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TEMPERATURSCHALTER
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Die Erfindung betrifft einen Temperaturschalter mit einer Bimetallschnappscheibe
und mindestens einer Federschnappsche i be. Unter Temperaturschalter werden im folgenden
allgemein in einer elektrischen Leitung angeordnete Schalter verstanden, die mit
einer Bimetallscheibe versehen sind, die aufgrund einer Temperaturänderung über
einen kritischen Punkt hin einen Schaltvorgang bewirkt; insbesondere werden hierunter
eigentlich Temperaturwächter verstanden.
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Ein solcher Schalter ist in einer Ausführungsform in der DE-PS 21
21 802 beschrieben. Weitere Ausgestaltungen derartiger Schalter sind in der DE-OS
29 17 557 und in der DE-OS 29 16 664 beschrieben. In der DE-OS 25 11 214 sind in
einem Gehäuse zwei entsprechende Schalter untergebracht, von denen der eine als
Temperaturregier und der andere als Sicherheitsschalter dient. Gemeinsam ist diesen
Schaltern, daß zur Herstellung des Kontaktdruckes in der Schließstellung und zur
Leitung des fließenden Stromes eine Federschnappscheibe vorgesehen ist, um die Bimetallschnappscheibe
von diesen Aufgaben zu entlasten, so daß die Bimetallschnappscheibe lediglich den
eigentlichen Schaltvorgang bewirkt. Die Bimetallschnappscheibe muß hierbei, insbesondere
beim Trennen des
Schaltkontaktes die gesamte Kontaktdruckkraft,
die durch die Federschnappscheibe ausgeübt wird, überwinden. Um eine entsprechende
Kraft aufbringen zu können, muß daher die Bimetallscheibe im allgemeinen gewisse
beträchtliche Abmessungen aufweisen. Es wird aber im Zuge der Miniaturisierung elektrischer
Bauelemente und Geräte angestrebt, auch gattungsgemäße Temperaturschalter so klein
als möglich auszugestalten. Bei den bekannten Schaitern muß in diesem Falle auch
die Bimetallschnappscheibe verkleinert werden. Hierdurch wird ihr Arbeitsvermögen
verringert. Die Federschnappscheibe darf daher auch nur einen relativ geringen Kontaktdruck
bewirken. Hieraus ergeben sich höhere Übergangswiderstände. Darüber hinaus weist
eine verkleinerte Bimetall schnappscheibe geringere Schalt leistungen und Schalthäufigkeit
auf. Zur Verbesserung, d.h. zur Erniedrigung der Übergangswider stände kann man
grundsätzlich Goldkontakte einsetzen, diese sìnd aber recht teuer.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Temperaturschalter
zu schaffen, der die vorgenannten Nachteile überwindet und insbesondere bei im wesentlichen
gleichen Abmessungen höhere Kontaktdrucke ermöglicht bzw. bei Verkleinerungen der
Abmessungen und insbesondere der B i metall schnappscheibe gleiche Kontaktdr ucke,
Zuverlässigkeit und Schaltvermögen wie ein größerer Schalter aufweist.
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Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe dadurch gelöst, daß zwei
vorgeprägte Federschnappscheiben vorgesehen sind und daß die Federschnappsche i
ben gegensinnig zueinander angeordnet sind.
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Bei einer derartigen erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines Temperaturschalters
muß die Bimetallscheibe nicht mehr die gesamte Kontaktdruckkraft der diese bewirkenden
Federschnappschei be überwinden, sondern lediglich noch die Differenz der Andruckkraft
gegenüber der entgegengerichteten
Kraft der weiteren Federschnappscheibe
im Umschaltpunkt der Bimetallscheibe. Durch den so ermöglichten größeren Kontaktdruck
bei gleichen Abmessungen wird ein erfindungsgemäßer Schalter insbesondere noch unempfindlicher
gegen Erschütterungen, wodurch sein Einsatzbereich wesentlich erweitert wird. Der
erfindungsgemäße Temperaturschalter weist eine hohe Zuverlässigkeit auch noch bei
kleineren Bischeibenabmessungen auf, als diese bisher verwendet werden konnten.
