DE1271261B - Waermeempfindliches Relais - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

HOIh

Deutsche KL: 21g-4/04

P 12 71 261.7-33
8. April 1964
27.Juni 1968

Die Erfindung bezieht sich auf ein wärmeempfindliches Relais, bei welchem Wärme, die durch einen verhältnismäßig schwachen Steuerstrom erzeugt ist, bewirkt, daß ein Bimetallteil einen Gelenkschalter abwechselnd zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung betätigt, um verhältnismäßig starke Ströme zu steuern, wie sie beispielsweise für Elektromotoren erforderlich sind.

Es ist ein Bimetall-Thermorelais mit Momentschaltung mittels einer um ein labiles Gleichgewicht schnappenden Kippvorrichtung bekannt, wobei die Kippvorrichtung mit der Bimetallfeder frei tragend verbunden ist. Als Kippvorrichtung dient eine zur Bimetallfeder etwa parallellaufende Arbeitsfeder, die federnd gegen einen etwa rechtwinklig zu ihr verschiebbaren, mit ihr und mit der Bimetallfeder gelenkig verbundenen Bügel drückt, wobei zwischen dem Bügel und der Arbeitsfeder ein Gelenkstück angeordnet ist, vorzugsweise in Form einer gebogenen Druckfeder.

Bei dieser Ausführung kann die Arbeitsfeder so weit ausgelenkt werden, daß der Berührungsdruck der Kontakte beträchtlich vermindert und die Berührung im Extremfall sogar aufgehoben wird. Solche Auslenkungen können bei gewöhnlich hohen Heiz-Spannungen auftreten.

Die Erfindung geht aus von einem wärmeempfindlichen Relais mit einem an einem Träger angeordneten Gelenkschalter, der einen zwischen einer ersten und einer zweiten Arbeitsstellung bewegbaren Schaltarm, einen Gelenkhebel und eine Gelenkfeder zum Vorspannen des Schaltarms in jeder der beiden Arbeitsstellungen aufweist, mit einem mit dem Gelenkhebel verbundenen Gelenkantriebsteil, der zum Betätigen des Gelenkschalters bewegbar ist, einem länglichen Bimetallelement, dessen eines Ende an dem Träger befestigt ist, und dessen anderes Ende mit dem Gelenkantriebsteil verbunden ist, und mil einer elektrischen Widerstandsheizeinrichtung, die relativ zu dem Bimetallelement derart angeordnet ist, daß das Bimetallelement durch die abgestrahlte Wärme erhitzt wird und somit bei vorbestimmter Erhitzung und Abkühlung die Bewegung des Gelenkhebels hervorruft.

Gemäß der Erfindung ist ein solches Relais dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkhebel und der Schaltarm um eine gemeinsame Achse schwenkbai angeordnet sind, Anschläge vorgesehen sind, um das Ausmaß der Schwenkbewegung des Gelenknebels in entgegengesetzten Richtungen zu begrenzen, die Gelenkfeder sich einer Bewegung des Gelenkhebels von den Anschlägen weg mit einer vorbestimmten Kraft Wärmeempfindliches Relais

Anmelder:

Ranco Incorporated, Columbus, Ohio (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. E. Wiegand und Dipl.-Ing. W. Niemann,

Patentanwälte, 2000 Hamburg 50, Königstr. 28

Als Erfinder benannt:

Jerome Lee Lorenz, Columbus, Ohio (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 10. April 1963 (271898)

widersetzt, und daß die an dem Träger befestigte elektrische Widerstandsheizeinrichtung in einem gewissen Abstand dem Bimetallelement benachbart zugeordnet ist, welches eine Federkonstante hat, die geringer als die Federkonstante der Gelenkfeder ist und welches keine Schwenkbewegung der Gelenkfedei hervorruft, wenn die vorbestimmte Erhitzung oder Abkühlung nicht das volle Ausmaß erreicht.

