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Die Erfindung betrifft einen thermischen Schalter mit einem aus einer Thermobimetallschnappscheibe gebildeten Temperaturfühler, der über ein Übertragungsglied mit einem Kontaktsystem zusammenwirkt, das einen mindestens einen beweglichen Kontakt tragenden bzw. bildenden Kontaktträger aufweist, wobei der bewegliche Kontakt unter Federkraft im Ruhezustand an mindestens einem festen Kontakt anliegt, und ein bei einer temperaturbedingten Bewegung des Kontaktträgers zumindest angenähert senkrecht zur Verstellrichtung des beweglichen Kontaktes bzw. der beweglichen Kontakte verstellbares Sperrglied vorgesehen ist, das unter Federkraft im Ruhezustand gegen eine Stirnseite des den Kontakt bzw. die Kontakte aufweisenden bzw. bildenden Teiles des Kontaktträgers drückt und bei einer temperaturbedingten Bewegung des Kontaktträgers diesen untergreift.
Thermische Schalter werden häufig als Temperaturbegrenzer eingesetzt, wo sie die Aufgabe haben, bei Erreichen einer maximal zulässigen Temperatur ein elektrisch geheiztes Gerät abzuschalten bzw. eine Warneinrichtung einzuschalten. Bei den thermischen Schaltern üblicher Bauart wird bei Absinken der Temperatur vom erreichten Maximalwert das elektrisch geheizte Gerät im allgemeinen wieder selbsttätig eingeschaltet bzw. die Warneinrichtung abgeschaltet. Dieses Wiedereinschalten des Gerätes bzw. das Abschalten der Warneinrichtung erfolgt auch dann, wenn die Ursache des Ansteigens der Temperatur bis zum maximal zulässigen Höchstwert in einem fehlerhaften Gerät liegt, also auch dann, wenn der Fehler nicht behoben wurde.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, sind bereits thermische Schalter bekanntgeworden, bei denen eine zumindest angenähert senkrecht zur Bewegungsrichtung des Übertragungsgliedes wirkende, unter der Kraft einer Feder stehende Hemmvorrichtung vorgesehen ist, die bei bzw. nach Verschiebung des Übertragungsgliedes durch die temperaturbedingte Bewegung des Thermobimetallelementes eine Veränderung des dadurch erreichten Schaltzustandes des Kontaktsystems verhindert.
So ist durch die US-PS Nr. 3, 081, 388 ein thermischer Schalter bekanntgeworden, bei dem eine im wesentlichen als Sperrglied ausgebildete Hemmvorrichtung auf eine bewegliche Feder des Kontaktsystems einwirkt. Das unter der Kraft einer Feder stehende Sperrglied liegt an der Kontaktfeder an und weist hiezu einen Vorsprung auf. Wird die Kontaktfeder durch das Thermobimetallelement über das Übertragungsglied nach oben gedrückt, so untergreift der Vorsprung die Kontaktfeder, so dass diese in dieser Stellung festgehalten wird, auch wenn das Thermobimetallelement wieder die Ausgangslage einnimmt.
Durch die AT-PS Nr. 354140 ist ein thermischer Schalter bekanntgeworden, bei dem die Hemmvorrichtung unmittelbar auf das Übertragungsglied einwirkt.
Die bekannten thermischen Schalter sind relativ aufwendig. Insbesondere bei elektrischen Kleingeräten stellt dies aber einen erheblichen Nachteil dar, weil der Einbau solcher Schalter eine nicht unerhebliche Verteuerung zur Folge hat. Dies trifft unter anderem vor allem beispielsweise bei elektrischen Bügeleisen zu, bei denen eine Sicherung gegen Überhitzung von grösster Bedeutung ist. Die in elektrische Bügeleisen eingebauten Temperaturregler, mit denen die Bügeltemperatur je nach dem zu bügelnden Material einstellbar ist, können, insbesondere nach längerem Gebrauch, versagen, was eine Überhitzung zur Folge hat, die die Ursache eines Brandes sein kann.
Das Ziel der Erfindung besteht demgemäss darin, einen möglichst einfachen, billigen und für Massenfertigung geeigneten thermischen Schalter zu schaffen, der dennoch einwandfrei funktioniert und stossunempfindlich ist.
Erfindungsgemäss ist die der Stirnseite des Kontaktträgers zugewendete Fläche des Sperrgliedes in der zu den Verstellrichtungen des Übertragungsgliedes und des Sperrgliedes parallel liegenden Schnittfläche konvex gekrümmt, wobei die Stirnseite des Kontaktträgers im Ruhezustand zumindest angenähert an der ihr zunächst liegenden Stelle der ihr zugewendeten Fläche des Sperrgliedes anliegt.