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Ein gegensinniges Montieren der Federschnappscheiben heißt, daß diese
aufgrund ihr er Vorprägung im Temperaturschalter so angeordnet sind, daß ihre Kräfte
aufgrund ihrer Auslenkung aus der Ruhelage zumindest im Schaltzeitpunkt der Bimetall
schnappscheibe gegeneinander gerichtet sind. Federschnappscheiben können dabei vortei
Ihafterweise so geprägt werden, daß ihr Kraftverlauf keine Umkehrung der Kraftrichtung
aufweist, ihre Kräfte also nach gegensinniger Einmontierung immer gegeneinander
gerichtet sind. Allerdings liegt dann die Ruhestellung der anderen Federschnappscheibe
in der Nähe der einen Schaltstellung des Temperaturschalters, während die Ruhestellung
der anderen Federschnappscheibe in der Nähe der anderen Schaltstellung des Temperaturschalters
liegt, ohne daß d ie Federschnappscheiben aufgrund von ihnen erteilte Vorspannungen
ihre Ruhestellung jeweils erreichen können. In der Schließstellung des Temperaturschalters
wird, soweit von der einen Federschnappscheibe entgegen der Andruckkraft der anderen
Federschnappscheibe eine Gegenkraft ausgeübt wird, diese durch die Bimetallschnappscheibe
aufgenommen, so daß die gesamte Kraft der Antriebs-Federschnappscheibe vor Bewirkung
des Kontaktdruckes eingesetzt wird. Bei Temperaturänderung über den Umschnappunkt
der Bimetallschnappscheibe - beispielsweise aus der erwähnten Schließstellung -
wird zunächst ein Zustand durchlaufen, bei dem die Bimetallschnappscheibe der erstgenannten
Federschnappscheibe keine Kraft mehr entgegensetzt, so daß deren Kraft gegen die
den Kontaktdruck bewirkende Federschnappscheibe wirken kann. Die Bimetallschnappscheibe
muß
dann lediglich noch die Differenz der beiden gegeneinander wirkenden Kräfte der
beiden Federschnappschei ben überwinden, um ein Umschalten der Temperaturschalter
zu bewirken. Nach dem Umschalten heben sich die gegeneinander wirkenden Kräfte der
Federschnappscheiben in der Öffnungsstellung des Temperaturschalters auf einem geringen
Kraftniveau jeweils im wesentlichen auf. Zum Zurückschalten muß dann die Bimetallscheibe
lediglich eine geringe Kraft aufwenden, um den Gleichgewichtszustand wieder aufzuheben
und ein Umschalten des Temperaturschalters in die Schließstellung zu bewirken.
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Der erfindungsgemäße Temperaturschalter kann in seinen Ausführungsformen
nach Anordnung der Bimetallschnappscheibe mit ihrer aktiven, d.h. sich bei Temperaturerhöhung
stärker ausdehnenden Seite entweder zum gehäusefesten Kontakt hin oder von diesem
fort jeweils als "Schliesser" oder "Öffner" eingesetzt werden, also als ein Temperaturschalter,
der sich bei Erhöhung der Umgebungstemperatur über den Umschaltpunkt der Bimetal
lsc hnappscheibe hinaus schließt oder aber öffnet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
daß die Federschnappscheiben bei Auslenkung aus ihrer jeweiligen Ruhelage nach einem
Kraftmaximum ein Kraftminimum durchlaufen und daß die den Kontaktdruck bewirkende
Federschnappscheibe ein höheres Kraftmaximum aufweist als die weitere Federschnappscheibe.
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Das Maximum der weiteren Schnappscheibe ist dabei selbstverständlich
zumindest etwas größer zu wählen als das Minimum der durch ihr Kraftmaxi mum den
Kontaktdruck bewirkenden erstgenannten Federschnappscheibe.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Temperaturschalters
ist vorgesehen, daß die Scheiben kalottenförmig geprägte, kreisrunde Scheiben sind.
Im Rahmen der Erfindung liegen
aber auch Ausgestaltungen des Temperaturschalters,
bei denen das Schaltwerk, also im wesentlichen die Bimetallschnappscheibe und die
Federschnappscheiben so ausgestaltet sind, wie es bei dem Schalter nach der DE-OS
29 17 557 der Fall ist. Die Elemente des Schaltwerkes können weiterhin auch in ähnlichen,
aber abgewandelten Weisen ausgestaltet sein.
