DE1089441B - Temperaturabhaengige elektrische Schalteinrichtung fuer elektrische betriebene Geraete - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine temperaturabhängige elektrische Schalteinrichtung, insbesondere zum periodischen Einleiten von Entfrostungszyklen in Kühlsystemen und Beenden der Zyklen entsprechend den Temperaturbedingungen oder nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit als Sicherheitsmaßnahme, um unerwünschte oder gefährliche Temperaturerhöhungen in dem System zu verhindern.

Es ist in der Praxis üblich, die verriegelte Kontaktfeder zu veranlassen, ihr Verriegelungsglied durch eine Keilwirkung der Verriegelungsflächen nach einer ihrer Seiten zu bewegen, während die Kontaktfeder in ihre Verriegelungsstellung bewegt wird, wodurch der Nockenantriebsteil belastet wird und weiterhin die Abnutzung der in Verriegelungseingriff kommenden Flächen begünstigt.

Ein Zweck der Erfindung ist es, Mittel zu schaffen, durch welche der Riegel zeitweilig in die Kontaktfederfreigabestellung bewegt wird, bis die Kontaktfeder die Stellung zum Verriegeln eingenommen hat, wonach der Riegel in seine Verriegelungsstellung bewegt wird, so daß die Abnutzung der kritisch bemessenen Verriegelungsflächen praktisch ausgeschaltet und eine merkliche Belastung des Nockenantriebsmechanismus vermieden wird. Demgemäß wird bei einer temperaturabhängigen elektrischen Schalteinrichtung für elektrisch betriebene Geräte mit wenigstens einem Kontaktglied, das durch eine Nockeneinrichtung wechselweise in entgegengesetzten Richtungen bewegt werden kann und mit zusammenarbeitenden Kontaktgliedern einen elektrischen Stromkreis schließen oder unterbrechen kann, wobei eines der Kontaktglieder in Eingriff kommt, um sich mit dem genannten Kontaktglied in eine Verriegelungsstellung zu bewegen, wenn das Kontaktglied in eine seiner entgegengesetzten Richtungen bewegt wird, gemäß der Erfindung eine Einrichtung vorgesehen, durch welche eine Keilwirkung zwischen den Oberflächen eines Riegels und den Oberflächen des genannten einen in der Verriegelungsstellung zu verriegelnden mitarbeitenden Kontaktgliedes vermieden wird, wobei die Einrichtung dahin arbeitet, den Riegel von einem mitarbeitenden Kontaktglied wegzubewegen, während dieses durch das nockenbetätigte Kontaktglied gegen die Verriegelungsstellung bewegt wird, in welcher der Riegel innerhalb einer vorbestimmten Zeit nach Erreichen dieser Stellung wirksam gemacht wird, um das eine mitarbeitende Kontaktglied zu verriegeln, wonach das nockenbetätigte Kontaktglied sich unter der Steuerung der Nockeneinrichtung in der entgegengesetzten Richtung hinweg und außer Berührung mit dem mitarbeitenden Kontaktglied bewegen kann.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf zweck-Temperaturabhängige elektrische

Schalteinrichtung für elektrisch.

betriebene Geräte

Anmelder:

Ranco Incorporated,

Columbus, Ohio (V. St. A.)

Vertreter: Dr. E. Wiegand, München 15,

und Dipl.-Ing. W. Niemann, Hamburg 1, Ballindamm 26,

Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 6. August 1954

John Liebermann, Columbus, Ohio (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

mäßige praktische Ausführungsformen, wie sie in den Unteransprüchen gekennzeichnet sind.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schaubildliche Darstellung einer Entfrostungs-Schalteinrichtung für ein Kühlsystem, das die Erfindung verkörpert;

Fig. 2 ist eine Seitenansicht der Entfrostungs-Schalteinrichtung, wobei eine Seitendeckplatte entfernt und bestimmte Teile weggebrochen sind;

Fig. 3 ist eine Schnittansicht nach Linie 3-3 der Fig. 2 in vergrößertem Maßstab und um 90° gedreht;

Fig. 4 ist eine Teilansicht der Schalteinrichtung ähnlich Fig. 3 in größerem Maßstab, in welcher die Schaltteile in anderen Stellungen dargestellt sind;

Fig. 5 ist eine Schnittansicht nach Linie 5-5 der Fig. 6;

Fig. 6 ist eine der Fig. 4 ähnliche Darstellung, bei der sich die Schaltteile in anderen Stellungen befinden; Fig. 7 ist eine Draufsicht eines Nockens, und

Fig. 8 ist eine graphische Darstellung, welche die von den Nockenarbeitsflächen erzeugten relativen Wirkungen bestimmter Elemente der Schaltvorrichtung in Funktion der Zeit zeigt.

