DE1159073B - Bimetall-Schnappschalter mit Hand-Einschaltknopf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Bimetall-Schnappschalter mit Hand-Einschaltknopf und einem bimetallischen ortsfest gelagerten Schnappglied, das die beweglichen Kontakte trägt, selbsttätig in die Aus-Stellung umschnappbar ist und nur durch vertikalen Druck der Einschaltvorrichtung auf seine bewegliche Randzone in die Ein-Stellung überführbar ist, wobei der Einschaltweg durch einen etwa der Totpunktlage des Schnappgliedes entsprechenden Anschlag begrenzt ist.

Es sind bereits Anordnungen der hier in Frage stehenden Art bekanntgeworden, bei denen ein Bimetall-Schnappglied die beweglichen Kontakte trägt und selbsttätig in die Aus-Stellung umschnappbar ist und nur durch vertikalen Druck der Einschaltvorrichtung auf seine bewegliche Randzone in die Einstellung überführt werden kann. Das Bimetall-Schnappglied steht hierbei zusätzlich noch unter der Wirkung einer Heizspirale. Dieser bekannte Schnappschalter besitzt keine Anzeigemöglichkeit, und die Anordnung ist darüber hinaus auch noch so getroffen, daß der nachträgliche Einbau einer Anzeigemöglichkeit mit Schwierigkeiten verbunden ist. Man hat weiterhin Anordnungen vorgeschlagen, bei denen die beweglichen Kontakte an einem federnden Element, z. B. aus Blech befestigt sind, auf das ein Bimetall-Schnappglied — dessen Spannung einstellbar ist — einwirkt, das über dem federnden Element angeordnet ist und vom Strom teilweise durchflossen wird. Auch hier ist unter dem federnden Element eine Heizspirale angeordnet, die zur thermischen Beeinflussung des Bimetall-Schnappgliedes dient, und eine Einrichtung vorgesehen, mit deren Hilfe das Schnappglied aus der Aus-Stellung durch vertikalen Druck auf seine bewegliche Randzone in die Ein-Stellung übergeführt werden kann. Bei dieser bekannten Anordnung ist jedoch die Zuordnung der Stromwärme zu dem bimetallischen Schnappglied nicht so eindeutig, daß immer eine zufriedenstellende Wirkung gewährleistet ist, und es kann auch keine einwandfreie Stellungsanzeige bei abgeschaltetem heißem Schnappglied erreicht werden. Schließlich sind auch Schaltvorrichtungen der hier in Frage stehenden Art bekanntgeworden, bei denen einer der beweglichen Kontakte bei noch heißem Schnappglied durch eine besondere stößelartige Rückstelleinrichtung daran gehindert wird, gewaltsam in die Ein-Stellung übergeführt zu werden. Der Stößel der Rückstelleinrichtung ist hierbei seitlich am Schalter angeordnet. Die seitliche Anordnung des Stößels ist jedoch in der Regel ungünstig. Außerdem ist das nicht gleichzeitige Abschalten der verschiedenen Pole ebenfalls nachteilig, da die Bimetall-Schnappschalter
mit Hand-Einschaltknopf

Anmelder:

Texas Instruments Incorporated,
Dallas, Tex. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. W. Höger, Dr.-Ing. E. Maier

und Dipl.-lng. W. Stellrecht M. Sc, Patentanwälte,

Stuttgart S, Uhlandstr. 16

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 8. April 1957 (Nr. 651 469)

Henry David Epstein, Cambridge, Mass. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

Reibungskräfte unter Umständen den einen Kontakt etwas nacheilen lassen.

Ziel der Erfindung ist es, die obigen Nachteile zu verhindern.