Durch die Erfindung wird unter anderem erreicht, daß der Gelenkmechanismus in seiner Bewegung derart begrenzt ist, daß keine zu große Auslenkung der bewegbaren Teile erfolgt, die zu einem verringerten Berührungspunkt der Kontakte führen würde, durch welchen wiederum die Größe der zu schaltenden Ströme nachteilig beeinflußt würde. Eine solche große Auslenkung ist insbesondere bei Geräten nachteilig, die verhältnismäßig starke Ströme steuern sollen, wie sie beispielsweise für Elektromotoren von Kühlanlagen erforderlich sind.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht bei der besonderen Gelenkanordnung darin, daß die Masse des Gelenks die Masse des Bimetalls ausbalanciert, so daß das Relais gegenüber Stößen und Schlägen verhältnismäßig unempfindlich ist.

Das wärmeempfindliche Relais gemäß der Erfindung kann als bistabiles Steuerelement arbeiten, wobei mittels Erregung des Relais auf verschiedene Wärmeniveaus entsprechend den Änderungen in den zu steuernden Bedingungen bzw. Zuständen ein großer Spielraum erhalten wird. Der Schaltarm des Relais verbleibt bei Erregung des Relais mit halber Energie in der ersten Arbeitsstellung, während er bei Erregung des Relais mit voller Energie in die zweite

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Arbeitsstellung bewegt wird. Der Schaltarm verbleibt V-förmigen Verlängerung 25 c versehen, welche durch in der zweiten Arbeitsstellung, wenn die Erregung eine mittlere Öffnung 22 α in dem Kontaktarm 22 des Relais auf eine Erregung mit halber Energie hindurch nach unten vorsteht. Der Winkel der Verzurückgeführt wird, und er kehrt in seine erste längerung 25 c dient als Sitz für das freie Ende 30 a Arbeitsstellung zurück, wenn die Erregerenergie bis 5 einer gebogenen Federzunge 30, die aus dem mittauf oder nahe Null zurückgeführt wird. leren Teil des Kontaktarmes 22 herausgestanzt ist

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nach- und sich von einer Stelle nahe des Kontaktes 23 in stehend an Hand der Zeichnung beispielsweise er- die Öffnung 22 a des Kontaktarmes 22 erstreckt. Die läutert. gebogene Zunge 30 dient als Gelenkfeder.

F i g. 1 ist eine Seitenansicht eines wärmeempfind- io Von der Bodenwand lla des Gehäuses 11 erlichen Relais, an welchem die Erfindung verkörpert strecken sich zwei in seitlichem Abstand voneinandei ist; befindliche Vorsprünge 32 und 33 nach oben, die als

F i g. 2 ist eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Anschläge dienen, welche die Bewegung des Gelenk-Schnittansicht nach Linie 2-2 der F i g. 1; armes 25 zwischen einer in F i g. 7 mit ausgezogenen

Fig. 3 ist eine schaubildliche Ansicht des Relais 15 Linien und einer mit unterbrochenen Linien angedeugemäß Fig. 1, wobei der Deckel und die Wider- teten Stellung begrenzen. Wenn der Gelenkarm25 Standsheizvorrichtung abgenommen dargestellt sind; sich in der mit ausgezogenen Linien wiedergegebenen

Fig. 4 ist eine Schnittansicht nach Linie4-4 der Stellung befindet, liegt die Spitze der Verlängerung Fig. 2; 25c des Gelenkarmes 25 oberhalb der Mittellinie des

Fig. 5 ist eine graphische Darstellung der Kraft- 20 Kontaktarmes22, und die Gelenkfeder 30 bewirkt, und Äblenkcharakteristiken des Relais. daß der Kontakt 23 gegen den feststehenden Kontakt