Die Schalteinrichtung, die viele Verwendungszwecke hat, ist hier in Form einer Entfrostungs-Schaltvorrichtung für einen elektrisch betriebenen Kühlschrank

009 608/242

dargestellt. Die allgemein mit C bezeichnete Entfrostungs-Schalteinrichtung enthält ein Gehäuse 10,, das von einem U-förmigen Glied mit rechtwinklig umgebogenen Endteilen gebildet wird und einstückige Vorder- und Stirnwände 11, 12, 13 bildet. Eine U-förmig ausgebildete Rückwand 14 ist an der Stirnwand 13 beispielsweise durch Schrauben 15 befestigt. Seitenplatten 16 haben Randteile, die in die Seiten der U-förmigen Glieder eingeführt sind, so daß die Platten durch Reibung in ihrer Stellung gehalten werden. Ein Tragarm 17 ist an der Außenseite der Vorderwand 11 befestigt und dient zum Befestigen der Schalteinrichtung an einem Teil des Kühlschrankes.

Ein gebräuchlicher Stellmotor M und ein Getriebe sind an der Innenseite der Vorderwand 11 befestigt, und das Getriebe treibt eine an entgegengesetzten Seiten aus dem Getriebekasten vorragende Welle 20 mit der Geschwindigkeit von einer Umdrehung pro Tag an, die Antriebsgeschwindigkeit kann eine gewünschte Größe haben. Der Antrieb zwischen dem Getriebe und der Welle 20 enthält eine an sich bekannte Einwegkupplung 21, weiche ein Drehen der Welle von Hand in einer Richtung gestattet, aber die Drehung in der entgegengesetzten Richtung blockiert. Die Welle 20 hat an ihrem äußeren Ende einen Antriebsansatz 22, durch welchen ein dem Benutzer des Kühlschrankes zugänglicher Knopf (nicht dargestellt) in Antriebsverbindung mit der Welle 20 gebracht werden kann.

An dem inneren Ende der Welle 20 ist ein Nocken 25 befestigt, der normalerweise mit einer Geschwindigkeit von einer Umdrehung pro Tag angetrieben wird. Der Nocken 25 ist vorzugsweise aus Isoliermaterial, wie Kunstharz, hergestellt und besitzt zwei Nockenflächen 26, 27. Die Fläche 26 ist im allgemeinen zylindrisch und kann ein mit ihr in Berührung stehendes Glied (vgl. später) sich gegen die Achse der Welle 20 und von ihr wegbewegen lassen, und die Fläche 27 hat Erhöhungen, welche ein Nockenfolgeglied in einer zur Achse der Welle20 allgemein parallel verlaufenden Richtung bewegen können, wie nachstehend erläutert wird.

Drei Schaltkontaktfedern 30, 31, 32 sind mit einem ihrer Enden in einem IsoHerblock 33 befestigt, welcher in einer durch die Rückwand führenden öffnung angeordnet und an dieser Wand durch Schrauben 34 befestigt ist. Die Kontaktfedern 30, 31, 32 sind im Abstand voneinander und im allgemeinen parallel zueinander angeordnet und sind mit Klemmen 35, 36, 37 verbunden. Die Kontaktfeder 30 wird normalerweise so mit der Nockenfläche 26 federnd in Eingriff gedrückt, und die Kontaktfedern 31, 32 werden gleichfalls gegen den Nocken gedrückt, während die Kontaktfeder 32 von der Kontaktfeder 30 durch ein Verbindungsglied 38 aus Isoliermaterial im Abstand gehalten wird, das sich durch eine Öffnung in der mittleren Kontaktfeder 31 frei erstreckt. Die Kontaktfedern tragen Kontakte 40, 41, 42; und die Kontakte 40 und 42 können mit dem Kontakt 41, der, wie dargestellt, ein Doppelkontakt ist, in Eingriff kommen.