Zu dem obengenannten Zweck wird gemäß der Erfindung die Einschaltvorrichtung durch eine Feder gegen den Anschlag zur Begrenzung des Einschaltweges gedrückt und beim Ausschalten des Schnappgliedes etwa von dessen Totpunktlage an gegen die Kraft der Feder nach außen verschoben, wodurch die an sich bekannte Stellungsanzeige erreicht wird. Die erfindungsgemäße Anordnung gibt einerseits die Möglichkeit, ohne Mehraufwand eine an sich bekannte Anordnung leicht mit einer Stellungsanzeige zu versehen, wozu der zentral angeordnete Rückstellknopf dient. Außerdem bringt sie den Vorteil einer eindeutigen Zuordnung der Stromwärme zu dem bimetallischen Schnappglied und einer einwandfreien Stellungsanzeige bei abgeschaltetem heißem Schnappglied. Um zu verhindern, daß das Schnappglied in noch heißem Zustand zurückgestellt werden kann, wird ein zentraler und nicht ein von der Seite her zu betätigender Stößel verwendet, die Pole werden auch immer gleichzeitig abgeschaltet. Einen weiteren Vorteil bei diesem Schalter mit Stellungsanzeiger bringt die Tatsache mit sich, daß das Schnappglied durch die Einschaltvorrichtung nicht beeinflußt wird. So-

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lange das Schnappelement in der nach unten gebogenen Stellung verbleibt, kann es nicht von der Rückstelleinrichtung berührt oder durch sie belastet werden, und die thermischen und mechanischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Schnappelementes bleiben daher unverändert.

Die praktische Ausführung des Erfindungsgegenstandes ist besonders dann vorteilhaft, wenn man den mit einer an sich bekannten Rückstellplatte verbundenen Druckknopf an seinem inneren Ende mit einem Außenflansch versieht, gegen welchen eine deckelseitig abgestützte Schraubenfeder drückt, und an seinem äußeren, über die Gehäuseabdeckung ragenden Ende eine an sich bekannte ringförmige Farbmarkierung anbringt.

Hierbei kann z. B. die Schnappvorrichtung auf einem Bolzen am Träger angeordnet sein, auf dem zwischen zwei Begrenzungsanschlägen eine an sich bekannte Buchse verschiebbar ist, die mit dem Rückstellelement und dem Verstellglied fest verbunden ist.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Vorrichtung gemäß der Erfindung in einer Draufsicht,

Fig. 2 die Anordnung nach Fig. 1, ebenfalls in einer Draufsicht, wobei jedoch der Deckel und die Dichtungsscheibe des Schnappschalters abgenommen sind,

Fig. 3 die Anordnung nach Fig. 1 in einem Schnitt gemäß der Linie 3-3 der Fig. 1, wobei bestimmte Teilstücke und Teile des Schalters in Ansicht dargestellt sind,

Fig. 4 die Anordnung nach Fig. 1 in einer Ansicht entsprechend derjenigen nach Fig. 3, wobei der Druckknopf und das Rückstellelement in der niedergedrückten Stellung gezeigt sind, und

Fig. 5 die Anordnung nach Fig. 4 in einem Schnitt gemäß der Linie 5-5 der Fig. 4.

Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt einen allgemein mit 10 bezeichneten Stromunterbrecher, der ein aus Isoliermaterial, beispielsweise aus Kunststoff, bestehendes Gehäuse 12 aufweist, das mit einer Bohrung 14 versehen ist, in der eine Buchse 16 befestigt ist. In die Buchse 16 ist ein mit Außengewinde versehener Trägerbolzen 18 eingeschraubt, der zusammen mit dem Gehäuse 12 das aus verschiedenen Teilen bestehende, auf Temperaturänderungen reagierende Schnappelement 20 trägt.