Die in der Zeichnung dargestellte Ausführungs- 17 anliegt. Bei Drehung des Gelenkarmes 25 im Uhrfonn der Erfindung stellt ein bistabiles wärme- zeigersinn um den Schwenkstift 21 in Richtung gegen empfindliches Relais 10 dar, welches ein aus geeig- die mit unterbrochenen Linien angedeutete Stellung netem dielektrischem Material bestehendes, im we- 25 wird der Kontakt 23, wenn das Ende 30 α der Gesenrlichen rechtwinkliges Gehäuse 11 aufweist, das lenkfeder30 auf die gegenüberliegende Seite des mit senkrechten Seitenwänden lla und 11 b, Stirn- Kontaktarmes 22 gelangt, durch die Kraft der Gewänden lic und 11 d, einer Bodenwand lie und lenkfeder 30 mit Schnappwirkung von dem Kontakt einem der Bodenwand lie gegenüberliegenden 17 zu dem Kontakt 16 bewegt. Deckel 12 versehen ist. Der Deckel 12 ist zwect- 30 Der beschriebene Gelenkmechanismus kann bemäßigerweise durch Nietenbolzen 12 a festgelegt. An tätigt werden durch einen vorbestimmten Steuerder Bodenwand 11 e sind zwei Leiterteile 14 und 15 strom in einem Widerstandsheizelement 35. Dieses befestigt, die sich durch die Bodenwand 11 e hin- Heizelement 35 weist einen Kern 36 aus hitzebeständurcherstrecken und an der Außenseite des Gehäuses digem Material, beispielsweise Glimmer, auf, der an 11 in Anschlüssen 14 a und 15 a zur Verbindung mit 35 gegenüberliegenden Enden durch Anschlußteile 37 einem zu steuernden Stromkreis enden. Die inneren und 38 gelagert ist, die sich durch den Deckel 12 Enden der Leiterteile 14 und 15 weisen im Abstand nach oben hindurcherstrecken. Eine beispielsweise voneinander befindliche parallele Abschnitte 14 b und aus Nickelchromdraht gebildete Wicklung, die auf 15 δ auf, an welchen im Abstand voneinander befind- den Kern 36 gewickelt und an gegenüberliegenden liehe feststehende Kontakte 16 und 17 angeordnet 40 Enden mit den Anschlußteilen 37 und 38 verbunden sind. An der Außenfläche der Bodenwand 11 e ist ist, erzeugt Wärme in Abhängigkeit von einem an die mittels eines sich durch die Bodenwand lie hin- Anschlußteile 37 und 38 angelegten Steuerstrom, durcherstreckenden Nietes 20 ein dritter Leiterteil 18 Das Heizelement 35 ist nahe einem ersten Bibefestigt, der in einem Anschluß 18a endet. metall-Kraftelement 40 angeordnet, welches an dem

Das innere Ende des Nietes 20 (F i g. 4) ist mit 45 einen Ende an einem Träger 41 befestigt ist. Das freie einer axialen Bohrung versehen, in welcher ein Ende Ende des aktiven Bimetallelements 40 hat einen sich eines senkrechten Schwenkstiftes 21 mit Preßsitz auf- verjüngenden Teil 40a, der in einer Öffnung 42a lose genommen ist. An dem Stift 21 ist das eine Ende aufgenommen ist, die an einem Ende des quer angeeines bewegbaren Kontaktarmes 22 angelenkt, dessen ordneten Gelenkantriebsteiles 42 ausgebildet ist, der anderes Ende einen Doppelkontakt 23 trägt, der zwi- 50 zweckmäßigerweise aus Isoliermaterial gebildet ist. sehen den feststehenden Kontakten 16 und 17 bewegt Der Gelenkantriebsteil 42 weist eine zweite Öffnung werden kann, um über den Arm 22 Steuerstromkreise 42 & auf, in welcher ein verjüngter Endteil 25 d des zwischen dem Anschluß 18 a und jedem der An- Gelenkarmes 25 lose aufgenommen ist. Der Gelenkschlüsse 14 a und 15 a zu schließen. antriebsteil 42 ist an den Enden 40 a und 25 d durch Der Kontaktarm 22 wird um den Schwenkstift 21 55 in seitlichem Abstand befindliche, nach oben mittels eines bei Bewegung über die Mittellinie zur stehende Lagerteile 44 gehalten, gegen welche er frei Wirkung kommenden Gelenks bewegt, um den Kon- hin- und herbewegbar ist.

