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Wärmefühler, insbesondere für die Temperaturregelung in Fahrzeugen
Die zur Temperaturregelung benutzten Wärmefühler mit Bimetall als Wärmeauslöser
arbeiten nur dann mit augenblicklicher Ab- und Zuschaltung, wenn die schleichende
Bewegung des Bimetalls infolge der Wärmedehnung eine plötzlich wirkende Schaltkraft
auslöst. Dabei wird von einer gewissen Verbiegung des Bimetalls an auf die Schaltfeder
die Anziehungskraft eines Magneten oder Elektromagneten ausgeübt, der die plötzliche
Anziehung an den Kontakt bewirkt. Beim Ausschalten sinkt der Kontaktdruck allmählich,
bis das Abreißen beim Kontaktdruck Null stattfindet. Auch beim Einschalten erhöht
sich der Kontaktdruck im Verlauf der Wärmebiegung des Bimetalls vom Kontaktschluß
an allmählich bis zum Kontaktdruck im Beharrungszustand der Einschaltstellung. Wenn
der Wärmefühler, z. B. auf Fahrzeugen, Erschütterungen ausgesetzt ist, wirkt sich
ein derartiger Verlauf der Kontaktdrücke jedoch ungünstig aus. Dann kommt es oft
zum Zittern des Kontaktes, der in raschem Wechsel schließt und öffnet und hierbei
durch Funkenbildung so verschleißt, daß die Temperaturempfindlichkeit sinkt. Außerdem
muß infolgedessen die Schaltleistung des Wärmefühlers herabgesetzt werden.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile
zu vermeiden. Unter Verwendung des bekannten Prinzips, die auslösenden Bimetallstreifen
kraftschlüssig auf einen mechanisch vorgespannten Kontaktträger, vorzugsweise eine
Blattfeder, wirken zu lassen, ist die erfindungsgemäße Anordnung so getroffen, daß
die
Bimetallstreifen parallel mit einander entgegengesetzten Wärmebiegungen
an einem Ende auf einer gemeinsamen Lagerplatte befestigt sind. Die Bimetallstreifen
halten am anderen Ende in Schneidenlagern einen Hebel, dessen Drehachse in der Symmetrieebene
der Bimetallstreifen liegt. Die weiteren Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden
Beschreibung des in den Abb. i bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiels des Erfindungsgedankens
zu entnehmen.
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Abb. i veranschaulicht einen Grundriß des Wärmefühlers mit teilweisem
Schnitt nach III-III in Abb. 2; Abb. 2 veranschaulicht einen Aufriß mit Schnitt
nach II-II in Abb. q. und Abb. 3 einen Seitenriß des Wärmefühlers; Abb. q. stellt
einen Schnitt I-I in Abb. 2 dar; schließlich sind aus Abb. 5 schematisch die verschiedenen
Lagen der Blattfeder des Wärmefühlers zu erkennen.
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In den Zeichnungen ist mit i eine Grundplatte und mit 2 ein ein Schneidenlager
3 aufweisender Lagerbock bezeichnet. Ein zweiter Lagerbock q. weist ein gleichartiges
Schneidenlager 5 auf. Die Lager liegen in der Achse der Blattfeder 6, deren schneidenförmige
Enden 7 und 8 spielfrei in den Schneidenlagern 3 und 5 abgestützt sind. Die Blattfeder
6 trägt an einer dem Schneidenlager 3 nahe gelegenen Stelle beidseitig je einen
Kontakt 9 und io, die über eine hochbiegsame Litze 1i an eine Klemme 12 gemeinsam
angeschlossen sind. Den Kontakten 9 und io gegenüber stehen auf der Grundplatte
i einstellbare Kontaktschrauben 9 ; 10', die zusammen mit der Klemme 12 und der
Litze i i als Zu- und Ableitungen für den durch den Wärmefühler zu schaltenden Stromkreis
dienen.