Durch diese Massnahme wird nicht nur das angestrebte Ziel erreicht. Dadurch, dass die gegen den Kontaktträger drückende Fläche des Sperrgliedes konvex ausgebildet ist, unterstützt die auf das Sperrglied einwirkende Federkraft die temperaturbedingte Verstellung des beweglichen Kontaktes bzw. der beweglichen Kontakte, sobald diese durch die temperaturbedingte Verstellung des Übertragungsgliedes um einen auch nur kleinen Betrag verstellt werden. Da hiedurch diese Feder-
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kraft der auf den beweglichen Kontakt einwirkenden Federkraft entgegenwirkt, was im Ruhezustand nicht der Fall ist, wird der Schaltvorgang erheblich verbessert.
Unabhängig davon, ob das Übertragungsglied weiterhin zum Schaltvorgang beiträgt oder nicht, führt das Sperrglied eine vollständige Trennung des beweglichen Kontaktes vom festen Kontakt herbei, so dass schon geringste temperaturbedingte Verstellungen des Übertragungsgliedes hinreichen, um eine vollständige Trennung der Kontakte zu erzielen. Da im Endzustand das Sperrglied unter Federkraft den Kontaktträger des beweglichen Kontaktes untergreift, wird der bewegliche Kontakt in diesem Endzustand auch dann gehalten, wenn die Thermobimetallschnappscheibe wieder die Ausgangslage einnimmt.
Vorteilhafterweise ist die konvexe Schnittfläche durch einen kreisförmigen Querschnitt des insbesondere zylindrischen Sperrgliedes gebildet, wodurch das Sperrglied in einfachster Weise herstellbar ist.
Nach einer Variante kann aber das Sperrglied auch als Kugel ausgebildet sein.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist der Kontaktträger eine insbesondere haarnadelförmig ausgebildete Blattfeder und eine zwei feste Kontakte überbrückende Kontaktbrücke auf, die zwei bewegliche Kontakte bildet bzw. trägt, wobei das Sperrglied im Ruhezustand gegen die Stirnseite des freien Endes der Blattfeder drückt. Dadurch wird erreicht, dass keinerlei federnde Teile stromdurchflossen sind, so dass die Federkraft stets erhalten bleibt. Eine lange Zeit stromdurchflossene Feder ermüdet insbesondere bei Miniaturausführungen von thermischen Schaltern, die von grossen Betriebsströmen durchflossen werden, in ihrer Federkraft, was durch die erfindungsgemässe Massnahme vermieden wird.
Zweckmässigerweise ist eine weitere Blattfeder vorgesehen, die senkrecht zur Verstellrichtung des Übertragungsgliedes das Sperrglied gegen den Kontaktträger bzw. die Kontaktbrücke drückt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich an Hand der Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt ist. Fig. 1 zeigt einen Schnitt nach der Linie 1-1 der Fig. 2 und 3 eines erfindungsgemässen thermischen Schalters, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie
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1platte --2-- und eine Bodenplatte --3-- auf. Zwischen der Bodenplatte --3-- und dem Gehäuse - befindet sich in einer Ausnehmung --4-- eine Thermobimetallschnappscheibe --5--, die über ein Übertragungsglied --6-- mit einem Kontaktsystem zusammenwirkt, das aus einer Kontakt- brücke --7-- und zwei Anschlussfahnen 9--besteht, deren nach innen gewendete Enden zwei feste Kontakte bilden,
die im Ruhezustand durch die die beweglichen Kontakte bildende Kontakt- brücke --7-- miteinander elektrisch verbunden sind. Die Anschlussfahnen --8, 9-- sind mit Hilfe von Nieten --10, 11-- am Gehäuse --1-- befestigt.
Die Kontaktbrücke --7-- wird durch eine haarnadelförmige Blattfeder --12-- gegen die die festen Kontakte bildenden Enden der Anschlussfahnen --8, 9-- gedrückt, zu welchem Zweck sie in einer Ausnehmung --13-- des Gehäuses --1--, die durch die Deckplatte --2-- abgedeckt ist, angeordnet ist. Diese Blattfeder --12-- bildet zusammen mit der Kontaktbrücke --7-- den die beweglichen Kontakte tragenden Kontaktträger, gegen dessen Stirnseite --14-- unter der Federkraft einer weiteren Blattfeder --15-- ein. das Sperrglied --16-- bildender Zylinder drückt.
Die der Stirnseite --14-- der Blattfeder --12-- zugewendete Fläche des Sperrgliedes --16-- ist in der zu den Verstellrichtungen --17, 18-- des Übertragungsgliedes --6-- und des Sperrgliedes --16-parallel liegenden Schnittfläche konvex gekrümmt.
In den Zeichnungen ist der thermische Schalter im Ruhezustand dargestellt, in dem ein Stromfluss beispielsweise von der Anschlussfahne --8-- über die Kontaktbrücke --7-- zu der Anschlussfahne --9-- erfolgt. Es ist ersichtlich, dass durch keine der Blattfedern --12, 15-- ein elektrischer Strom fliesst, so dass diese auch bei langer Betriebsdauer in ihrer Federkraft nicht ermüden können und selbst thermische Schalter in Miniaturausführung für hohe Betriebsstromstärken hergestellt werden können.