takt 23 mit Schnappwirkung in entgegengesetzter Diejenige Seite des aktiven Bimetallelementes 40,

Richtung zwischen den Kontakten 16 und 17 zu ver- die einen größeren Ausdehnungskoeffizienten aufschieben. Das Schnappgelenk weist einen Gelenkarm 60 weist, ist dem Heizelement 35 zugewandt, so daß 25 auf, der aus Blech gebildet ist und seitliche, im durch eine Erregung des Heizelementes 35 bewirkt Abstand voneinander befindliche Ansätze bzw. wird, daß das freie Ende des Bimetallelementes 40 Lagerteile 26 aufweist, die an gegenüberliegenden sich mit dem Gelenkantriebsteil 42 in einer Richtung Seiten des bewegbaren Kontaktarmes 22 angeordnet bewegt, in welcher eine Bewegung des Gelenkarmes sind und Öffnungen aufweisen, durch welche sich der 65 25 im Uhrzeigersinn und damit eine Bewegung des Schwenkstift 21 hindurcherstreckt. Die Lagerteile 26 Kontaktes 23 von dem feststehenden Kontakt 17 zu befinden sich zwischen den Enden 25 a und 25 & des dem feststehenden Kontakt 16 hervorgerufen wird. Gelenkarmes 25, und das Ende 25 a ist mit einer Durch Abkühlen des Bimetallelementes 40 nach der

Abschaltung des Steuerstromes wird eine Bewegung des Gelenkantriebsteiles 42 in entgegengesetzter Richtung hervorgerufen, so daß eine Drehung des Gelenkarmes 25 im Gegenuhrzeigersinn und damit eine Bewegung des Kontaktes 23 in die mit ausgezogenen Linien wiedergegebene Stellung an dem Kontakt 17 bewirkt wird.

Um die Wirkung der Umgebungstemperatur aui das aktive Bimetallelement 40 zu kompensieren, ist ein zweites Bimetallelement 50 vorgesehen, dessen eines Ende an einem Schenkel 51 α eines verstellbaren U-förmigen Trägers 51 befestigt ist und dessen freies Ende einen sich verjüngenden Teil 50 a aufweist, der in einer öffnung 42 c in dem Gelenkantriebsteil 42 aufgenommen ist. Das Kompensationsbimetallelement 50 liegt in einer Ebene, die in einem Abstand und parallel zu der Ebene des Bimetallelementes 40 verläuft, und diejenige Seite des Bimetallelementes 50, die einen größeren Ausdehnungskoeffizienten hat, ist außen angeordnet, so daß die auf das Bimetallelement 50 wirkenden, sich aus Umgebungstemperaturänderungen ergebenden Kräfte die auf das Bimetallelement 40 einwirkenden entsprechenden Kräfte aufheben, indem das Bimetallelement 50 über den Gelenkantriebsteil 42 dem Bimetallelement 40 entgegenwirkt.

Der verstellbare U-förmige Träger 51 für das die Umgebungstemperaturänderungen kompensierende Bimetallelement 50 weist einen zweiten Schenkel 516 auf, der zu der Gehäusehmterwand 11 b parallel liegt und einen nach innen gerichteten Ansatz 51c aufweist, der, wie bei 52 dargestellt, mit der Bodenwand 11 e des Gehäuses 11 vernietet ist. In einer öffnung in dem Schenkel 51 b ist eine Verstellschraube 54 schraubbar aufgenommen, deren Ende sich gegen den Schenkel 51 α legt. Der Kopf 54 α der Schraube 54, der zweckmäßigerweise mit einem Schraubenzieherschlitz versehen ist, ist durch eine in der Gehäusewand 11 b vorgesehene Öffnung 55 hindurch zugänglich. Die Schraube 54 kann in dem Schenkel 51 b längsbewegt werden, um die Winkelstellung des vorgespannten Schenkels 51a mit Bezug auf den Schenkel 51 b zu ändern.