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Eine besonders kompakte Ausführungsform wird dann dadurch erreicht,
daß der Thermoschaler vollständig kreisförmig ausgebildet ist und insbesondere vorgesehen
ist, daß die Scheiben einen mittleren Durchbruch aufweisen, in dem ein Schaltkontakt
eingesetzt ist. Wenn auch der Schaltkontaktknopf fest mit den Scheiben verbunden
sein kann, so ist doch gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, daß als
inneres Widerlager für die Scheiben am Schaltkontaktknopf mindestens eine Ring'schulter
oder ein Bund ausgebildet ist. In diesem Falle liegen die Scheiben nur lediglich
locker um den Schaltkontaktknopf und finden ihr inner es Widerlager an der Ringschulter
oder dem am Schaltkontaktknopf angebrachten Bund. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung
ist vorgesehen, daß das Schaltwerk in einem Gehäuse angeordnet ist; daß die im Gehäuse
tiefer angeordnete Federschnappscheibe einen geringeren Durchmesser als die anderen
Scheiben aufweist. Bei dieser Ausgestaltung wird vermieden, daß das Gehäuse Hinterschneidungen
aufweisen muß. Es ist daher fertigungstechnisch einfach herzustellen. Durch den
geringeren Durchmesser der tiefer im Gehäuse liegenden Scheibe kann um deren Umfang
ein Randbereich der Gehäusewand ringschulterförmig ausgebildet sein und als Anlage
oder Widerlager für die anderen Scheiben dienen. In den konkreten Ausführungen ist
ein erfindungsgemäßer Temperaturschalter derart ausgestaltet, daß die den Kontakt
bewirkende Federschnappscheibe am Boden des Gehäuses angeordnet ist; daß die Federschnappscheibe
mit ihrem äußeren Umfangsrand am Boden des Gehäuses als Widerlager anliegt und mit
ihrem inneren Umfangsrand am Bund des Schaltkontaktknopfes anliegt; daß auf der
anderen Seite
des Bundes des Schaltkontaktknopfs zunächst die Bimetallschnappscheibe
und darüber die Federschnappscheibe mit ihrem inneren Rand anliegen und daß die
Federschnappscheibe und die Bimetallschnappscheibe ein Widerlager an einer über
den Umfangsrand des Gehäuses nach innen vorstehenden Ringschulter eines Verschlußdeckels
finden und insbesondere, daß die Bimetallschnappscheibe ein weiteres der Schulter
gegenüberliegendes Widerlager für den Übergang in die Schließstellung aufweist.
In diesem Falle weist die Bimetallschnappscheibe zwei gegeneinander gerichtete Widerlager
zu ihrem äußeren Umfang auf, kann also Schaltvorgänge in beiden Richtungen, also
zum Trennen und Schließen des Temperaturschalters bewirken. Wird die zweite Ringschulter
als Widerlagerfläche fortgelassen, so hat die Bimetallscheibe an ihrem Außenumfang
nur eine Widerlagerfläche und kann damit nur einen Schaltvorgang, im allgemeinen
ein Öffnen des Temperaturschalters bewirken. In der Gegenrichtung schnappt sie frei
um, wodurch kein Schaltvorgang ausgelöst wird. Um in einem solchen Falle ein erneutes
Schließen des Schalters von Hand zu ermöglichen, ist gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausgestaltung vorgesehen, daß der Schaltko ntaktknopf mit einem extern betätigbaren
Betätigungsansatz versehen ist. Dieser Ansatz kann durch eine Bohrung im Gehäuseboden
des Temperaturschalters hinausragen. Durch ein Eindrücken des Ansatzes wird der
Schalter dann in seine andere Stellung bewegt.
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Während Temperaturschalter bisher mit an den Kontakten des Schalters
angelöteten Anschlußlitzen, die als isolierte Anschlußdrähte ausgebi 1 -det waren,
versehen sind, kann es notwendig sein, einen derartigen Temperaturschalter auch
in eine Leiterplatte einer gedruckten Schaltung direkt einzustecken. Statt der sonst
üblichen angelöteten Litzen kann daher ein erfindungsgemäßer Temperaturschalter
in bevorzugter
Weiterbildung derart ausgestaltet sein, daß ein
Gehäuseteil mit eingegossenen relativ steifen metallischen Anschlußkontaktzungen
vorgesehen ist. Zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes von dem der einen Anschlußkontaktzunge
zum Gehäuse und von diesem zu dem Schaltwerk hir ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung
vorgesehen, daß eine weitere Anschlußkontaktzunge bis zum Rande des einen Gehäuseteils
reichende und um diesen herumgebogene Kontaktstreifen aufweist. In diesem Falle
wird in einfacher Weise der elektrische Kontakt beim Einsetzen des Deckels in das
Gehäuse und beim Umbördeln des Randes desselben hergestellt.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den
Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand der Zeichnungen im einzelnen erläutert sind. Dabei zeigen: Figur
1 Eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Temperaturschal ters als Temperaturwächter
im Schaltzustand mit getrennten Kontakten; Figur 2 der Temperaturwächter der Figur
1 mit gesch ossenem Kontakt; Figur 3 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Wächters in ihrem geöffneten Schaltzustand; Figur 4 die Ausführungsform der Figur
3 in geschlossenem Schal tzustand;
Figur 5 ein prinzipielles Kraft-Weg-Diagramm
zweier erfindungsgemäß gemeinsam verwendeter Schnappscheiben; Figur 6 eine Ausgestaltungsform
eines Deckels eines erfindungsgemäßen Temperaturwächters in einem frühen Fertigungsstadium;
Figur 7 den Deckel nach Figur 6 im Schnitt vor einem Hochbiegen der Anschlußkontaktzungen;
und Figur 8 den Gegenstand der Figuren 6 und 7 im fertigen Zustand nach Hochbiegen
der Anschlußkontaktzungen und der Kontaktstreifen in einer Sicht der Figur 6.