Das Schnappelement 20 besteht aus mehreren Schichten von Materialien mit verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten, wie dies beispielsweise in der deutschen Patentschrift 410 876 beschrieben ist, und weist eine im wesentlichen zentrale öffnung 22 auf. Das Schnappelement 20 ist auf dem Trägerbolzen 18 zwischen zwei an den Ringteilen 24 und 26 vorgesehenen Flanschen gelagert; ein zylindrischer Bund 27 des Ringteils 24 durchgreift dabei die öffnung 22. Die beiden durch die Ringteile 24 und 26 gebildeten Flansche halten das Schnappelement 20 zwischen sich fest, ohne es jedoch zusammenzupressen. Damit kann sich das Schnappelement 20 im wesentlichen auf dem Trägerbolzen 18 frei drehen, kann sich aber in Längsrichtung des Trägerbolzens nicht wesentlich verschieben. Das Schnappelement 20 kann als Reaktion auf einen Temperaturwechsel (bei Erhitzen, was beispielsweise bei übermäßigem Durchfluß von Strom erfolgen kann) automatisch von seiner nach unten gebogenen Stellung, die in Fig. 3 in gestrichelten Linien und in Fig. 4 und 5 in ausgezogenen Linien gezeigt ist, in die in ausgezogenen Linien in Fig. 3 gezeigte, nach oben gebogene Stellung umschnappen. Unter normalen Temperaturbedingungen kann das Schnappelement 20 jedoch vorzugsweise nicht als Reaktion auf eine Temperaturänderung in entgegengesetzter Richtung automatisch von der nach oben gebogenen Stellung in die nach unten gebogene Stellung zurückschnappen. Unter normalen Temperaturbedingungen versteht man solche Bedingungen,

ίο denen die Einrichtung normalerweise im Betrieb ausgesetzt ist. Das Schnappelement 20 ist mit einem Paar von im Abstand voneinander angeordneten Kontaktstücken 28 und 30 (s. Fig. 5) versehen, die auf geeignete Weise, beispielsweise durch Schweißen, am Schnappelement befestigt sind. Zur Erleichterung des Schweißens und zur Verbesserung der Schweißstelle können Schweißstücke 32 bzw. 34 üblicher Art verwendet werden.

Ist das Schnappelement in seiner nach unten gebogenen Stellung (s. Fig. 5), so sind die Kontaktstücke 28 und 30 elektrisch leitend mit Kontaktstücken 36 bzw. 38 verbunden, wodurch eine elektrische Verbindung zwischen den Kontaktstücken 36 und 38 und dem Schnappelement hergestellt ist. Ist das Schnappelement 20 in der nach oben gebogenen Stellung, wie diese in ausgezogenen Linien in Fig. 3 dargestellt ist, so sind die Kontaktstücke 28 und 30 von den Kontaktstücken 36 bzw. 38 getrennt, und die beiden letzteren Kontaktstücke sind nicht miteinander elektrisch verbunden. Die Kontaktstücke 36 und 38 sind an Anschlußstücken 40 bzw. 42 befestigt, die fest im Gehäuse angebracht sind.

Das nach Fig. 3 bis 5 obere Teilstück des Trägerbolzens 18 ist von einer einen Flansch 46 aufweisenden Hülse 44 umgeben, die durch Anstauchen des überstehenden Teils 48 des Trägerbolzens 18 zusammen mit den Ringteilen 24 und 26 und dem Schnappelement 20 auf dem Trägerbolzen befestigt ist. Der Stromunterbrecher 10 weist ferner eine Vorrichtung zum Rückstellen des Schnappelements auf, so daß dieses auf mechanische Art aus seiner nach oben gebogenen Stellung in die nach unten gebogene Stellung zurückschnappt. Zu diesem Zweck ist eine Buchse 50 auf der Hülse 44 axial verschiebbar angebracht, die sich relativ zur Hülse und dem Trägerbolzen 18 in Längsrichtung um einen bestimmten Weg verschieben kann, dessen Grenzen einerseits durch das Anschlagen der Buchse gegen den Flansch 46 und andererseits gegen den Ringteil 26 festgelegt sind. Die Buchse 50 ist in einem in einem Druckknopf 54 vorgesehenen Loch 52 eingepreßt, so daß die Buchse und der Druckknopf fest miteinander verbunden sind. Die Rückstellvorrichtung weist ferner ein Rückstellelement 56 auf, das ein Paar im Abstand voneinander angeordnete Nasen 58 und 60 besitzt, die beide mit dem Schnappelement 20 in Berührung gebracht werden können. Es ist offensichtlich, daß durch Niederdrücken des Druckknopfes 54 aus der in Fig. 3 dargestellten Stellung in die in ausgezogenen Linien in den Fig. 4 und 5 dargestellte Stellung die Nasen des Rückstellelements gegen das Schnappelement zu bewegt werden, wodurch das letztere aus seiner nach oben gebogenen, in Fig. 3 in ausgezogenen Linien dargestellten Stellung in die nach unten gebogene Stellung gemäß Fig. 4 und 5 umschnappt. Der Stromunterbrecher 10 ist so eingestellt, daß ein völliges Niederdrücken des Druckknopfes das Rückstellelement 56 einschließlich der Nasen 58 und 60