Durch Ändern der Winkelstellung des Schenkels 51a mit Bezug auf den Schenkel 51 δ kann die auf das aktive Bimetallelement 40 wirkende Kraft des Kompensationsbimetallelementes 50 geändert werden, um die Temperatur oder die vorbestimmte Erregungsenergie auszuwählen, bei welcher das Bimetallelement 40 eine ausreichende Kraft entwickelt, um den Gelenkschalter zu betätigen. Dementsprechend dient das Kompensationsbimetallelement 50 einem doppelten Zweck, und zwar dient es sowohl als Kompensationselement als auch als Lasteinstellfeder.

Das Bimetallelement 40 ist in der Art einer Blattfeder federnd und ist derart gewählt, daß es eine Federkonstante hat, die merkbar kleiner als die Federkonstante der Gelenkfeder 30 ist. Durch diese Auswahl der relativen Federkonstanten ergibt sich eine vorteilhafte Auswirkung der Kräfte beim Arbeiten des Relais, wie nachstehend beschrieben wird.

Wenn die Teile des Relais sich in der in F i g. 2 wiedergegebenen Stellung befinden, drückt die Gelenkfeder 30 nicht nur den Kontaktarm 22 gegen den festen Kontakt 17, sondern sie drückt weiterhin den Hebel 25 im Gegenuhrzeigersinn, wobei ihre Kraftlinie oberhalb einer Linie liegt, die durch die Schwenkpunkte 21 und 25 d des Hebels 25 verläuft, wodurch sie sich einer Aufwärtsbewegung des Antriebsteiles 42 nachgiebig widersetzt. Wenn der Antriebsteil 42 das Bestreben hat, sich infolge der Wirkung des Bimetallelementes 40 anzuheben und die abwärts gerichtete Kraftkomponente der durch die Feder 30 ausgeübten Kraft überwindet, beginnt der Hebel 25 sich im Uhrzeigersinn zu drehen. Hierbei verschiebt sich das angelenkte Ende 30 a der Fedei 30 in Richtung gegen eine Linie, die durch die Schwenkpunkte 21 und 25 d und die Mittellinie des Armes 22 verläuft, wodurch die auf die Arme 22 und 25 wirkende Komponente der Kraft der Feder 30 unmittelbar verkleinert wird, so daß zusammen mit der Federung des Bimetallelementes 40 eine Schnappbewegung des Schaltmechanismus in seine umgekehrte Stellung hervorgerufen wird, in welcher das Ende 25 c auf dem Anschlag 33 ruht. In dieser Stellung befindet sich das Ende 30 a der Feder 30 unterhalb der Mittellinie des Kontaktarmes 22 und gleichfalls unterhalb einer durch die Schwenkpunkte 21 und 25 d des Hebels 25 verlaufenden Linie, so daß die Feder 30 nicht nur den Arm 22 gegen den festen Kontakt 16, sondern auch den Hebel 25 im Uhrzeigersinn um den Schwenkpunkt 21 drückt und sich einer Abwärtsbewegung des Antriebsteiles 42 wiedersetzt. Wenn das Bimetallelement 40 sich abkühlt und den Antriebsteil 42 federnd nach unten drückt, wird auch die auf den Antriebsteil 42 wirkende entgegengesetzte Kraft des Hebels 25 schließlich überwunden, und sobald das Ende 30 α der Feder 30 sich in Richtung gegen die Mittellinie des Kontaktarmes 22 zu bewegen beginnt, wird die Kraft der Feder 30 geringer, und das Federungsvermögen des Bimetallelementes 40 kombiniert sich mit dieser Wirkung, um eine Schnappbewegung der Schalterteile in die in F i g. 2 wiedergegebene Stellung hervorzurufen.