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Das in der Figur 1 dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen
Temperaturwächters 10 weist ein Gehäuse 12 auf, das im allgemeinen aus Metall, beispielsweise
aus Messing, besteht und als Drehteil ausgebildet sein kann. In dem Gehäuse 12 ist
ein Schaltwerk 14 untergebracht, das im folgenden noch näher erläutert wird. Das
Gehäuse 12 ist mittels eines D eckels 16 verschlossen, der in das Gehäuse 12 flüssigkeitsdicht
eingesetzt ist und Anschlußkontaktzungen 18, 20 zum elektrischen Anschluß des Temperatur
wächters aufweist.
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Das Schaltwerk 14 des Temperaturwächters 10 besteht im dargestellten
Ausführungsbeispiel aus zwei Federschnappscheiben 22 und 24 und einer Bimetallschnappscheibe
26, die gemei nsam konzentrisch mittels Durchbrüchen um einen Schaltkontaktknopf
28 angeordnet sind. Die Federschnappscheiben sind kalottenförmig vorgeprägt und
im Schalter gegensinnig zueinander angeordnet. Der Schaltkontaktknopf 28 weist einen
Bund 30 oder eine ringförmige Schulter 29 auf, die als inneres Widerlager für die
Federschnappscheiben
22, 24 und die Bimetallscheibe 26 dient.
Dabei ist die Federschnappscheibe 22 auf einer Seite des Bundes 30, nämlich der
einem gehäusefesten Schaltkontakt 32 abgewandten Seite des Bundes 30 angeordnet,
während die Federschnappscheibe 24 und die Bimetallschnappscheibe 26 gemeinsam auf
der anderen Seite des Bundes 30, also auf der dem gehäusefesten Schaltkontakt 32
zugewandten Seite des Bundes 30 angeordnet sind. Demgemäß drücken die Federschnappscheibe
22 einerseits und die Federschnappscheibe 24 sowie die Bimetallschnappscheibe 26
über den Bund 30 den Schaltkontaktknopf 28 jeweils in entgegengesetzten Richtungen.
Hierzu sind für die Scheiben 22, 24, 26 gehäusefeste äußere Widerlager vorgesehen.
Als äußeres Widerlager für die Federschnappscheibe 22 dient die innere Bodenfläche
34 des Gehäuses 12. Als äußeres Widerlager für die Federschnappscheibe 24 und die
Bimetallschnappscheibe 26 in ihrer einen Schaltstel lung di ent eine über den inneren
Rand des Gehäuses nach innen gezogene Ringschulter 36 des Deckels 16. Dieser gegenüberliegend
und entgegengerichtet ist im Umfangsrand des Gehäuses 12 eine nach innen vorgesetzte
Ringschulter 38 vorgesehen, die als weiteres Widerlager für die Bimetallscheibe,
nämlich bei dessen anderem Schaltzustand, dient.
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Der Temperaturschalter 10 ist in der Figur 1 in seiner einen Schaltstellung
dargestellt, nämlich in seiner Öffnungsstellung; es kann hierbei je nach Anordnung
der Bimetallscheibe, also je nachdem, ob deren aktive Seite oder mit dem bei Temperaturerhöhung
sich stärker ausdehnenden Metall belegte Seite der Federschnappscheibe 22 zu oder
abgewandt ist, um die Hoc htemperatur- oder Niedertemperaturstel lung des Temperaturwächters
handeln; im erstgenannten Falle würde es sich bei dem Temperaturwächter um einen
"Öffner" und im zweitgenannten Falle um einen "Schließer" handem, also jeweils um
einen Temperaturwächter, der bei Überschreiten einer bestimmten vorgegebenen Temperatur
öffnet bzw. schließt.
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In der Figur 2 ist die andere Schaltstellung dargestellt.
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Zunächst sei der Schalter als "Schließer" erläutert.
