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Temperaturempfindliche Schalt-
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oder Regelvorrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine temperaturempfindliche
Schalt- oder Regelvorrichtung mit einem Bimetall und einem Schnappschalter.
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Es gibt derartige Schalt- oder Regelvorrichtungen, die ein Bimetall
besitzen, das an seinem einen Ende eingespannt ist und mit dem anderen Ende über
einen Zwischenhebel auf den Betätigungepunkt eines Schnappschalters einwirkt (DT-PS
1 615 258). Derartige streifenförmige Bimetalle benötigen eine feste Einspannung
und haben eine relativ geringe Schaltkraft bei großer Eigenelastizität, so daß sie
zwar große Auelenkungswege haben, jedoch die hohe Schaltkraft, die ein Schnappschalter
benötigt, nur schlecht aufbringen können.
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Ferner sind Sprungscheiben aus Bimetallmaterial vorgeschlagen worden,
die bei einer fest eingestellten Temperatur umspringen und das Schnappelement in
dem Schnappschalter ersetzen. Bei ihnen ist die Schalttemperatur bereits von der
Herstellung des Bimetallorgans vorgegeben und nicht justierbar.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine temperaturempfindliche Schalt-
oder Regelvorrichtung zu schaffen, die bei einfachem Aufbau eine geringe Schalthysterese
und eine große Reproduzierbarkeit in den Schaltpunkten aufweist.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die im
wesentlichen kontinuierlich temperaturabhängige Auslenkung des Mittelbereiches des
an wenigstens zwei Enden abgestützten Bimetalls auf den Betätigungspunkt des Schnappschalters
übertragbar ist.
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Besonders bevorzugt ist eine Ausführung, bei der das Bimetall flächig
ausgebildet ist und unter Temperatureinwirkung eine Beulung erfährt. Durch diese
Beulung können erhebliche Kräfte aufgebracht werden, die bestens zur Schaltung eines
Schnappschalters mit hoher Betätigungskraft, jedoch geringen Betätigungswegen, geeignet
ist.
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Besonders bevorzugt ist, wie im folgenden noch erläutert werden wird,
ein Bimetall mit einer dreieckigen Gestalt, die vorzugsweise abgerundete Ecken haben
kann.
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Mit einem solchen Bimetall ist es möglich, einen sehr kompakten Schalter~aufzubauen,
der eine sehr geringe Schalthysterese bei beste Zugriff zu dem in seiner Temperatur
abgefühlten medium aufweist. Bimetall und Schnapplchalter können parallel, sozusagen
im Stapel,angeordnet sein und über ein Dcktück unmittelbar aufeinander einwirken.
Dai Bimetall imet n großf hig unter
einem Deckel liegen, der den
Temperaturfühler bildet.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen
und der Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung hervor. Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch eine temperaturabgängige Schaltvorrichtung
nach der Linie I-I in Fig. 2, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig.
1, Fig. 3 eine Seitenansicht einer in eine Behälterwand eingebauten temperaturempfindlichen
Vorrichtung nach den Fig. 1 und 2, und Fig. 4 schematische Draufsichten auf verschiedene
Formen bis 7 von Bimetallen.
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Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte temperaturempfindliche Schaltvorrichtung
11 besitzt einen Isolierstoffsockel 26 mit kreisrunder Grundfläche 12 und einem
hochstehenden Rand 13, der eine innere Ausnehmung 14 einschließt. In der Ausnehmung
14 ist ein Schnappschalter 15 angeordnet, dessen Schnappfeder 16 drei in Form eines
gleichwinkligen Sterns angeordnete Schnappfederabschnitte 17 aufweist. Beim dargestellten
Ausführungsbeispiel sind die drei Schnappfederabschnitte zusammenhängend aus einem
Stück Feder-Flachmaterial gestanzt und jeder von ihnen besitzt eine in ihrer Mitte
durch Ausstanzung freigelegte Schaltzunge 18,
die sich an je einem
Stützlager 19 abstützt, und zwar so, daß jeder der Schnappfederabschnitte 17 nach
außen hin unter Druck gesetzt ist. Am Ende jedes Schnappfederabschnittes ist ein
Schaltkontakt 20 angeordnet, der auf einem Gegenlager in Form einer in die Grundfläche
12 eingeschrauben Schraube aufliegen kann und mit einem Gegenkontakt 22 zusammenarbeitet.
Die Schrauben 21 halten auch die die Stützlager 19 in Form von abgebogenen Lappen
tragende Stützlagerbrücke 23 in der Ausnehmung 14 fest. Die drei Stützlager 19 sind
über Justierschrauben 24 einstellbar.