Bei der Auswahl des Bimetallelementes 40 und der Gelenkfeder 30 werden deren Federkonstanten und die Erwärmungsfähigkeit des Heizelementes 36 derart gewählt, daß die Reaktion der Gelenkfeder 30 sich einer Biegung des Bimetallelementes 40 in beiden Richtungen derart widersetzt, daß die beschriebene anfängliche Verschiebebewegung des Schalters nicht stattfinden kann, bis das Bimetallelement 40 in einem Ausmaß erhitzt ist, das nur durch volle Erregung des Heizelementes 35 erhalten werden kann, und daß der Schalter seine verschobene Stellung beibehält, obwohl das Bimetallelement 40 sich infolge einer Verminderung der Erhitzung des Heizelementes 35 auf ungefähr 50% der vollen Wärme abkühlt. Durch die dargestellte Ausführung kann das Relais wirksam als bistabiles Steuerelement arbeiten.

In dem Diagramm gemäß F i g. 5, bei welchem die senkrechte Achse die Kraft und die waagerechte Achse die Ablenkung bzw. die Biegung wiedergibt, sind die Kraft- und Biegecharakteristiken der Gelenkfeder 30 an dem bewegbaren Kontaktarm 22 durch eine voll ausgezogene Linie 60 und die Kraft- und die Biegecharakteristiken des Bimetallelementes 40 durch eine strichpunktierte Linie 61 wiedergegeben. Bei einem Zustand entsprechend einem Punkt A, bei dem das Relais vollständig enterregt ist, sind die Ablenkung bzw. die Biegung des Bimetallelementes 40, der Gelenkfeder 30 und des Gelenkhebels 25 durch Eingriff des Gelenkhebels 25 mit dem Anschlag 32 begrenzt. Bei einer Erregung des Heizelementes 35 mit halber Energie nimmt die von dem

Bimetallelement 40 über den Gelenkhebel 25 auf die Gelenkfeder 30 ausgeübte Kraft entsprechend der Verschiebung längs einer strichpunktierten Linie von dem Punktet zu dem PunktB zu, sie reicht jedoch nicht aus, um eine Bewegung des Gelenkarmes 25 und der Feder 30 hervorzurufen, und dementsprechend bleibt der Schalter bei Erregung mit halbei Energie in seiner ersten Arbeitsstellung stabil, in welcher der Kontakt 23 gegen den Kontakt 18 anliegt.

Bei Erregung des Heizelementes 35 mit voller Energie nimmt die Kraft des Bimetallelementes entsprechend einer Verschiebung längs einer strichpunktierten Linie von dem Punkt B zu dem Punkt C zu, und wenn die Kraft des Bimetallelementes 40 der Kraft der Gelenkfeder 30 an dem Punkt C gleich ist, wird der Gelenkhebel 25 von dem Anschlag 32 in Richtung gegen den Anschlag 33 gedreht, und die Kraft der Gelenkfeder 30 nimmt gemäß der ausgezogenen Linie 60 beschleunigt gegen Null ab, an welchem Punkt die Gelenkfeder 30 den bewegbaren Kontakt 23 in Eingriff mit dem festen Kontakt 16 drückt und der Gelenkhebel 20 sich gegen den Anschlag 33 legt. Diese Bewegungen sind mit einem Energieverbrauch durch das Bimetallelement 40 und einer entsprechenden Verringerung der Kraft des Bimetallelementes 40 verbunden, wie es durch den schrägen Verlauf der strichpunktierten Linie 61 von dem Punkt C zu dem Punkt D angedeutet ist. Danach führt eine Erregung des Heizelementes 35 mit voller Energie zu einem Anwachsen der Kraft in dem Bimetallelement 40 gemäß der Verschiebung längs einer strichpunktierten Linie von dem Punkt D zu dem Punkt E entsprechend einem Gleichgewichtszustand und ohne weitere Biegung.

