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Ein Bimetallstreifen besteht typischerweise aus zwei Schichten unterschiedlicher Metalle, die miteinander stoffschlüssig oder formschlüssig verbunden sind. Die verwendeten Metalle haben einen unterschiedlichen Wärmeausdehnungs-Koeffizient, so dass eine Temperaturänderung eine Veränderung der Form des Bimetallstreifens bewirkt. Typische Metallkombinationen sind Zink und Stahl oder Stahl und Messing-Legierungen.
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Bimetallstreifen werden typischerweise in thermomagnetischen Auslöseeinheiten von Leistungsschaltern verwendet. Dabei wird der Strom über einen Bimetallstreifen geführt. Der Strom sorgt für eine Erwärmung des Bimetallstreifens. Durch diese Erwärmung wird der Bimetallstreifen ausgelenkt. Übersteigt der Strom eine gewisse Schwelle, führt dies zu einer Auslenkung des Bimetallstreifens, die mechanisch den Leistungsschalter auslöst und den Stromfluss trennt.
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Typischerweise wirkt die Spitze des Bimetallstreifens mit einer Auslösewelle bzw. einem Auslöseschieber in der thermomagnetischen Auslöseeinheit zusammen. Bei Strömen über einer Schwelle wird die Spitze des Bimetallstreifens soweit ausgelenkt, dass sie die Auslösewelle bzw. den Auslöseschieber betätigt und dadurch der Strom des elektrischen Schalters unterbrochen wird.
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Die Bimetallstreifen einer thermomagnetischen Auslöseeinheit müssen justiert werden, um Fertigungstoleranzen auszugleichen. Zur Justage wird der Abstand der Spitze des Bimetallstreifens zu der Auslösewelle bzw. dem Auslöseschieber eingestellt. In einer typischen Anwendung wird dabei die Position des Auslöseschiebers im Justageprozess verändert. Ebenfalls ist es möglich, den Abstand zwischen der Spitze des Bimetallstreifens zu der Auslösewelle bzw. zum Auslöseschieber über eine Nachjustierung der Spitze selber vorzunehmen. Dies kann dadurch geschehen, dass am Fußpunkt des Bimetallstreifens Justiermöglichkeiten vorgesehen sind.
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Es ist Aufgabe der Erfindung eine alternative Vorrichtung zur Justage der Spitze eines Bimetallstreifens bereitzustellen, mit der die Spitze genau positioniert werden kann und die platzsparend ausgebildet ist.
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Die Aufgabe wird mit der Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Justage der Spitze eines Bimetallstreifens umfasst einen Bimetallstreifen mit einer Spitze und einem am anderen Ende befindlichen Fußpunkt und einen Halter für den Bimetallstreifen, wobei der Halter einen verformbaren Schenkel, einen feststehenden Schenkel und ein Spreizblech umfasst. Der Fußpunkt des Bimetallstreifens ist am verformbaren Schenkel befestigt. Das Spreizblech verbindet den verformbaren Schenkel mit dem feststehenden Schenkel. Der Halter umfasst weiterhin ein Betätigungsmittel, welches mit dem Spreizblech verbunden ist, und durch welches das Spreizblech aufgespreizt werden kann, wodurch der verformbare Schenkel mit dem Bimetallstreifen gekippt und dadurch die Spitze des Bimetallstreifens justiert werden kann.
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Vorteilhaft ist, dass die Vorrichtung zur Justage mittels des Spreizbleches sehr exakt eingestellt werden kann. Dabei ist der Kraftaufwand auf das Betätigungsmittel im Verhältnis zur benötigten Kraft zur Verformung des verformbaren Schenkels relativ gering. Die Genauigkeit wird dadurch erreicht, dass das Spreizblech in relativ gestrecktem Zustand gelängt wird und dadurch in Bezug zum Betätigungsmittel eine sehr geringe Längung erfährt.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Betätigungsmittel als Schraube ausgebildet. Durch die Einstellung der Gewindesteigung dieser Schraube kann die Verformung des verformbaren Schenkels sehr exakt eingestellt werden.
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In einer Weiterbildung der Erfindung hat die Schraube eine Gewindesteigung im Bereich von 0,75 mm pro Umdrehung bis 1,5 mm pro Umdrehung.