Die Nockenfläche 26 weist eine Erhöhung 45 auf (Fig. 7), welche die Kontaktfedern von der Nockenachse wegbewegen kann, wobei der Kontakt 41 der Kontaktfeder 31 während dieser Bewegung sich mit dem Kontakt 40 im Eingriff befindet und die Kontaktfeder 32, wie in Fig. 4 dargestellt, durch das Abstandsverbindungsglied 38 von der Kontaktfeder 31 getrennt gehalten wird. Die Kontaktfeder 31 wird in ihrer äußeren Stellung durch einen nachstehend näher beschriebenen Riegel verriegelt und daran gehindert, der Kontaktfeder 30 zu folgen, wonach die Kontaktfeder 30 von der Kontaktfeder 31 plötzlich wegschnappt, wenn sie von dem hohen auf den tiefen Punkt einer in der Nockenfläche 26 ausgebildeten Stufe 46 fällt. Diese Bewegung der Kontaktfeder 30 veranlaßt die durch das Verbindungsglied 38 mit der Kontaktfeder 30 verbundene Kontaktfeder 32, gegen die Kontaktfeder 31 zu schnappen, um den Kontakt 42 mit dem Kontakt 41 in Berührung zu bringen.

Die Klemmen 35, 36 können beispielsweise in dem Stromkreis des Kühlschrank-Kompressormotors angeschlossen sein, und die Klemme 37 kann mit einer Seite eines Stromkreises für eine elektrische Heizspule zur Lieferung von Wärme an den Verdampfer des Kühlschranks verbunden sein, während die Klemme 36 mit einer gemeinsamen Leitung der Stromquelle verbunden ist. Daher wird der Kompressormotor abgeschaltet, wenn der Heizstromkreis eingeschaltet wird, und umgekehrt. Die Klemme 36 ist mit einer Leitung des Motors M verbunden, und durch eine Klemme 48 wird die andere Leitung des Motors an eine mit der Klemme 36 verbundene Stromquelle angeschlossen.
U-förmiges Stanzglied 50, welches auf einem Zapfen U-förmiges Stanzglied 50, welches auf einen Zapfen 51 schwenkbar angeordnet ist, der in an den gegenüberliegenden Seiten der Stirnwand 12 vorgesehenen Öffnungen abgestützt ist. Eine Isolierplatte 52 ist an den Ouerteil des Gliedes 50 genietet und ragt über das Ende der Kontaktfeder 31 hinaus, und an ihr ist eine Riegelplatte 53 aus Metall befestigt, welche eine Lippe 54 hat, gegen die das Ende der Kontaktfeder 31 anschlägt und die dadurch die Kontaktfeder 31 daran hindert, der Kontaktfeder 30 zu folgen, bis das Glied 50 gegen den Uhrzeigersinn um seinen Drehzapfen gekippt ist, damit die Lippe sich aus dem Eingriff mit der Kontaktfeder hebt. Das Glied 50 besitzt einen Arm 55, der sich über die Nockenfläche 27 erstreckt und eine Ausbuchtung 56 aufweist, welche an der Nockenfläche 27 anliegt. Das Glied 50 wird bei Betrachtung der Fig. 4 im Uhrzeigersinn um seinen Drehzapfen von einer Zugfeder 57 gedrückt, deren eines Ende an einem Schenkel des Gliedes 50 und deren anderes Ende an einem Arm 60 eines thermostatisch betätigten Hebels 61 befestigt ist, der nachstehend beschrieben wird. Die Feder 57 hält normalerweise das äußere Ende des Armes 55 in einer Untenstellung, wie in der Zeichnung dargestellt ist, so daß der Arm 55 von zwei ziemlich steilen Erhöhungen 62, 63 der Nockenfläche 27 erfaßt wird, die den Arm 55 in eine Stellung bewegen, in welcher die Riegellippe 54 sich mit der Kontaktfeder 31 nicht in Ausrichtung befindet, d. h. der Riege! in seine Freigabestellung bewegt wird. Die Erhöhung 62 ist mit Bezug auf die Erhöhung 45 so angeordnet, daß der Arm 55 kurz vor und während der Bewegung der Kontaktfedern durch die Erhöhung 45 bewegt wird, damit die Riegellippe 54 sich von der Kontaktfeder 31 abhebt. Bevor die Stufe 46 die Kontaktfeder 30 freigibt, fällt die Erhöhung 62 ab, um — wie beschrieben —· ein Senken der Riegellippe 54 zum Verriegeln der Kontaktfeder 31 zu ermöglichen. Diese zeitliche Regelung des Vorganges ist in Fig. 8 veranschaulicht, in welcher die Linien 26, 27 die Betätigung der Federkontakte durch die Nockenfläche 26 bzw. des Riegels 53 durch die Nockenfläche 27 darstellen. Es ist ersichtlich, daß die Erhöhung 62 den Riegel 53 zu dem durch die senkrechte Linie α angedeuteten Zeitpunkt außer Wirkung setzt und daß die Nockenerhöhung 45 die Schaltkontakte zu dem durch die senkrechte Linie b dargestellten Zeitpunkt in die Verriegelungsstellung bewegt. Die Erhöhung 62 gibt

den Riegel 53 zu dem durch die Linie c dargestellten Zeitpunkt in erheblichem Abstand vor der Freigabe der Schaltkontakte durch die Stufe 46 zu dem durch die Linie d dargestellten Zeitpunkt frei.