Eine Verringerung der Erregung des Heizelementes 35 von Erregung mit voller Energie zu Erregung mit halber Energie führt zu einer entsprechenden Verringerung der Kraft des Bimetallelementes 40 entsprechend einer Verschiebung längs der strichpunktierten Linie von dem Punkt E zu dem Punkt F ohne jede Änderung der Biegung des Gelenkes, woraus ersichtlich ist, daß das Relais bei Erregung mit halber Energie auch in seiner zweiten Arbeitsstellung stabil ist, in welcher der Kontakt 23 gegen den Kontakt 17 anliegt. Bei vollständiger Enterregung des Heizelementes 35 kühlt sich das Bimetallelement 40 ab und übt eine zunehmende Kraft entsprechend einer Verschiebung von dem Punkt F zu dem Punkt G aus, an welchem die auf den Gelenkhebel 25 wirkende Kraft der Gelenkfeder 30 überwunden wird und schnell gegen Null geht, wenn der Gelenkhebel sich von dem Anschlag 33 in Richtung gegen den Anschlag 32 bewegt. Nachdem die wirksame Kraft der Gelenkfeder 30 durch Null hindurchgegangen ist, wie es durch die voll ausgezogene Linie 60 wiedergegeben ist, bewegt die Gelenkfeder 30 den bewegbaren Kontakt 23 schnell von dem Kontakt 16 zu dem Kontakt 17. Diese Bewegungen des Gelenkhebels 25, der Feder 30 und des bewegbaren Kontaktes 23 sind mit einer Bewegung des Bimetallelementes 40 und eines Energieverbrauchs dieses Elementes 40 verbunden, was zu einer Verringerung der von dem Bimetallelement 40 ausgeübten Kraft führt, wie es durch die schräge strichpunktierte, von dem Punkt G zu dem Punkt H verlaufende Linie angedeutet ist. Danach kühlt sich das Bimetallelement 40 ab, bis ein Gleichgewichtszustand erreicht ist, wobei die von dem Bimetallelement 40 ausgeübte Kraft entsprechend der Verschiebung von dem Punkt H zu dem Punkt A zunimmt, jedoch keine weitere Biegung hervorruft.

Zufolge der großen Hysteresisschleife, die von der Linie 61 beschrieben wird, welche die Kraft- und Biegecharakteristiken des Bimetallelementes 40 während eines vorbestimmten Arbeitskreislaufes beschreibt, und zufolge der unterschiedlichen Federkonstanten des Bimetallelementes 40 und der Gelenkfeder 30 wird eine beträchtliche Energiemenge in dem Bimetallelement 40 gespeichert, wenn es die zur Betätigung des Gelenkmechanismus notwendige Kraft entwickelt, und diese Energie wird vorteilhaft dazu verwendet, das Arbeiten des Gelenkschalters zu beschleunigen.

Durch die Erfindung wird ein verbessertes, elektrisch erregtes, wärmeempfindliches Relais geschaffen, welches bei Erregung mit halber Energie bistabil ist, bei welchem eine Kompensation von Änderungen der Umgebungstemperatur erfolgt, welches einstellbar ist, um eine erforderliche Betätigungstemperatur ohne eine vorbestimmte Erregungsenergie auszuwählen, und welches weiterhin kompakt, zuverlässig und gegen Stöße und Schwingungen widerstandsfähig ist.