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So ange die Temperatur unterhalb der Umschnapptemperatur der Bimetallschnappscheibe
26 liegt, ist das Schaltwerk 14 in der in Figur 1 dargestellten Schaltstellung in
Ruhe. Die Kräfteverhältnisse der gegensinnig montierten Federschnappscheiben 22,
24 sind derart, daß die Kräfte der beiden Scheiben sich im wesentlichen aufheben
oder gegebenenfalls die einwirkende Kraft der oberen Federschnappscheibe 24 die
entgegenwirkende Kraft der Federschnappscheibe 22 leicht überwiegt (in diesem Falle
würde dann der Schaltkontaktknopf 28 unten im Gehäuse 12 zum Anliegen kommen). Die
Bimetallschnappscheibe 26 ist dabei mit ihrer konvexen Seite nach unten montiert
und völlig unbelastet.
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Bei Temper aturerhöhung bewegt sich die Bimetallscheibe derart, daß
sie mit ihrem Umfangsrand zum Anliegen auf der Schulter 38 gelangt und sodann die
obere Schnappscheibe an- und vom Bund 30 abhebt.
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Hierdurch wird die untere Federschnappscheibe 22 freigegeben, so daß
sie den Schaltkontaktknopf 28 über den Bund 30 anheben kann. Im Erreichen des Schnappunktes
springt die Bimetallschnappscheibe augenblicklich um, erreicht dabei die obere Schnappscheibe
nach oben, so daß die untere Federschnappscheibe 26 den Kontakt nach oben bis zum
Anliegen des Schaltkontaktknopfes 28 am gehäusefesten Kontakt 32 anschlagen kann.
Der Schalter ist dann geschlossen und zeigt die in Figur 2 dargestellte Stellung.
Damit der gesamte Anlagedruck der unteren Feder 22 zur Herstellung des Kontaktdruckes
wirken kann, muß die Bimetallschnappscheibe 26 in der Stellung der Figur 2 lediglich
die noch entgegenwirkende Restkraft der Schnappfeder 22 überwinden bzw. ausgleichen.
Da, wie oben gesagt wurde, sich in der Stellung der Figur 1 die Kräfte der beiden
Federschnappscheiben im wesentlichen
aufheben, muß die Bimetallschnappscheibe
im Moment des Umschnappens nur eine geringe Kraft aufweisen, um den Schaltvorgang
auszulösen.
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Die Bimetallschnappscheibe muß in der Stellung der Figur 2 nur die
Kraft der oberen, schwächeren Schnappscheibe überwinden, während der Kontaktdruck
durch die Kraft der stärkeren unteren Schnappscheibe ausgeübt wi rd.
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Beim Abkühlen bewegt sich die Bimetallschnappscheibe 26 in ihrem mittleren
Bereich wieder nach unten. Der Kontaktdruck wird noch solange von der unteren Federschnappscheibe
22 konstantgehalten, solange die Bimetallschnappscheibe 26 noch nicht am Bund 30
zum Anliegen kommt.
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Beim Erreichen des Schnappunktes schlägt die Bimetallscheibe nach
unten um und überwindet zusammen mit der Kraft der oberen Federschnappscheibe 24
die Andrückkraft der unteren Federschnappscheibe 22 und reißt so zusammen mit der
oberen Federschnappscheibe 24 den Kontakt auf, so daß der Schalter wieder in die
Öffnungsstellung der Figur 1 gelangt.
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Zum Übergang von der Öffnungsstellung der Figur 1 in die Schließstellung
der Figur 2 muß also die Bimetallschnappscheibe 26 in ihrem Umschlagpunkt nur eine
minimale Kraft in Richtung des Schließens erzeugen, um den Gleichgewichtszustand
der Öffnungsstellung der Figur 1 zwischen den beiden Federschnappscheiben aufzuheben.
In der Schließstellung der Figur 2 muß die Bimetallschnappscheibe 26 lediglich die
Restkraft der oberen Fed erschnappscheibe 24 in dieser Stellung aufheben, damit
die gesamte Federkraft der unteren Federschnappscheibe 22 als Kontaktdruck wirksam
wird. Zum Umschalten aus der Schließstellung der Figur 2 in die Öffnungsstellung
der Figur 1 muß die Bimetallschnappscheibe 26 lediglich die Differenz zwischen den
gegeneinander wirkenden Kräften der unteren Federschnappscheibe 22 und der oberen
Feder schnappscheibe 24 überwinden, nicht aber die gesamte Andruckkraft der unteren
Federschnappscheibe 22.
