung besteht die Scheibenhalterung 22 aus einem zentralen Nabenteil 28 mit einer Zentralbohrung 30 zum Einsetzen und Führen des Druckstößels 82. Von diesem zentralen Nabenteil erstrecken sich insgesamt sechs Finger 32 radial nach außen unter Bildung von Fingerzwischenräumen 33. Jedes Fingerende liegt mit seiner jeweiligen Unterseite 45 auf dem oberen Topfrand 58 des Topfgehäuses 20 auf, wobei ein innenliegender Schulteranschlag 36 an den jeweiligen Unterseiten 45 die Scheibenhalterung 22 auf dem Topfgehäuse 20 zentriert. Das Topfgehäuse selbst hat eine zylindrische Wandung 56 und einen Boden 54.

Die auf dem Topfrand 58 des Topfgehäuses aufliegenden Fingerenden besitzen an ihrer Oberseite jeweils einen Abstands-Haltevorsprung 38 mit einem außenliegenden Schulteranschlag 40, so daß die Bimetallschnappscheibe 24 in der Scheibenhalterung im wesentlichen zentriert auf den Tragflächen 44 aufliegt. Die Tragflächen 44 sind gegenüber der oberen Innenfläche 34 der Finger erhöht angeordnet (siehe Absätze 42), damit die Bimetallschnappscheibe 24 ohne Berührung der oberen Innenfläche der Finger in ihre Durchwölbung nach unten umschnappen kann.

Die (bewegliche) Fixierung des äußeren Randes der Bimetallschnappscheibe 24 auf den Tragflächen 44 der Scheibenhalterung 22 erfolgt mittels der Kappe 26, die zu diesem Zweck auf das Topfgehäuse 20 aufgesetzt ist und dabei mit ihrer nach innen gerichteten Flanschkante 46 einerseits und mit ihrer zylindrischen Seitenwandung 50 andererseits die Anordnung Scheibenhalterung- Bimetallschnappscheibe übergreift. Zur Festlegung der Seitenwandung 50 der Kappe an der zylindrischen Außenwand 56 des Topfgehäuses muß die Seitenwandung 50 der Kappe notwendigerweise den Übergang zwischen der Unterseite der Finger 32 der Scheibenhalterung und den Topfrand 58 des Topfgehäuses überdecken. Im dennoch in diesem Bereich einen guten Luftdurchtritt von außen zwischen die Fingerzwischenräume hindurch an die Unterseite der Bimetallscheibe 24 zu ermöglichen, ist die Seitenwandung 50 der Kappe in diesem Bereich mit Durchbrüchen 52 in Form von runden Bohrungen oder Ausstanzungen versehen.

An der Oberseite der Bimetallschnappscheibe 24 ist der gute Luftzutritt der Umgebungsluft direkt an die Bimetallschnappscheibe durch die großflächige Innenöffnung 48 der Kappe gewährleistet.

Beim Umschnappen der Bimetallschnappscheibe 24 von ihrer nach oben gerichteten Durchwölbung (= zulässige Temperatur der Umgehungsluft) in ihre nach unten gerichtete Durchwölbung (= unzulässige, d. h. zu hohe Temperatur der Umgehungsluft) bewegt die Bimetallschnappscheibe den Druckstößel 82 nach unten, der in bekannter Weise auf den federnden Kontaktarm 54 einwirkt, so daß der bewegliche Kontakt 76 von dem feststehenden Kontakt 66 abhebt und der an den Anschlußfahnen 16 und 18 anliegende Stromkreis unterbrochen wird. Die elektrische Verbindung zwischen dem feststehenden Kontakt 66 und der Anschlußfahne 16 ist durch den metallischen Niet 68 gegeben mittels dem der Kontakt 66 auf dem Bock 60 des Topfgehäuses befestigt ist und der durch die Bohrung 62 in dem Bock hindurch in der entsprechenden Lochbohrung der Anschlußfahne 16 vernietet ist. Die Durchführung des Niets 68 durch das Topfgehäuse ist durch Verwendung einer Isolierstoffhülse 70 elektrisch isoliert. In gleicher Weise wird eine Isolierstoffhülse 80 verwendet, um den Befestigungsniet 78 und damit die elektrische Verbindung zwischen der Basisplatte 72 des Kontaktarmes 74 und der Anschlußfahne 18 gegen das Topfgehäuse elektrisch zu isolieren. Die Anschlußfahnen 16 und 18 sind jeweils in einer Ausnehmung 64 am Boden des Topfgehäuses eingepaßt.