Der Riegel 53 kann durch eine Thermostatvorrichtung betätigt werden, um die Kontaktfeder 31 entsprechend einer über dem Schmelzpunkt liegenden vorbestimmten Temperatur der Kühleinrichtung des Kühlschrankes freizugeben, und besitzt ein scheibenartiges Dehnungselement 70, welches an einer Platte 71 angeordnet ist, die in der Öffnung in der Endwand 12 befestigt werden kann. Das Element 70 weist ein Rohr 72 auf, welches an einem Ende geschlossen und am anderen Ende mit dem Innern des Dehnungselementes 70 verbunden ist. Das Dehnungselement 70 und das Rohr 72 enthalten ein geeignetes flüchtiges Arbeitsmittel, welches sich in bezug auf seinen Druck nach Temperaturänderungen in einem die Schmelztemperatur enthaltenden Bereich verändert. An der bewegbaren Wand des Dehnungselementes 70 ist eine Stange 73 befestigt, die an ihrem äußeren Ende eine vorstehende knopfartige Erhöhung hat, unter die sich ein Querstück 74 des Hebels 61 erstreckt. Der Hebel 61 ist auf dem Zapfen 51 schwenkbar angeordnet und wird durch eine Zugfeder 75, (Fig. 2 und 5) in linksläufige Drehrichtung bei Betrachtung der Fig. 5 gedrängt; ein Ende der Feder 75 ist an einer Platte 76 befestigt, welche auf eine in der Vorderwand 11 drehbar abgestützte Schraube 77 aufgesetzt ist, und das andere Ende der Feder 75 ist mit einem Arm 78 des Hebels 61 verbunden. Die Wirkung der Feder 75 besteht darin, das Ouerstück 74 in eine Richtung zu drängen, um das Dehnungselement 70 auszudehnen, wobei der Ausdehnung des Elementes durch den Luftdruck Widerstand entgegengesetzt wird, da der Druck des Arbeitsmittels innerhalb des Dehnungselementes unterhalb des Luftdruckes liegt. Die Arbeitsmittelmenge in dem Dehnungselement 70 ist derart, daß sich das Dehnungselement 70 bei normalen Kühltemperaturen in einem verhältnismäßig zusammengedrückten Zustand befindet und der Hebel 61 sich im Uhrzeigersinn bewegt hat.

Während eines Entfrostungszyklus steigt die Temperatur der Kühleinrichtung an, und das Dehnungselement 70 dehnt sich aus, wodurch ein Bewegen des Hebels 61 durch die Feder 75 gegen den Uhrzeigersinn — bei Betrachtung der Fig. 5 — ermöglicht wird, wodurch der Arm 60 gegen einen Seitenfuß 76 a des Gliedes 50 bewegt wird und dieses gegen den Uhrzeigersinn bewegt und der Riegel 53 zur Freigabe der Kontaktfeder 31 veranlaßt wird.

In dem Fall, daß das Dehnungselement 70 seine Füllung verliert, wird der Riegel 53 durch die Kraft der Feder 75 in der Federkontaktfreigabestellung gehalten und der Entfrostungszyklus nicht eingeleitet, oder falls die Füllung während des Entfrostens verlorengeht, wird der Entfrostungszyklus beendet.

Die Erhöhung 63 auf der Nockenfläche 27 ist so angeordnet, daß innerhalb einer gegebenen Zeitspanne nach dem Zeitpunkt, an dem die Kontaktfeder 30 von der Stufe 46 abgefallen ist, d. h. in der Zeitspanne, die in Fig. 8 als die zwischen den Linien d und e liegende dargestellt ist, der Hebel 55 dadurch in eine Lage bewegt wird, in welcher er die Kontaktfeder 31 freigeben kann, falls der Riegel 53 aus irgendeinem Grunde nicht innerhalb der vorbestimmten Zeitspanne von dem Thermostaten betätigt worden ist.