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Statt der im dargestellten Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2
verwendeten Federschnappscheiben, deren Kraftwirkung aufgrund ihrer Einspannung
immer gegeneinander gerichtet aber über den Bewegungsweg veränderlich ist, könnten
grundsätzlich auch Federschnappscheiben eingesetzt werden, bei denen über den Bewegungsweg
in einem bestimmten Punkt ein Umklappen und eine Änderung der Kraftrichtung eintritt.
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In diesem Falle müßten die Schnappscheiben beidseitig am Schaltkontaktknopf
gehalten sein, es müßten also zusätzliche Ringschultern oder Bünde vorgesehen sein.
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Wenn die Bimetallschnappscheibe 26 im Gehäuse andersherum eingesetzt
ist, also statt bei dem besc hrieben "Schließer", bei dem die aktive oder sich bei
Temperaturerhöhung stärker ausdehnende Metallseite nach oben gerichtet ist, die
sich bei Temperaturerhöhung stärker ausdehnehde Metallseite oder aktive Seite nach
unten richtet, so wirkt der Temperaturschalter als "Öffner".
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Im folgenden wird der Temperaturwächter nun ebenfalls unter Bezugnahme
auf di e Figuren 1 und 2 als 'Öffner" beschrieben.
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Es wird ausgegangen von der Figur 2, die nun die Tieftemperaturstellung,
also die Schaltstellung des Temperaturwächters unterhalb der Umschalttemperatur
darstellt. Die Bimetallscheibe ist mit ihrer gewölbten oder konvexen Scheibe nach
oben montiert. Sie drückt dabei gegen die obere, schwächere Federschnappscheibe
24 und hebt diese leicht an, so daß von oben kein Druck auf den Bund 30 des Schaltkontaktknopfes
einwirkt. Daher kann die gesamte Andruckkraft der unteren Federschnappscheibe 22
über den Bund oder die Schulter 30 den Schaltkontakt knopf 28 gegen den gehäusefesten
Kontakt 32 drücken und damit einen optimalen Kontaktdruck bewirken.
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Bei Temperaturerhöhung bewegt sich die Bimetallschnappscheibe 26 mit
ihrem zentralen Bereich nach unten, insoweit wird der Kontaktdruck noch von der
unteren Federschnappscheibe 22 konstant geh alten. Im Erreichen des Schnappunktes
schlägt die Bimetal lschnappscheibe 26 um und wird mit ihrer Kraft zusammen mit
der Kraft der oberen Federschnappscheibe 24 gegen die Kraft der unteren Federschnappscheibe
22, wobei die Summe der Kräfte der oberen Federschnappscheibe 24 und der Bimetallschnappscheibe
26 im Umschlagpunkt größer sind als die Kraft der unteren Federschnappscheibe 22,
so daß der Kontakt geöffnet wird und der Temperaturwächter in seine in der Figur
1 dargestellte Stellung gelangt.
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Beim Abkühlen schnappt die Bimetallschnappscheibe wieder um, drückt
gegen die obere Federschnappscheibe 24 und gibt derart die untere Federschnappscheibe
22 frei, die ihre gesamte maximale Kraft zur Bewirkung des Kontaktdruckes einsetzen
kann. Der Schalter ist dann wieder in seiner Schließstellung der Figur 2.
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Typische Kraftverhältnisse sind derart, daß durch die Federschnappscheibe
22 in der Schließstellung der Figur 2 zur Bewirkung des Kontaktdruckes eine Kraft
von ca. 85 Pond ausgeübt wird. Im Umschnappunkt der Bimetal lschnappscheibe hat
die obere Schnappscheibe 24 eine Kraft von ca. 40 Pond, während die untere Schnappscheibe
weiterhin eine Kraft von ca. 85 Pond aufweist. Die Bimetallschnappscheibe muß daher
nur eine Kraft von ca. 45 Pond aufbringen, um ein Umschalten von der Schließstellung
der Figur 2 in die Öffnungsstellung der Figur 1 zu erreichen. In der Öffnungsstellung
der Figur 1 halten sich die beiden Federschnappscheiben 22, 24 mit jeweils einer
Kraft von ca. 30 Pond das G leichgewicht.
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In den Figuren 3 und 4 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Temperaturwächters dargestellt. Während bei der Ausgestaltung nach den Figuren 1
und 2 jeweils bei Temperaturerhöhung und Temperaturerniedrigen beim Durch schreiten
des Umschaltpunktes der Bimetall schnappschei be ein Schaltvorgang ausgelöst wird,
kann der in den Figuren 3 und 4 dargestellte Schalter lediglich selbsttätig bei
Durchschreiten des Umschaltpunkt es der Bi metal Ischflappscheibe öffnen, nicht
aber selbsttätig wieder schließen. Der Schalter muß vielmehr separat von Hand geschlossen
werden. Ein solcher Schalter wird als "Öffner" eingesetzt, d.h. er ist bei tiefen
Temperaturen geschlossen, öffnet bei Überschreiten der Umschalttemperatur der Bimetallschnappscheibe,
schließt dann aber nicht wieder bei erneuter Abkühlung.
