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Einseitig eingespannter, am freien Ende Kontakte tragender umschnappbarer
Bimetallstreifen Zusatz zum Zusatzpatent: 1021055
Die Erfindung nach
dem Hauptpatent 1000 094 und Zusatzpatent 1021055 bezieht sich auf einen
einseitig eingespannten, am freien Ende Kontakte tragenden umschnappbaren Bimetallstreifen
für direkte oder indirekte Beheizung, der mit einer flach gehaltenen kalottenartigen
Vertiefung von der Breite des Streifens und mit mindestens einer von der Kalotte
ausgehenden, sich nach dem freien Ende zu erstreckenden Einprägung versehen ist.
Zweck der Erfindung ist es, den Anwendungsbereich solcher Bimetallstreifen mit einfachen
Mitteln erheblich zu erweitern.
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Nach dem Hauptpatent ist der Bimetallstreifen nach Art einer dreiseitigen
Pyramide geformt, wobei sich von der kalottenartigen Vertiefung nach dem freien
Ende eine Einprägung erstreckt, während nach dem Zusatzpatent die Form der kalottenartigen
Vertiefung verschiedenartig gestaltet ist. Es hat sich nun gezeigt, daß die Ausbildung
des Bimetallstreifens nach Art einer dreiseitigen Pyramide für viele Anwendungsfälle
Abkühlzeiten von zu langer Dauer zur Folge hat. Außerdem sind durch das Anbringen
der Kontaktnieten Deformierungen des Bimetallstreifens kaum zu vermeiden.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, den Bimetallstreifen
nach dem Hauptpatent und Zusatzpatent fertigungsmäßig in einfacher Weise so zu variieren,
daß die Ein- und Ausschaltzeiten über einen größeren Bereich hin entsprechend den
jeweils gewünschten Betriebsbedingungen vorherbestimmbar sind, ohne daß die dem
Bimetallstreifen direkt oder indirekt zugeführte Beheizungsenergie oder die Abmessungen
des Bimetallstreifens verändert werden müssen. Diese Aufgabe wird nach der vorliegenden
Erfindung dadurch gelöst, daß wahlweise mehrere Einprägungen, vorzugsweise strahlenförmig,
von der kalottenartigen Vertiefung je nach beiden Enden des Streifens hin verlaufend
angebracht sind. Dabei können die Einprägungen auch bis in die kalottenartige Vertiefung
reichen, wobei einzelne oder mehrere Einprägungen sich bis in den Mittellochbereich
erstrecken.
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Es sind kalottenförmig gewölbte bimetallische Platten unter der Bezeichnung
»Spencerscheiben« bekannt, die eine zusätzliche, zentrale, kleine Kalottenwölbung
haben. Die zusätzliche Wölbung ist stärker ausgeprägt und nimmt am Richtungswechsel
nicht teil. Durch Variieren ihrer Abmessungen können unterschiedliche Ansprechwerte
bzw. Schaltdifferenzen bei sonst gleichen Bedingungen erreicht werden. Bei sehr
dünnen Bimetallstreifen (Stärken von 0,06 bis 0,08 mm, höchstens bis 0,15 mm), die
bei der vorliegenden Erfindung vorgesehen sind und die bei Temperaturen unter 100°
C schnell ansprechen sollen, ist es unzweckmäßig, den ganzen Bimetallkörper als
Kalotte auszubilden, weil er dann zu weich arbeiten würde, insbesondere, wenn ein
wesentlicher Teil der Kalotte am Umschnappen nicht teilnimmt. Außerdem bauen derartige
Schnappglieder relativ breit, was meist unerwünscht ist.
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Es ist ferner ein Bimetallschnappglied bekannt, das direkt im Stromkreis
liegt und durch den Eigenwiderstand erwärmt wird. Letzterer wird durch die zwischen
zwei Schlitzen befindliche veränderbare Teilbreite bestimmt. Hierdurch soll dieses
Element verschiedenen Stromstärken angepaßt werden können. Es wird dabei nur die
Lage der Schlitze zueinander, aber nicht deren Anzahl und deren Länge geändert.
Abgesehen davon ist das bekannte Bimetallelement im ganzen kalottenförmig, besitzt
also keine streifenförmigen Verlängerungen an der Kalotte. Nach der Erfindung dagegen
werden Einprägungen wahlweise der Anzahl, der Länge und der Richtung nach geändert,
wobei der elektrische Widerstand praktisch unbeeinflußt bleibt, es werden also wesentlich
andere Mittel angewendet. Mit Schlitzen könnte zudem bei der geringen Materialstärke
der erfindungsgemäßen Bimetallstreifen gar nicht gearbeitet werden.