Obgleich bei der beschriebenen Ausführungsform zwei feste Kontakte 16 und 17 vorgesehen sind, zwischen welchen der bewegbare Kontakt 23 arbeitet, können auch andere Kontaktanordnungen verwendet werden. Beispielsweise kann einer der festen Kontakte zur Verwendung des Relais als einpoliges Relais fortgelassen werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Wärmeempfindliches Relais mit einem an einem Träger angeordneten Gelenkschalter, der einen zwischen einer ersten und einer zweiten Arbeitsstellung bewegbaren Schaltarm, einen Gelenkhebel und eine Gelenkfeder zum Vorspannen des Schaltarmes in jeder der beiden Arbeitsstellungen aufweist, mit einem mit dem Gelenkhebel verbundenen Gelenkantriebsteil, der zum Betätigen des Gelenkschalters bewegbar ist, einem länglichen Bimetallelement, dessen eines Ende an dem Träger befestigt ist und dessen anderes Ende mit dem Gelenkantriebsteil verbunden ist, und mit einer elektrischen Widerstandsheizeinrichtung, die relativ zu dem Bimetallelement derart angeordnet ist, daß das Bimetallelement durch die abgestrahlte Wärme erhitzt wird und somit bei vorbestimmter Erhitzung und Abkühlung die Bewegung des Gelenkhebels hervorruft, dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkhebel(25) und der Schaltarm (22) um eine gemeinsame Achse schwenkbar angeordnet sind, Anschläge (32, 33) vorgesehen sind, um das Ausmaß der Schwenkbewegung des Gelenkhebels in entgegengesetzten Richtungen zu begrenzen, die Gelenkfeder (30) sich einer Bewegung des Gelenkhebels (25) von den Anschlägen weg mit einer vorbestimmten Kraft widersetzt, und daß die an dem Träger (11) befestigte elektrische Widerstandsheizeinrichtung (35) in einem gewissen Abstand dem Bimetallelement (40) zugeordnet ist, welches eine Federkonstante hat, die geringer als die Federkonstante der Gelenkfeder ist und welches keine Schwenkbewegung der Gelenkfeder hervor-

ruft, wenn die vorbestimmte Erhitzung oder Abkühlung nicht das volle Ausmaß erreicht.

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkhebel (25) eine Lagereinrichtung (26) zwischen seinen Enden aufweist, die an einem Schwenkstift (21) angelenkt ist, welcher an einem Ende in einer Bodenwand (lie) des Trägers (11) in einer zu der Bodenwand parallelen Ebene schwingbar befestigt ist, die Anschläge Widerlager (32, 33) aufweisen, die an der Bodenwand (11 e) gebildet sind und in den Weg des freien Endes des Gelenkhebels (25) vorstehen, um dessen Bewegung zu begrenzen, der Schaltarm (22) an einem Ende an dem Schwenkstift (21) angelenkt ist und sich zwischen den Widerlagern bis jenseits des Gelenkhebels erstreckt und eine längliche öffnung (22 α) aufweist, durch welche das genannte Ende des Gelenkhebels hindurchgeht, zwei im Abstand voneinander befindliche Anschläge (14 b, ISb) an der Bodenwand (lie) befestigt sind, zwischen welchen sich der Schaltarm bewegt und welche die Bewegung des Armes um seinen Schwenkpunkt begrenzen, die Gelenkfeder (30) mit ihrem einen Ende an dem freien Ende des Gelenkhebels angelenkt und mit ihrem anderen Ende mit dem Schaltarm an einem Ende von dessen länglicher Öffnung verbunden ist, der Gelenkhebel ein Segment (25 b) aufweist, das sich über das geschwenkte Ende des Schaltarmes hinauserstreckt und nahe einer Stirnwand (lic) des Trägers (11) endigt, der Gelenkantriebsteil (42) sich quer zu dem Ende des Segments (256) erstreckt und eine öffnung (42 b) aufweist, welche den Endteil des Segments des Gelenkhebels aufnimmt, ein weiteres Bimetallelement (50) vorgesehen ist, das sich in bekannter Weise mit dem ersten Bimetallelement allgemein parallel zu dem Gelenkhebel und dem Schaltarm erstreckt und auf den Außenseiten der Widerlager (32, 33) bzw. Anschläge (44) an der genannten einen Stirnwand angeordnet ist und mit dem Antriebsteil im Eingriff steht, um diesen im Eingriff mit den Bimetallelementen und dem Gelenkhebel zu halten.

3. Relais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende des zweiten Bimetallelementes (50) mittels einer einstellbaren Einrichtung (51, 55) an dem Träger (11) befestigt ist, die einstellbare Einrichtung einen U-förmigen Teil aufweist, von dem ein Schenkel an dem zweiten Bimetallelement und der andere Schenkel an dem Träger befestigt ist, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist zum einstellbaren Spreizen der Schenkel des U-förmigen Teiles, um die von dem zweiten Bimetallelement über den Antriebsteil auf das erste Bimetallelement ausgeübte Kraft zu ändern.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 077 333.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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