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Die Gegenkontakte ragen von der Seite her halb über die Schnappfederabschnitte
hinweg und besitzen einen abgebogenen Abschnitt, der durch Schlitze 25 in der Grundfläche
des Schaltersockels 26 hindurchragt und an dem aus der Grundfläche hervorstehenden
Teil die Flachsteckzunge 27 eines Flachsteckanschlusses (AMP-Anschluß) bildet. Die
Stronzuführung zu der Schnappf eder 16 und damit zu den Kontakten 20 erfolgt über
die Stützlager 19. Zu diesen Zwecke ist auch die Stützlagerbrücke 23 mit einer Flachsteckzunge
28 versehen (siehe Fig. 3).
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Auf einer äußeren Schulter des Randes 13 des Schaltersockels 26 stützt
sich ein flach.Effiförmiger Deckelteil 29 ab. Sein äußerer umlaufender Rand 30 ragt
über den Schaltersockel vor und der flache Bodenabschnitt 31 hat eine relativ flache
mittlere Erhebung.
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Im Randbereich dieses Bodenabschnittes stützt sich im Inneren ein
Bimetall 32 abS das eine schwache Wölbung hat, die von dem Bodenabseknitt 31 hinweggerichtet
ist.
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Die WUlbang braucht nicht so stark zu sein, wie sie dargestellt ist,
eo sollte nar eine eindeutige Auslenkungsrichtung
des Bimetalle
32 sichergestellt sein. Das Bimetall dessen Grundform im folgenden noch erläutert
wird, hat ein Mittelloch 33, durch das ein isolierendes Druckstück 34 hindurchragt
und dort durch Einpressen festgehalten ist. Das Druckstück 34 wirkt auf das Ende
einer Justierschraube 35 ein, die durch den Mittelbereich der Schnappfeder 16 hindurchragt
und in eine an der Schnappfeder 16 durch Anpunkten befestigte Mutter 36 eingeschraubt
ist.
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Das bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3 verwendete Bimetall
32 ist in Fig. 4 dargestellt. Es hat eine im wesentlichen gleichwinklig dreieckige
Gestalt mit stark abgerundeten Ecken, wodurch es am äußeren Randbereich des Bodenabschnitts
31 des Deckelteils 29 an drei Punkten seines äußeren Umfanges aufliegt, während
der Mittelabschnitt im relativ dichten Abstand zu dem Bodenabschnitt 31 parallel
und damit auch zur Schnappf eder parallel verläuft. Diese Form des Bimetalls hat
sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, weil es aus im folgenden noch erläuterten
Gründen eine optimale Ausdehungskraft beim optimalen Ausdehnungsweg liefert und
ferner gegen Verziehen bei Qr Erwärmung unempfindlich ist. Es hat sich nämlich herausgestellt,
daß Bimetalle sich in zwei aufeinander senkrecht stehenden Richtungen ihrer Ebene
unterschiedlich stark ausbiegen. Dies hängt mit der Herstellung durch Walzen zusammen
und führt dazu, daß sich eine Bimetallscheibe schräg verzieht. Dies macht bei einem
dreieckigen Bimetall keine Schwierigkeiten, weil es durch seine drei Auflagepunkte
stets eine definierte Lage einnimmt.
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Das gleiche gilt für das Bimetall 32a nach Fig. 5, das der Form eines
dreistrahligen Sterns angenähert ist (ebenfalls
mit stark abgerundeten
Ecken). Diese Form ermöglicht einen größeren Ausbeulweg senkrecht zur Ebene, bringt
jedoch die geringere Kraft und Steifigkeit auf.
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Dagegen ist mit den kreisrunden Bimetallen 32b nach Fig. 6 die größte
Kraft bei kleinstem Weg zu erreichen.
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Hier ist jedoch, sofern nicht besondere Maßnahmen ergriffen werden,
damit zu rechnen, daß sich das Bimetall 32b bei Erwärmung nicht gleichmäßig ausbeult,
sondern daß der ringförmige Umfangsbereich sich so verformt, daß er nicht mehr plan
auf einer Ebene aufliegt. Hier müßte man also beispielsweise durch Anordnung von
drei Sicken im Bodenabschnitt 31 für eine definierte Auflage sorgen.
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Das gleiche gilt für das rechteckige Bimetall 32c nach Fig. 7. Hier
ist es jedoch möglich, die Walzrichtung so zu legen, daß sich der Verzug nicht störend
auswirkt.
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Bei dieser Ausführung sind umso größere Kräfte bei kleineren Wegen
zu erreichen, je gewölbter die Bimetallform ist und je mehr sie sich einem Quadrat
annähert, während ein schmaler Streifen, der nicht mehr räumlich (beispielsweise
sphärisch), sondern nur noch in einer Ebene gewölbt ist, die geringsten Kräfte ergibt.