Der Riegelbetätigungsarm 55 ist vorzugsweise aus Metall hergestellt, welches gebogen werden kann, um die Winkelstellung des Riegels 53 und des Armes so einzustellen, daß während der Montage der Einrichtung in der Fabrik erreicht werden kann, daß die Erhöhung der Nockenfläche 27 den Arm 55 veranlaßt, den Riegel 53, 54 zu betätigen und dadurch die Kontaktfeder 31 zu der gewünschten vorbestimmten Zeit nach Betätigung der Kontaktfeder 30 durch die Nockenstufe 46 freizugeben.

Es ist ersichtlich, daß die Kontaktfeder 31 durch die Erfindung mit einem Mindestmaß an Kraftaufwand des Motors und ohne Reibungseingriff zwischen der Riegellippe 54 und der Kontaktfeder 31 in ihre Verriegelungsstellung bewegt wird, wodurch durch das Vermeiden von Abnutzung und Verbiegung oder Deformation der Teile die Arbeitsgenauigkeit aufrechterhalten wird. So kann, obwohl der Schaltmechanismus mit kritischen und kleinsten Bewegungen arbeitet, seine Tätigkeit während einer langen Gebrauchsdauer genau eingehalten werden. Außerdem ist ersichtlich, daß die Schalteinrichtung bequem zusammenzusetzen und für richtiges Arbeiten bequem einzustellen ist.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Temperaturabhängige elektrische Schalteinrichtung für elektrisch betriebene Geräte mit wenigstens einem Kontaktglied, das durch eine Nockeneinrichtung wechselweise in entgegengesetzten Richtungen bewegt und mit zusammenarbeitenden Kontaktgliedern einen elektrischen Stromkreis schließen oder unterbrechen kann, wobei eines der Kontaktglieder in Eingriff kommt, um sich mit dem genannten einen Kontaktglied in eine Verriegelungsstellung zu bewegen, wenn das Kontaktglied in eine seiner entgegengesetzten Richtungen bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung einer Keilwirkung zwischen den Oberflächen eines Riegels (53) um den Oberflächen des genannten einen in der Verriegelungsstellung zu verriegelnden mitarbeitenden Kontaktgliedes (41) eine Einrichtung (55) vorgesehen ist, welche dahin arbeitet, den Riegel (53) von dem einen mitarbeitenden Kontaktglied (41) wegzubewegen, während dieses durch das nockenbetätigte Kontaktglied (40) gegen die Verriegelungsstellung bewegt wird, in welcher der Riegel innerhalb einer vorbestimmten Zeit nach Erreichen dieser Stellung wirksam gemacht wird, um das eine mitarbeitende Kontaktglied zu verriegeln, wonach das nockenbetätigte Kontaktglied sich unter der Steuerung der Nockeneinrichtung (26) in der entgegengesetzten Richtung hinweg und außer Berührung mit dem mitarbeitenden Kontaktglied (41) bewegen kann.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites mitarbeitendes Kontaktglied (42) mit dem einen Kontaktglied (40) arbeitsmäßig verbunden ist und mit dem einen mitarbeitenden Kontaktglied (41) in Eingriff gebracht wird, wenn das eine Kontaktglied (40) sich von dem einen mitarbeitenden Kontaktglied außer Berührung wegbewegt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockeneinrichtung eine umlaufende Fläche hat, welche das eine Kontaktglied (40) in entgegengesetzte Richtungen bewegen kann, und eine zweite Nockenfläche (63) aufweist, welche mit einem Arm (55) im Eingriff steht, der den Riegel in eine wirksame und in eine unwirksame Stellung bewegen kann, und die zweite

Nockenfläche (63) den Arm so verschwenken kann, daß er den Riegel von einem der mitarbeitenden Kontaktglieder in seine unwirksame Lage wegbewegen kann und, wenn er von der zweiten Nockenfläche frei ist, durch einen Teil (51) beeinflußt wird, um den Riegel in seine Arbeitslage zu bewegen.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Nockenflächen (26) eine zylindrische Form hat und die andere Nockenfläche

(63) im rechten Winkel zur Achse der anderen Oberfläche liegt.

5. Einrichtung nach ejnem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockeneinrichtung mit einer dritten Fläche (46) versehen ist, welche den Riegel (53) innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne, nachdem das eine Kontaktglied von dem einen mitarbeitenden Kontaktglied wegbewegt worden ist, in seine unwirksame Stellung bewegen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

®t 009 608/242 9.60