nicht so weit bewegt, daß es in Berührung mit dem Schnappelement kommt, wenn das Schnappelement 20 in seiner nach unten gebogenen Stellung ist. Hierbei wirkt der Ringteil 26 als Anschlag, wenn die entsprechenden Teile der Buchse 50 und des Rückstellelements 56 auf diesen auftreffen, während eine Bewegung des Rückstellelements gegen das Schnappelement über den Punkt hinaus, bei welchem das letztere von der nach oben gebogenen Stellung in die nach unten gebogene Stellung umschnappt, stattfinden kann. Auf diese Art ist eine frei auslösbare Wirkungsweise des Stromunterbrechers gewährleistet.

Unter frei auslösbarer Wirkungsweise versteht man, daß das Schnappelement 20, wenn es mindestens bis auf die Temperatur, bei welcher es normalerweise von der nach unten gebogenen Stellung in die nach oben gebogene Stellung umschnappen würde, erhitzt wird, nicht dadurch in der nach unten gebogenen Stellung gehalten werden kann, daß der Druckknopf völlig niedergedrückt wird. Wenn also bei einer frei auslösbaren Einrichtung das Schnappelement oberhalb der maximalen Rückstelltemperatur ist, so bewirkt ein völliges Niederdrücken des Druckknopfes kein Umschnappen des Schnappelements von der nach oben gebogenen Stellung in die nach unten gebogene Stellung.

Das Rückstellelement 56 trägt eine Verlängerung 62, die einen Vorsprung 64 aufweist, der in eine entsprechend geformte Nut 66 der inneren Gehäusewand eingreift. Auf diese Weise wird eine Drehung des Rückstellelements 56 und der daran befestigten Teile innerhalb des Gehäuses 12 verhindert. Eine Drehung des Schnappelements 20 innerhalb des Gehäuses kann in ähnlicher Weise durch Anbringen eines (nicht gezeigten) Vorsprungs am Schnappelement verhindert werden, der ebenfalls in die Nut 66 eingreift.

Der Druckknopf 54 hat einen Flansch 68, der zu einem später noch erläuterten Zweck eine Ringfläche 70 aufweist. Der Druckknopf 54 erstreckt sich vom Inneren des Gehäuses 12 durch eine am Gehäuse angebrachte Abdeckung hindurch bis außerhalb des Gehäuses. Die Abdeckung des Stromunterbrechers 10 weist einen Deckel 72 und eine aus Isoliermaterial, wie Gummi, bestehende Dichtungsscheibe 74 auf. die am Gehäuse durch Verschraubungen befestigt sind, die die Löcher 76 und 78 des Gehäuses 12 durchdringen. Der Deckel 72 weist eine Öffnung 80 auf, die ein Führungsstück 82 durchgreift. Das Führungsstück 82 weist einen Flansch 84 auf, der durch eine Druckfeder 86 gegen die Dichtungsscheibe 74 und den Deckel 72 gedrückt wird. Die Druckfeder 86 liegt mit ihrem einen Ende gegen das Führungsstück und mit ihrem anderen Ende gegen die durch den Flansch 68 gebildete Ringfläche 70 an. Die Teile 72 und 82 können auch einstückig ausgebildet sein, wobei die Dichtungsscheibe 74 entsprechend geändert werden müßte.