Trotzdem sind seine Kräfte noch größer als bei den eingangs beschriebenen Bimetallen.
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Die Ausführungsformen nach den Fig. 4 und 7 haben den Vorteil, daß
sie sich aus dem Bimetallmaterial nahezu ohne Verschnitt ausstanzen lassen. Für
Fig. 5 gilt dies ebenfalls weitgehend. Bei allen Bimetallen ist der Vorteil vorhanden,
daß der temperatureqXindliche Schalter sehr einfach von einem "Öffner'f, bei dem
die Kontakte normalerweise geschlossen und durch Temperatureinwirkung geöffnet werden,
in einen "Schließer" mit umgekehrter Arbeitsweise zu ändern ist, indem einfaeh das
Bimetall in um 1800 verdrehter Lage in das Stanzwerkzeug, das für die sphärische
Formung
sorgt, eingelegt wird.
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Die Erfindung ermöglicht es also, einen sehr kleinen und kompakten
temperaturempfindlichen Schalter auf zu bauen, bei dem das Bimetall sehr erhebliche
Kräfte aufbringen kann. Dadurch ist es möglich, sehr präzise arbeitende Schnappschalter
zu verwenden, die teilweise erhebliche Schaltkräfte bis zu einem Kilopond benötigen.
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Durch die Parallelanordnung von Bimetall und Schnappfeder wird nicht
nur eine kurze und problemlose Kraftübertragung (über das Druckstück 34) gewährleistet,
sondern auch die Möglichkeit geschaffen, Mehrfachschnappschalter wie den dargestellten
Dreifachechnappechalter anzuwenden.
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Es ist möglich, auch Schnappschalter mit noch mehr unabhängig schaltenden
Schaltkontakten herzustellen. Eine solche Ausführung ist in der deutschen Patentanmeldung
P 25 08 241.1 vom 26. Februar 1975 beschrieben. Es ist jedoch auch möglich, andere
Schnappschalter einzusetzen, wie beispielsweise Doppelschnappschalter, wie sie in
der DT-OS 24 22 684 beschrieben sind.
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Es ist beschrieben worden, daß die Schnappf eder und damit sämtliche
Schaltkontakte 20 eine gemeinsame Zuleitung über die Stützlagerbrücke 23 haben.
Es ist jedoch auch möglich, die einzelnen Schnappfederabschnitte 17 der Schnappfeder
16 voneinander elektrisch zu isolieren, indem sie beispielsweise an ein isolierendes
Mittelteil angenietet sind. Besonders bevorzugt ist dabei, daß die einzelnen Abachnitte
vor und während ihrer Befestigung an diesem isolierenden Mittelteil noch zusammenhängen
und erst später durch eine Stanzung voneinander getrennt werden. Damit ist eine
sichere Positionierung möglich. Bei einer solchen Ausführung wäre dann auch die
Stützlagerbrücke in verschiedene voneinander isolierte Bereiche aufgeteilt
und
über jedes Stützlager könnte ein gesonderter Pol angeschlossen werden. Damit wäre
es möglich, nicht nur mit getrennten Abgängen, sondern auch mit getrennten Zugängen
zu arbeiten, so daß mehrpolige Abschaltungen möglich sind.
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Bei der dargestellten Ausführungsform ist dies jedoch nicht möglich.
Sie kann beispielsweise zur Temperaturregelung einer Waschmaschine eingesetzt werden,
die drei verschiedene Temperaturstufen hat, die bei verschiedenen Waschprograinmen
verwendet werden.
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Ein vorteilhafter Einbau der Schaltvorrichtung 11 nach der Erfindung
in einen Behälter, beispielsweise einen Waschmaschinenbehälter, geht aus Fig. 3
hervor. Die Behälterwandung 37 hat eine runde Öffnung, deren Rand in einen Schlitz
eines Gummirings 38 eingreift, während der vorstehende Rand 30 des Deckelteils 29
in einem inneren Schlitz des Gummiringes liegt, der mit seiner inneren Offnung den
Deckelteil 29 führt. Der im wesentlichen flache Bodenabschnitt 31 ist also dem Behälterinneren
39 zugekehrt und wird von der darin befindlichen Flüssigkeit bespült. Durch den
geringen Abstand zwischen dem Bodenabschnitt und dem Bimetall 32 ist ein guter Fühlerzugriff
gewährleistet. Die Ausstülpung im Bodenbereich sorgt für die ausreichende Versteifung
gegen Innendruck, so daß die Wandstärke des Deckelteils sehr klein ausgeführt werden
kann.