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Vorteilhafterweise ist die Schraube um 90° versetzt zum Bimetallstreifen und zur Auslenkung des Bimetallstreifens angeordnet. Dies gewährleistet, dass die Vorrichtung zur Justage der Spitze eines Bimetallstreifens besonders platzsparend ist und damit gut in eine thermomagnetische Auslöseeinheit integriert werden kann.
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Vorteilhafterweise stehen sich der verformbare Schenkel und der feststehende Schenkel im Wesentlichen parallel gegenüber. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der verformbare Schenkel elastisch verformbar ausgebildet.
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Vorteilhafterweise wirkt die Vorrichtung zur Justage der Spitze eines Bimetallstreifens mit einer thermomagnetischen Auslösevorrichtung zusammen.
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Vorteilhafterweise wirkt die Vorrichtung zur Justage der Spitze eines Bimetallstreifens in einem elektrischen Schalter, insbesondere in einem Leistungsschalter.
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Die Erfindung wird im Weiteren anhand der nachfolgenden Figuren beschrieben.
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1 thermomagnetische Auslöseeinheit mit Vorrichtungen zur Justage der Spitzen von Bimetallstreifen,
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2 Aufsicht auf eine thermomagnetische Auslöseeinheit mit Vorrichtungen zur Justage der Spitzen von Bimetallstreifen,
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3 Halter einer Vorrichtung zur Justage der Spitze eines Bimetallstreifens in einer ersten Projektion,
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4 Halter einer Vorrichtung zur Justage der Spitze eines Bimetallstreifens in einer zweiten Projektion, und
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5 Halter einer Vorrichtung zur Justage der Spitze eines Bimetallstreifens in einer dritten Projektion.
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Gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche Gegenstände.
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1 zeigt eine thermomagnetische Auslöseeinheit 500 mit drei Bimetallstreifen 10. Die Bimetallstreifen 10 werden von einer Vorrichtung 100 zur Justage der Spitze der Bimetallstreifen gehalten.
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2 zeigt die thermomagnetische Auslöseeinheit 500 in Aufsicht. Es sind die Spitzen 12 der Bimetallstreifen 10 dargestellt. Zusätzlich ist ein Auslöseschieber 510 dargestellt, der mit den Spitzen 12 der Bimetallstreifen 10 zusammenwirkt. Bei einer Erwärmung der Bimetallstreifen 10 durch den Stromfluss durch die Bimetallstreifen 10 kommt es beim Überschreiten einer Stromschwelle zu einer so großen Auslenkung der Bimetallstreifen 10, dass deren Spitzen 12 den Auslöseschieber 510 betätigen. Dadurch wird der elektrische Schalter ausgelöst und der Stromfluss getrennt.
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In 3 ist eine Vorrichtung 100 zur Justage der Spitze eines Bimetallstreifens dargestellt. Der Bimetallstreifen 10 hat eine Spitze 12 und einen am anderen Ende befindlichen Fußpunkt 11. Die Vorrichtung umfasst des Weiteren einen Halter 90, der den Bimetallstreifen hält. Der Halter 90 weist weiterhin einen verformbaren Schenkel 20, einen feststehenden Schenkel 30, ein Spreizblech 40 und ein Betätigungsmittel 50 auf. Der Fußpunkt 11 des Bimetallstreifens 10 ist am verformbaren Schenkel 20 befestigt. Das Spreizblech 40 verbindet den verformbaren Schenkel 20 mit dem feststehenden Schenkel 30. Das Betätigungsmittel 50 ist mit dem Spreizblech 40 verbunden. Durch das Betätigungsmittel 50 kann das Spreizblech 40 aufgespreizt werden, wodurch der verformbare Schenkel 20 zusammen mit dem Bimetallstreifen 10 gekippt werden kann. Durch das Kippen des verformbaren Schenkels 20 zusammen mit dem Bimetallstreifen 10 kann die Spitze 12 des Bimetallstreifens 10 justiert werden.