Ist das Schnappelement 20 in der nach unten gebogenen Stellung gemäß Fig. 4 und 5, so sind der Druckknopf 54 und das Rückstellelement 56 unter der Wirkung der Feder 86 in völlig niedergedrücktem Zustand. Beim Umschnappen des Schnappelements in die nach oben gebogene Stellung, was beispielsweise als Folge übermäßigen Stromdurchflusses durch das Schnappelement auftreten kann, schnappen die Teile des Schnappelements, die den Nasen 58 und 60 jeweils am nächsten liegen, aus der in Fig. 4 gezeigten Stellung in die in ausgezogenen Linien in Fig. 3 gezeigte Abschaltstellung um. Dies hat zur Folge, daß die betreffenden Teile des Schnappelements in Berührung mit den Vorsprüngen 58 und 60 gebracht und gegen diese gedrückt werden, wodurch das Rückstellelement und der Druckknopf 54 gegen die Wirkung der Feder 86 in die in Fig. 3 gezeigte Stellung bewegt werden. Wie aus der Zeichnung im Zusammenhang mit der dargestellten beispielsweisen Ausführungsform ersichtlich ist, wird der Umfang dieser Aufwärtsbewegung des Rückstellelements und des Druckknopfes durch das Anschlagen der Buchse 50 gegen den Flansch 46 der Hülse 44 begrenzt. Solange das Schnappelement 20 in seiner nach unten gebogenen Stellung ist, wird der Druckknopf 54 durch die Feder 86 ganz niedergedrückt, und solange das Schnappelement 20 in seiner nach oben gebogenen Stellung ist, wird der Druckknopf durch das Schnappelement ganz zurückgeschoben. Bei Rückkehr des Druckknopfes in seine ganz zurückgeschobene Stellung, ohne daß er gewaltsam durch äußere Mittel ganz niedergedrückt wird, liegt die Temperatur des Schnappelements oberhalb der maximalen Rückstelltemperatur, wobei dieses Element in der nach oben gebogenen, in ausgezogenen Linien in Fig. 3 dargestellten Stellung ist. Ebenso ist der Druckknopf, sofern er nicht durch äußere Mittel gewaltsam in dieser völlig niedergedrückten Stellung gehalten wird, in niedergedrücktem Zustand nur dann, wenn das Schnappelement in der nach unten gebogenen Stellung gemäß Fig. 4 und 5 ist. Daraus folgt, daß ohne Einwirkung einer äußeren Kraft das Schnappelement seine nach unten gebogene Stellung einnimmt, wenn der Druckknopf in seiner ganz eingeschobenen oder niedergedrückten Stellung ist. und seine nach oben gebogene Stellung einnimmt, wenn der Druckknopf in seiner ganz herausgeschobenen Stellung ist. So dienen die Buchse 50, das Rückstellelement 56 und der Druckknopf 54 als Anzeigemittel zur Anzeige der Stellung oder des Zustands, in dem sich das Schnappelement 20 befindet.

Aus vorstehendem ist ersichtlich, daß ein Anzeigemittel, beispielsweise ein Streifen in Form eines eingelegten Bandes 88 von einer Farbe bzw. einem Aussehen, die sich von dem übrigen Teil des Druckknopfes abheben, vorgesehen sein können, um die jeweilige relative Stellung des Druckknopfes und demzufolge die entsprechende Stellung oder den Zustand des Rückstellelements 56 und des Schnappelements 20 augenfällig anzuzeigen. Bei der dargestellten Ausführungsform ist ein Streifen 88 vorgesehen, der durch das Element 82 abgedeckt ist, wenn das Schnappelement in seiner nach unten gebogenen Stellung ist (s. Fig. 4 und 5), und wenigstens teilweise sichtbar ist, wenn das Schnappelement in seiner nach oben gebogenen Stellung (s. Fig. 3) ist.