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Gleiche Teile des Schalters sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ein Verhindern des erneuten Schließens wird dadurch erreicht, daß
die Ringschulter 38 (vgl. Fig. 1 und 2) bei der Ausgestaltung der Fig. 3 und 4 fortgelassen
ist. So findet die Bimetallschnappscheibe 26 beim Zurückgehen vom Zustand der Figur
3 in den Zustand der Figur 4, also in dem Zustand, in dem ihre konvexe Seite nach
oben gerichtet ist, kein Widerlager, so daß sie die Federschnappscheibe 22 nicht
von dem der gleichen od er etwas größeren Kraft der Federschnappscheibe 24 in der
Stellung der Figur 3 entlasten kann und ein Zurückschalten von der Stellung der
Figur 3 in die Stellung der Figur 4 daher nicht erfolgt.
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Ein Zurückstellen aus der Stellung der Figur 3 in die Stellung der
Figur 4 muß vielmehr gegebenenfalls von Hand vorgenommen werden.
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Hierzu ist im Boden 40 des Gehäuses 12 ein zentraler Durchbruch vorgesehen,
durch den ein Ansatz 42 des Schaltkontaktknopfes 28 hindurchragt. Wenn nun eine
Zurückstellung aus dem Zustand der Figur 3 in den Zustand der Figur 4 vorgenommen
werden soll, so wird von außen auf den Ansatz 42 gedrückt, bis der Schaltkontaktknopf
28 am
gehäusefesten Kontakt 32 zum Anliegen kommt; In dieser Stellung
weist dann wieder die Schnappfeder 22 ihre größte Kraft auf und kann diese Stellung
halten. Voraussetzung ist selbstverständlich, daß die Bimetallschnappscheibe 26
dabei in ihrer in der Figur 4 dargestellten Schnappstel lung vorliegt.
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Ansonsten ist das Schaltverhalten des in den Figuren 3 und 4dargestellten
Temperaturwächters insbesondere beim Übergang aus der Stellung der Figur 4 in die
Stellung der Figur 3, das Gleiche wie es unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und
2 erläutert wurde.
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In dem Diagramm der Figur 5 sind zunächst schematisch die Kraft-Weg-Kurven
der beiden Federschnappscheiben 22 und 24 aufgetragen. Dabei sind die Wege der beiden
Federschnappscheiben 22, 24 aus ihrer Ruhestellung entgegengerichtet; d.h. also,
daß die Ruhestellung der Federschnappscheibe 22 links im Diagramm der Figur 5 liegt,
während die Ruhestellung der Federschnappscheibe 24 rechts liegt. Die Kraftkurven
sind so aufgezeichnet, wie die Kräfte sich gegenüberstehen, wenn die Scheiben, wie
dies der Fall ist, in den Temperaturwächter gegensinnig angeordnet sind. Jede der
Federschnappscheiben durchläuft zunächst ein Maximum (für die Scheibe 22 von links
nach rechts und für die Scheibe 24 von rechts nach links, wobei die Kraft der Scheibe
24 entgegengerichtet ist, die resultierende Kraft sich also durch die Differenz
ergibt, da beide Kräfte zur Vereinfachung und zum besseren Vergleich in gleichen
Quadranten dargestellt wurden) und sodann ein entsprechendes Minimum. Bei der Stellung
der Figur 2 befinden sich die Scheiben an dem Ort, der in der Figur 5 mit "Figur
2" bezeichnet ist. Die Federschnappscheibe 22 befindet sich in ihrem Kraftmaximum,
kann also den maximalen Druck auf die Kontakte ausüben. Die Federschnappscheibe
24 wird an diesem Punkt durch die hierzu entgegengesetzt und gleIchsInnIg zur Foderschn4apsclwibo
22 einwirkende Kraft der Sim.tallschneppscheibe 26 in Gleichgewicht gehalten. Die
Stellung der Figur list ebenfalls In der Figur 5
dargestellt. Die
Bimetallschnappscheibe 26 ist (vgl. Figur 1) an ihrem Rand völlig frei gelagert,
also kräftefrei. Beim Übergang von der Stellung der Figur 2 zur Stellung der Figur
1 muß die Bimetallschnappscheibe zunächst einen Punkt erreichen, in dem sie zusammen
mit der Kraft der Federschnappscheibe 24 die Gegenkraft der Federschnappscheibe
22 überwindet, so daß der Schaltvorgang stattfindet, woraufhin die Bimetallschnappschelbe
26 in ihrem kräftefreien Zustand der Figur 1 gelangt. Beim Übergang der Stellung
der Figur 2 zur Stellung der Figur 1 muß die Bimetallschnappscheibe 26 lediglich
das Kräftegleichgewicht zwischen den beiden Federschnappscheiben zu Gunsten der
Federschnappscheibe 22 verändern und gelangt in ihren die Kraft der Federschnappscheibe
24 aufhebenden Zustand der Figur 2. Der Kraftweg muß nicht gerade oder direkt sein,
sondern kann ebenfalls über eine Spitze größerer Kraft erfolgen.