In Fig. 2A ist eine zweite Ausführungsform der Anordnung Scheibenhalterung-Kappe dargestellt, die insgesamt mit der Bezugsziffer 84 versehen ist und die bei dem ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 1-3) anstelle der Anordnung 12 verwendet werden kann.

Fig. 2A zeigt eine Scheibenhalterung 86 mit sechs Fingern 94, die sich wiederum von einem zentralen Nabenteil 92 mit der Zentralbohrung 104 radial nach außen erstrecken und zwischen sich größere Fingerzwischenräume 92 als bei der Scheibenhalterung nach Fig. 2 frei lassen, wodurch die Luftzirkulation an die Unterseite der Bimetallschnappscheibe 88 weiter verbessert wird. Auf der Oberseite der Fingerenden sind wiederum Abstands- Haltevorsprünge 96 mit außenliegenden Schulteranschlägen 98 vorgesehen, um eine im wesentlichen zentrierte Auflage der Bimetallschnappscheibe 88 auf den Tragflächen 100 zu ermöglichen. Die Unterseite 102 der Fingerenden liegt wieder auf dem Topfrand des Topfgehäuses auf.

Die in Fig. 2A dargestellte Kappe 90 fixiert wiederum mit einem nach innen gerichteten Flansch 106 den äußeren Rand der in die Scheibenhalterung 86 eingelegten Bimetallscheibe und besitzt eine große Innenöffnung 108 für einen guten Luftzutritt direkt an die Oberseite der Bimetallscheibe. Im übrigen ist die Kappe 90 dadurch gekennzeichnet, daß der Wandquerschnitt der Seitenwandung 110 im Wandübergangsbereich zwischen der Unterseite der Finger 94 und dem Topfrand des Topfgehäuses auf Stege 114 zwischen den Durchbrüchen 112 reduziert ist, die sich in Richtung des Wandübergangs erstrecken.

Claims (2)

1. Elektrischer Thermostatschalter

• - mit einer Bimetallschnappscheibe, deren Rand zwischen einzelnen, gegen die Bimetallscheibe vorstehenden Abstands-Haltevorsprüngen einer Scheibenhalterung und der nach innen gerichteten Kante einer Kappe gehalten ist,
• - und mit einem Topfgehäuse, auf dem die Anordnung Scheibenhalterung-Kappe in Art eines Deckels aufliegt und an dem die Anordnung mittels der Seitenwandung der Kappe, die die Bimetallscheibe und die Scheibenhalterung übergreift, befestigt ist,
  dadurch gekennzeichnet,
• - daß die Scheibenhalterung (22, 86) aus einem zentralen Nabenteil mit mindestens drei Fingern (32, 94) besteht, die sich von dem Nabenteil unter Bildung von Fingerzwischenräumen radial nach außen erstrecken,
• - daß die Fingerenden mit ihrer Unterseite auf dem Topfrand des Topfgehäuses (20) aufliegen und an ihrer Oberseite die Abstands-Haltevorsprünge (38, 96) für die Bimetallschnappscheibe (24, 88) aufweisen,
• - und daß die Seitenwandung (50, 110) der Kappe (26, 90) im Bereich des Wandübergangs zwischen der Unterseite der Finger und dem Topfrand des Topfgehäuses Durchbrüche (52, 112) für einen Luftdurchtritt aufweist.

2. Thermostatschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der Wandquerschnitt der Seitenwandung (50, 110) der Kappe (26, 90) im Wandübergangsbereich zwischen der Unterseite der Finger und dem Topfrand des Topfgehäuses auf Stege (114) zwischen den Durchbrüchen (52, 112) reduziert ist, die sich in Richtung des Wandübergangs erstrecken.