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Bei einem anderen bekannten thermischen Schnappglied ist eine Bimetallplatte
mit Längsschlitz vorgesehen. Der Schlitz bestimmt die stromabhängige Auslösung durch
den auf Zug beanspruchten schmalen Streifenteil. Die Schnappvorrichtung ist so ausgebildet,
daß die Länge von eingeprägten Rippen und das Verdünnen des Materials an diesen
Stellen in Abhängigkeit steht zum gewünschten Wirkungsparameter der Scheibe. Außer
dem Zugglied müssen zwei senkrecht zueinander stehende Verformungsachsen vorhanden
sein, von einer Kalotte wird nicht Gebrauch gemacht.
Die Einprägungen
haben dort also eine andere mechanische Funktion.
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Durch die neuartige Ausbildung des Bimetallstreifens nach der Erfindung,
vor allem für Bimetallverzögerungsschalter, wird erreicht, daß die gewünschten Schaltzeiten
a) Aufheizzeit und b) Abkühlzeit (das ist die Zeit bis zum Zurückschnappen) für
die jeweils vorliegenden Anwendungsfälle genau vorausbestimmt werden können. Wenn
ein Schalter mit einem solchen Bimetallstreifen nach der Erfindung als Thermostat
verwendet wird, können bei vorheriger Auswahl der passenden Einprägungen Temperaturen
von 2'i C Differenz erreicht werden, wie Versuche bewiesen haben. Die Streifen können
bei wesentlich niedrigeren Temperaturen, und zwar etwa von 50° C an, schon zum Umschnappen
gebracht werden, während bei den Streifen nach den älteren Patenten 1000
094 und 1021055 die untere Grenze etwa bei 80` C liegt.
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An Hand von Versuchsergebnissen ist festgestellt worden, daß die Ausschaltzeiten,
d. h. die Abkühlzeiten bis zum Zurückschnappen des Bimetallstreifens, bei einer
Aufheizzeit von 6 Sekunden zwischen 2,2 und 8 Sekunden vorherbestimmbar sind, wenn
strahlenförmige oder parallele Einprägungen verschiedener Länge vorgesehen werden.
Dabei wurden diese Versuche mit Bimetallstreifen von 22 mm Länge, 8 mm Breite und
0,08 mm Stärke, ferner bei 12 Volt und 0,2 Amp. einheitlich durchgeführt.
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In der Zeichnung wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
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F i g. 1 zeigt den Bimetallstreifen nach dem Hauptpatent
1000 094 in Draufsicht; Fig.2 zeigt in Draufsicht einen Bimetallstreifen,
bei dem von der kalottenförmigen Vertiefung ausgehend, je nach beiden Seiten des
Streifens zwei strahlenförmige Einprägungen verlaufen; F i g. 3 zeigt ebenfalls
in Draufsicht einen Bimetallstreifen mit drei strahlenförmigen Einprägungen auf
beiden Seiten der kalottenartigen Vertiefung.
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Der bekannte Bimetallstreifen 1 nach F i g. 1 hat in seiner Mitte
die kaum wahrnehmbare kalottenartige Vertiefung 2 mit der zentralen Öffnung
3. Der mit der Befestigungsöffnung 6 versehene Teil 4 des Bimetallstreifens
1 hat die beiden Einprägungen 8 und 9, während der den Kontakt
7 tragende Teil 5 des Bimetallstreifens 1 mit der Einprägung 10 versehen
ist. Die Einprägungen 8,9 und 10 geben dem Bimetallstreifen
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die Form einer dreiseitigen Pyramide. Bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel
nach F i g. 2 hat der Bimetallstreifen 11 vier Einprägungen 12, 13,14 und
15, von denen je zwei strahlenförmig nach den Ecken einer Seite des Streifens
hin verlaufen und dort enden. Diese vier Einprägungen geben dem Bimetallstreifen
11 eine Form ähnlich einer vierseitigen Pyramide. Die Zeit bis zum Rückschnappen
kann dadurch z. B. von 5 auf 4 Sekunden verkürzt werden (bei 6 Sekunden Aufheizzeit).
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 hat der erfindungsgemäße
Bimetallstreifen 16 außer den vier strahlenförmigen Einprägungen 12, 13,
14 und 15 nach F i g. 2 zusätzlich noch je eine mittlere Einprägung 17 und 18 zur
Beeinflussung der Schaltzeiten.
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Bei den Bimetallstreifen nach den drei Ausführungsbeispielen verlaufen
die strahlenförmigen Einprägungen von der kalottenförmigen Vertiefung oder etwa
von dieser nach den beiden Enden der Streifen. Dabei hat sich überraschenderweise
herausgestellt, daß der Anwendungsbereich des Bimetallstreifens nicht nur durch
die Anzahl und Anordnung der Einprägungen, sondern auch noch durch deren Länge variiert
werden kann, wenn sich nämlich die Einprägungen in die kalottenförmige Vertiefung
hinein und sogar bis in den Mittellochbereich erstrecken.