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Zu Beginn der Figurenbeschreibung wurde ausgeführt, daß der Deckel
16 des Gehäuses 12 des Temperaturwächters 10 mit eingegossenen Anschlußkontaktzungen
18 und 20 versehen ist, im Gegensatz zu üblichen Anschlüssen für Temperaturwächter,
bei denen angelötete Anschlußlitzen vorgesehen sind. Die A nsch 1 ußkontaktzungen
sind derart ausgestaltet, daß die Anschlußkontaktzunge 18 einen mittleren zentralen
erweiterten Teil aufweist, der zentral im Gehäusedeckel 16 angeordnet ist, so daß
er im wesentlichen über dem beweglichen Kontaktteil 28 zu liegen kommt.
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Bei der Herstellung des Deckels 16 ragt von diesem zentralen Teil
50 im wesentlichen horizontal eine eigentliche Anschlußfahne 52 vom Deckel fort.
Die weitere Anschlußkontaktzunge 20 ist im wesentlichen T-för mig ausgebildet, indem
die Anschlußfahne 54 der Anschlußkontaktzunge 20 in gleicher Weise wie die Anschlußfahne
52 nur diametral entzengesetzt zu dieser vom Deckel 16 fortweiet und an ihrem im
Deckel 16 eingespritzten
Ende mit einem sich quer hierzu erstreckenden
Kontaktstreifen 56 versehen ist. Die Anschlußkontaktzungen 18 und 20 werden in den
Deckel 16 derart eingegossen, wie dies aus der Figur 7 ersichtlich ist.
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Die Kontaktzungen 18, 20 können Teile eines gesamten Gitters zur Herstellung
mehrerer mit Kontaktzungen versehener Deckel 16 sein. In diesem Falle werden nach
dem Gießen und Aushärten die Kontaktzungen 18,20 ebenso wie die Kontaktstreifen
56 auf Länge geschnitten. Die Anschlußfahnen 52, 54 der Kontaktzungen 18, 20 werden
vom Deckel nach oben fortgebogen, während die Kontaktstreifen 56 um den Rand bei
58 bzw. 60 des Deckels (vgl. Figur 6 und 8) umgebogen werden. Der plattenförmige
Teil 50 wird im Inneren des Deckels gegebenenfalls mit einem aufgeschweißten Aufschweißkontakt
32 versehen. Wird nun der Deckel 16 in das Gehäuse 12 des Temperatur wächters 10
eingesetzt, so kommt der mittlere Teil 50 mit dem Aufschweißkontakt 32 über dem
Schaltkontaktknopf 28 zu liegen, während die umgebogenen Enden des Kontaktstreifens
56 in Kontakt mit dem Gehäuse 12 selbst gelangen. In der Schließstellung der Figur
2 besteht dann ein elektrischer Kontaktweg zwischen der Anschl ußkontaktzunge 18
über deren erweiterten Teil 50, den Aufschweißkontakt 32 zum beweglichen Schaltkontaktknopf
28, von diesem über die Federschnappscheibe 22 zum Gehäuse 12 und über die Enden
der Kontaktstreifen 56 zur Anschlußfahne 52 der Anschlußkontaktzunge 20.
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Während die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen von Temperaturwächtern
mit kreisförmigen Gehäuse und kreisförmigen Schnappscheiben beschrieben wurde, sind
auch andere Ausgestaltungender Erfindung möglich, beispielsweise gestreckt e Federschnappschei
ben und teilweise in ihrem Rand beschnittene Bimetallschnappscheiben in länglichen
quaderförmigen Gehäusen. In diesem Falle können beispielsweise die Anschlußelemente
oder Ansch lußkontaktzungen auch seitlich herausgeführt sein.