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In den 4 und 5 ist die Vorrichtung 100 zur Justage der Spitze eines Bimetallstreifens in weiteren Projektionen dargestellt. 4 stellt die Justage der Spitze des Bimetallstreifens 10 in der Projektion in die x-z-Ebene dar. Dadurch, dass der verformbare Schenkel 20 gekippt wird, wird ebenfalls der am verformbaren Schenkel 20 befestigte Bimetallstreifen 10 gekippt. Der verformbare Schenkel 20 wird um die Drehachse 25 gekippt, die direkt an den verformbaren Schenkel 20 anliegt. Indem das Spreizblech 40 aufgespreizt wird, wird der verformbare Schenkel 20, wie er in 4 dargestellt ist, nach rechts gedrückt. Dadurch wird der Bimetallstreifen ebenfalls gekippt und in eine Position überführt, die in 4 strichliert dargestellt ist.
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5 zeigt die Vorrichtung 100 zur Justage der Spitze eines Bimetallstreifens in einer weiteren Projektion in die x-y-Ebene. Es ist der Halter 90 dargestellt zusammen mit dem verformbaren Schenkel 20, dem feststehenden Schenkel 30, dem Spreizblech 40 und dem Betätigungsmittel 50. Ebenfalls ist zu sehen, dass durch das Aufspreizen des Spreizblechs 40 der verformbare Schenkel 20 in der Darstellung von 5 nach rechts gedrückt wird. Der verformbare Schenkel 20 wird um die feststehende Drehachse 25 gekippt.
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Das Betätigungsmittel 50 ist als Schraube ausgebildet. Bei Betätigung der Schraube durch Drehen wird in der Lage der Vorrichtung 100 wie in 5 dargestellt ein am Betätigungsmittel 50 angebrachtes Gewinde 41 nach oben bewegt. Dadurch wird das Spreizblech 40 aufgespreizt, was bedeutet, dass der verformbare Schenkel 20 nach rechts gedrückt wird, da der feststehende Schenkel 30 ortsfest ist. Der feststehende Schenkel 30 kann zum Beispiel durch den Eingriff in ein Fenster 91 am Halter 90, wie es in 4 dargestellt ist, zusätzlich stabilisiert werden.
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Entsprechend der Darstellung in 4 ist die Schraube um 90° versetzt zum Bimetallstreifen 10 und zur Auslenkung des Bimetallstreifens 10 angeordnet.
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Der verformbare Schenkel 20 steht dem feststehenden Schenkel 30 gegenüber und wird mit diesem über das Spreizblech 40 verbunden. Durch das Betätigungsmittel 50 wird eine mechanische Kraft auf die Schenkel aufgebaut, die in eine Kippbewegung des verformbaren Schenkels 20 umgesetzt wird. Der verformbare Schenkel 20 ist elastisch verformbar ausgebildet. Dadurch ist es möglich, den verformbaren Schenkel 20 wieder in die ursprüngliche Position überzuführen, bei der das Spreizblech 40 keine Kraft auf die Schenkel ausübt.
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Bei Montage des Spreizblechs 40 zwischen die beiden Schenkel ist dieses nicht gespannt. Sobald das Spreizblech 40 durch das Betätigungsmittel 50 gespannt ist und Druck auf die beiden Schenkel ausüben kann, was bei ungefähr 0,5 Umdrehungen der Fall ist, ist der Verlauf der Auslenkung der Spitze 12 des Bimetallstreifens 10 nahezu linear, wie in Versuchen nachgewiesen wurde.
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Bei Verwendung von Schrauben einer ersten Gewindesteigung ergibt sich ein nahezu linearer Verlauf der Auslenkung der Spitze 12 des Bimetallstreifens 10 von bis zu 5 mm bei vier Umdrehungen der Schraube. Bei Schrauben einer zweiten Gewindesteigung, die größer als die erste Gewindesteigung ist, wird schon bei 1,5 Umdrehungen eine Auslenkung der Spitze von 3,5 bis 4 mm erreicht. Auch bei der Verwendung von Schrauben einer zweiten Gewindesteigung ergibt sich ein annähernd linearer Verlauf der Auslenkung der Spitze 12 des Bimetallstreifens 10 in Abhängigkeit der Anzahl der Umdrehungen der Schraube.