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An einer dem Scbneidenlager 5 nahen Stelle hat die Blattfeder 6 beiderseits
je eine körnerförmige Vertiefung 13, in der spielfrei, aber leicht beweglich, je
ein truppenförmiges Ende 1q., 15 eines symmetrischen zangenförmigen Hebels 16 liegt
(vgl. Abb. 4 und 5). Dieser Hebel 16 hat an seinem anderen Ende zwei Einkerbungen
17, 18, die als Schneidemager dienen und senkrecht zur Symmetrieachse des Hebels
16 einander gegenüberliegen. Auf dem Lagerbock 2 ist eine Lagerplatte 1g um einen
Bolzen 2o drehbar gelagert. Die Achse des Bolzens 20 liegt parallel zur Achse der
Blattfeder 6. Die Lagerplatte z9 wird auf ihrem Sitz einerseits durch eine Schraube
21 und Druckfeder 22, andererseits durch die Einstellschraube 23 festgehalten. Auf
der Lagerplatte 1g sind zwei Bimetallstreifen 24. und 25 parallel zueinander und
zur Achse der Blattfeder 6 angeordnet. Hierbei zieht die sich durch Erwärmung verkürzende
Seite des einen Streifens nach oben, die des anderen Streifens nach unten. Die freien
Enden der Bimetallstreifen 24., 25 tragen an den einander zugekehrten Innenkanten
schlitzförmige Aussparungen 26 und 27, deren Grund 26', 27' schneidenartig zugeschärft
ist. Zwischen diesen Schneiden ist der Hebel 16 in seinen Schneidenlagern 17, 18
spielfrei so gelagert, daß er senkrecht zu den Ebenen der Bimetallstreifen und der
Blattfeder 6 steht, wenn diese nicht durchgebogen sind. Die freien Enden der Bimetallstreifen
24. und 25 ragen in einen Schlitz 28 des Lagerbocks 4 hinein, der so weit ist, daß
er die Ausbiegung der Bimetallstreifen auf ein zulässiges Maß begrenzt.
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Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Wärmefühlers ist die folgende:
Die Blattfeder 6 ist, wie aus der Abb. $ hervorgeht, zwischen den Schneidenlagern
3, 5 etwas vorgespannt, so daß sie sich nach einer Seite leicht ausbaucht und sich
der Kontakt 9 an die Kontaktschraube: g' anlegt. Zur Einhaltung dieser Anfangslage
wird die Stellschraube 23 gedreht, so daß hierdurch die Lagerplatte 1g um den Bolzen
2o geschwenkt wird. Dies hat ein Drehen der Ebene. der Bimetallstreifen 2q., 25
und auch des Hebels 16 zur Folge, so daß die Anfangslage der truppenförmigen Hebelenden
14, 15 verstellt wird. Die Anfangslage wird z. B. so gewählt, daß die Kontakte g,
9' geschlossen sind, wenn die Raumtemperatur niedrig ist und die Bimetallstreifen
kalt sind. Diese Kontakte schließen den Stromkreis, der die Raumerwärmung einschaltet.
Durch diese verbiegen sich die Bimetallstreifen so, daß der eine nach oben, der
andere nach unten drückt. Auf den Hebel 17 wird ein Drehmoment ausgeübt, das so
gerichtet ist, daß es über die Hebelenden 1q., 15 die Blattfeder 6 aus der ausgebauchten
Lage zurückzubiegen sucht. Dadurch nimmt die Blattfeder eine S-förmige Form an,
wie die gestrichelte Lage in Abb.5 zeigt. Durch weitere Erwärmung und Verbiegung
der Bimetallstreifen wandert der Wendepunkt der S-förmig verbogenen Mittellinie
der Blattfeder 6 gegen das Lager 3 zu, und zwar so lange, bis die mechanische Spannung
die Feder in die einseitig ausgebauchte, in Abb. 5 strichpunktierte Lage nach der
anderen Seite hinüberschnellen läßt. Hierbei ist die ganze Zeit über der Kontaktdruck
zwischen g und 9' größer als in der Anfangslage, da die freie Durchbiegungslänge
der Blattfeder 6 durch das Angreifen des Hebels 16 kleiner wird, aber die Gesamtlänge
der Feder unverändert bleibt. Dasselbe Spiel in umgekehrter Richtung tritt bei Abkühlung
der Streifen ein.
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Die Vorteile des erfindungsgemäßen Wärmefühlers sind hohe Empfindlichkeit
und augenblickliche Umschaltung aus einer Endlage des Kontaktträgers in die andere.
Dabei bleiben die Schaltwege vorteilhaft lang, und der Kontaktdruck steigt bis zum
Augenblick des Umschaltens, so daß höhere Schaltleistungen als bisher erreicht werden.
Dadurch, daß die Biegungsebene der Bimetallstreifen senkrecht zur Biegungsebene
der Blattfeder steht, werden weiterhin Erschütterungsschwingungen der Bimetallstreifen
von der Blattfeder und hiermit von der Kontaktgabe ferngehalten. Die Kontakte öffnen
und schließen daher, ohne zu zittern.
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Die Blattfeder selbst wird zur Erzielung kleiner Maße aus einem elastischen,
leichten Werkstoff, z. B. aus Kunststoff (Kunstharz), hergestellt, soweit dieser
Werkstoff sich für die zu regelnde Raumtemperatur als beständig erweist. Die Bimetallstreifen
sind
kurz, da der durch die Wärmedehnung verursachte Ausschlag mittels Hebelübersetzung
im Verhältnis der Hebelarme des Hebels 16 vergrößert wird. Die Abmessungen, das
Gewicht und der Preis der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind wesentlich geringer
als diejenigen der bekannten Wärmefühler gleicher Schaltleistung und Empfindlichkeit.