Liegt die der Stirnseite --14-- der Blattfeder --12-- zugewendete Fläche des Sperrgliedes --16-- mit der der Stirnseite --14-- der Blattfeder --12-- zunächst liegenden Stelle an der Stirnseite --14-- der Blattfeder --12-- an, so wird das Sperrglied --16-- durch die weitere
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Blattfeder --15-- senkrecht zur Verstellrichtung --17-- des Übertragungsgliedes --6-- gegen die Stirnseite --14-- der Blattfeder --12-- gedrückt, so dass die Federkraft der weiteren Blattfeder --15-- auf die Blattfeder --12-- in der Verstellrichtung --17-- zunächst keinerlei Wirkung ausübt.
Liegt die Angriffsstelle etwas unterhalb der der Stirnseite --14-- zunächst liegenden Stelle der im Querschnitt kreisförmigen Fläche des Sperrgliedes --16--, so liefert die weitere Blattfeder --15-- in Richtung der Verstellrichtung --17-- des Übertragungsgliedes --6-- und damit auch des beweglichen Kontaktes eine Kraftkomponente, die in der gleichen Richtung wirkt wie die Federkraft der Blattfeder --12--, wodurch der Kontaktdruck im Ruhezustand verstärkt wird.
Liegt die Angriffsstelle etwas oberhalb der der Stirnseite --14-- zunächst liegenden Stelle der im Querschnitt kreisförmigen Fläche des Sperrgliedes --16--, so liefert die weitere Blattfeder - -15-- in der Verstellrichtung --17-- des Übertragungsgliedes --6-- und damit auch des beweglichen Kontaktes eine Kraftkomponente, die der Federkraft der Blattfeder --12-- entgegenwirkt. Damit in diesem Falle der erforderliche Kontaktdruck gewährleistet ist, muss die Federkraft der Blattfeder --12-- entsprechend gross gewählt werden. Es ist jedoch ersichtlich, dass die Angriffsstelle nicht so hoch liegen darf, dass das Sperrglied durch die Federkraft der weiteren Blattfeder - schon im Ruhezustand unter die Blattfeder --12-- gedrückt wird.
Wird nun im Zuge einer Erwärmung der Thermobimetallschnappscheibe --5-- das Übertragungsglied --6-- in der Verstellrichtung --17-- verstellt, so stösst es gegen die Kontaktbrücke - und hebt diese mit dem sie tragenden Teil der Blattfeder --12-- in der Verstellrichtung - von den einander zugewendeten Enden der Anschlussfahnen --8, 9-- ab, wobei auch die Stirnseite --14-- des freien Endes der Blattfeder --12-- in der Verstellrichtung --17-- bewegt wird. Dadurch wird das Sperrglied --16-- durch die weitere Blattfeder --15-- unter das freie Ende der Blattfeder --12-- gedrückt, wobei die gekrümmte Fläche des Sperrgliedes --16-- den Trennvorgang der Kontakte unterstützt.
In dem Augenblick, in dem die in der Verstellrichtung --17-- des Übertragungsgliedes --6-- wirkende Kraftkomponente der weiteren Blattfeder --15-- an der Berührungsstelle der Stirnseite --14-- der Blattfeder --12-- die an ihr in gleicher Richtung wirkende Komponente der Blattfeder - überwiegt, wird das Sperrglied --16--, unabhängig davon, ob das Übertragungsglied - weiterhin in der Verstellrichtung --17-- bewegt wird oder nicht, unter die Blattfeder - gedrückt und die Kontaktbrücke --7-- von den die festen Kontakte bildenden Anschlussfahnen --8, 9-- abgehoben.
Bewegt sich das Übertragungsglied --6-- temperaturbedingt wieder entgegen der Verstellrichtung --17--, so verbleibt das Sperrglied --16-- unter der Kraft der weiteren Blattfeder --15-- in dem die Blattfeder --12-- untergreifenden Zustand, so dass auch die Kontaktbrücke --7-- von den Anschlussfahnen --8, 9-- abgehoben bleibt. Da in diesem Zustand das Sperrglied --16-- nicht nur durch die weitere Blattfeder --15-- unter die Blattfeder --12-gedrückt wird, sondern auch die Blattfeder --12-- entgegen der Verstellrichtung --17-- auf das Sperrglied --16-- drückt, ist ein unerwünschtes Schliessen des thermischen Schalters ausgeschlossen.
Bei dem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Deckplatte --2-eine Öffnung --19-- auf, durch die ein Werkzeug in die Ausnehmung --13-- eingeführt werden kann, mit dem das Sperrglied --16-- wieder in die in den Zeichnungen dargestellte Ruhelage zurückgebracht werden kann, zu welchem Zweck auch das freie, der weiteren Blattfeder --15-zugewendete Ende der Blattfeder --12-- eine Ausnehmung --20-- aufweist. Diese Massnahme ist vor allem für den Zusammenbau des thermischen Schalters zweckmässig und kann zur Verhütung eines Missbrauches nach Fertigstellung und Überprüfung des Schalters verschlossen werden.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Gestaltung des Sperrgliedes --16--, das in diesem Falle durch einen Ansatz an dem freien Ende der weiteren Blattfeder --15-- gebildet ist.