Einer der Vorteile der Erfindung besteht darin, daß die Bewegung des Druckknopfes 54 in die ganz zurückgeschobene Stellung gemäß Fig. 3 unmittelbar durch die Bewegung der entsprechenden Teile des Schnappelements auf die Nasen 58 und 60 des Rückstellelements 56 zu verursacht wird.

Die Schwierigkeit der unmittelbaren Betätigung wenigstens eines Teils der Anzeigemittel durch das Schnappelement besteht darin, daß jede Berührung des Schnappelements und/oder eine Belastung dieses Elements die thermische und mechanische Charakteristik dieses Elements beeinträchtigt und ändert, wodurch bei der Kalibrierung und bei dem Betrieb

Schwierigkeiten entstehen. Dieser Nachteil ist bei der erfindungsgemäßen Konstruktion vermieden, da die Teile so eingestellt sind, daß der Stromunterbrecher, wie oben beschrieben, frei auslösbar ausgebildet ist. Da die Einrichtung frei auslösbar ist, wirkt das Flanschelement 26 als Anschlag und verhindert eine Berührung des Rückstellelements 56 mit den entsprechenden benachbarten Teilen des Schnappelements, wenn diese Teile in der nach unten gebogenen Stellung sind, wie diese in ausgezogenen Linien in Fig. 4 und 5 dargestellt ist. Solange also das Schnappelement 20 in der nach unten gebogenen Stellung bleibt, kann dieses Element nicht vom Rückstellmittel berührt oder durch dieses eine Belastung ausgeübt werden, und die thermische und mechanische Charakteristik des erfindungsgemäßen Schnappelements bleibt daher unbeeinflußt. Damit sind in der erfindungsgemäßen Konstruktion sowohl die Anzeigemittel als auch die frei auslösbaren Mittel einander angepaßt, derart, daß eine Belastung des Schnapp- ao elements und/oder eine Berührung desselben durch die Anzeigemittel verhindert ist, wenn die Kontaktstücke des Schnappelements geschlossen sind.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Bimetall-Schnappschalter mit Hand-Einschaltknopf und einem bimetallischen ortsfest gelagerten Schnappglied, das die beweglichen Kontakte trägt, selbsttätig in die Aus-Stellung umschnappbar ist und nur durch vertikalen Druck der Einschaltvorrichtung auf seine bewegliche Randzone in die Ein-Stellung überführbar ist, wobei der Einschaltweg durch einen etwa der Totpunktlage des Schnappgliedes entsprechenden Anschlag begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltvorrichtung (54, 56) durch eine Feder (86) gegen den Anschlag (26) zur Begrenzung des Einschaltweges gedrückt wird und beim Ausschalten des Schnappgliedes etwa von dessen Totpunktlage an gegen die Kraft der Feder (86) nach außen verschoben wird, wodurch die an sich bekannte Stellungsanzeige erreicht wird.

2. Bimetall-Schnappschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit einer an sich bekannten Rückstellplatte (56) verbundene Druckknopf an seinem inneren Ende einen Außenflansch (68) besitzt, gegen welchen eine deckelseitig abgestützte Schraubenfeder (86) drückt, und an seinem äußeren, über die Gehäuseabdeckung ragenden Ende mit einer an sich bekannten ringförmigen Farbmarkierung versehen ist.

3. Bimetall-Schnappschalter nach Anspruch 1 oder 2; dadurch gekennzeichnet, daß er auf einem bolzenartigen Träger (18) angeordnet ist, auf dem zwischen zwei Begrenzungsanschlägen (46, 26) eine an sich bekannte Buchse (50) verschiebbar ist, die mit dem Rückstellelement (56) und dem Verstellglied (54) fest verbunden ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 162485, 2 199 388,
2434984, 2743 333.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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