DE1271261B - Heat sensitive relay - Google Patents
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- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H61/00—Electrothermal relays
- H01H61/02—Electrothermal relays wherein the thermally-sensitive member is heated indirectly, e.g. resistively, inductively
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Description
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
Int. CL: Int. CL:
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Auslegetag:Number:
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HOIhHOIh
Deutsche KL: 21g-4/04 German KL: 21g -4/04
P 12 71 261.7-33
8. April 1964
27.Juni 1968P 12 71 261.7-33
April 8, 1964
June 27, 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.The invention relates to a heat-sensitive relay, in which heat generated by a relatively weak control current is generated, causes a bimetal part of a pivot switch operated alternately between a first and a second position to generate relatively strong currents to control, as they are required for example for electric motors.
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.It is a bimetal thermal relay with momentary switching by means of an unstable equilibrium snapping tilting device known, the tilting device being cantilevered with the bimetal spring connected is. A working spring running approximately parallel to the bimetal spring serves as the tilting device resiliently against a displaceable approximately at right angles to it, articulated with it and with the bimetallic spring connected bracket presses, arranged between the bracket and the working spring, a joint piece is, preferably in the form of a curved compression spring.
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.In this design, the working spring can be deflected so far that the contact pressure the number of contacts is considerably reduced and, in extreme cases, the contact is even canceled. Such Displacements can occur with usually high heating voltages.
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.The invention is based on a heat-sensitive relay with one arranged on a carrier Articulated switch, which has a switching arm that can be moved between a first and a second working position, a link lever and a link spring for biasing the switch arm in each of the two Has working positions, with a joint drive part connected to the articulated lever, which is used for Operating the articulated switch is movable, an elongated bimetal element, one end of which is attached is attached to the carrier, and the other end is connected to the articulation drive part, and mil an electrical resistance heating device, which is arranged relative to the bimetal element in such a way is that the bimetal element is heated by the radiated heat and thus at a predetermined heating and cooling causes the articulated lever to move.
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 RelaisAccording to the invention, such a relay is characterized in that the articulated lever and the Switching arm are arranged schwenkbai about a common axis, stops are provided to the To limit the amount of pivoting movement of the articulated lever in opposite directions, use the articulated spring movement of the articulated lever away from the stops with a predetermined force Heat sensitive relay
Anmelder:Applicant:
Ranco Incorporated, Columbus, Ohio (V. St. A.)Ranco Incorporated, Columbus, Ohio (V. St. A.)
Vertreter:Representative:
Dr. E. Wiegand und Dipl.-Ing. W. Niemann,Dr. E. Wiegand and Dipl.-Ing. W. Niemann,
Patentanwälte, 2000 Hamburg 50, Königstr. 28Patent Attorneys, 2000 Hamburg 50, Königstr. 28
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Jerome Lee Lorenz, Columbus, Ohio (V. St. A.)Jerome Lee Lorenz, Columbus, Ohio (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:Claimed priority:
V. St. v. Amerika vom 10. April 1963 (271898)V. St. v. America April 10, 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.opposes, and that the electrical resistance heating device attached to the carrier to a certain extent Distance is assigned to the bimetal element adjacent, which has a spring constant that is lower than the spring constant of the hinge spring and which is no pivoting movement of the hinge spring when the predetermined heating or cooling does not reach its full extent.
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.The invention achieves, among other things, that the movement of the joint mechanism in such a way is limited that there is no excessive deflection of the movable parts, which leads to a reduced Contact point of the contacts would lead, through which in turn the size of the switch Currents would be adversely affected. Such a large deflection is particularly disadvantageous for devices which should control relatively strong currents, such as those for electric motors in cooling systems required are.
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.Another advantage of the invention consists in the special joint arrangement that the mass of the joint balances the mass of the bimetal so that the relay can withstand bumps and blows is relatively insensitive.
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 zweiteThe heat sensitive relay according to the invention can work as a bistable control element, wherein by energizing the relay to different heat levels according to the changes in the to be controlled conditions or states a large margin is obtained. The switch arm of the Relay remains in the first working position when the relay is energized with half energy, while it is at Excitation of the relay with full energy in the second
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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 istWorking position is moved. The switching arm remains V-shaped extension 25 c provided, which protrudes through in the second working position when the excitation through a central opening 22 α in the contact arm 22 of the relay to an excitation with half energy through down. The angle of the return is carried out, and it returns to its first extension 25 c serves as a seat for the free end 30 a working position back when the excitation energy to 5 of a curved spring tongue 30, which is returned from the mid-point or close to zero. leren part of the contact arm 22 is punched out
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.One embodiment of the invention will gradually move from a location near contact 23 in FIG standing on the basis of the drawing, for example, the opening 22 a of the contact arm 22 extends. the purifies. curved tongue 30 serves as a hinge spring.
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 alsF i g. 1 is a side view of a thermosensitive from the bottom wall 11a of the case 11 Relays, on which the invention is embodied, stretch two at a lateral distance from one another is; located projections 32 and 33 upwards, which as
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 ausgezogenenF i g. Figure 2 is an enlarged scale showing stops showing movement of the hinge-sectional view according to line 2-2 of FIG. 1; poor 25 between one in F i g. 7 with extended
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 wiedergegebenenFig. 3 is a perspective view of the relay 15 lines and one with broken lines as indicated Fig. 1, wherein the cover and the reverse position limit. When the articulated arm 25 Stand heater are shown removed; shown in solid lines
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 desFigure 4 is a sectional view taken along line 4-4 of the position where the tip of the extension lies Fig. 2; 25c of the articulated arm 25 above the center line of the
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 KontaktFig. 5 is a graphic representation of the force 20 contact arm 22, and the hinge spring 30 causes and deflection characteristics of the relay. that the contact 23 against the fixed contact
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 demThe embodiment shown in the drawing is applied. When the articulated arm 25 is rotated in the clock shape of the invention, a bistable heat-pointing direction around the pivot pin 21 in the direction of the sensitive relay 10, which is a dielectric material consisting of a suitable position indicated by broken lines, becomes the contact 23, when the end 30 α of Gesenrlichen has right-angled housing 11, the steering spring30 reaches the opposite side of the vertical side walls 11a and 11b , front contact arm 22, by the force of the walls lic and 11d, a bottom wall and steering spring 30 moved with a snap action from the contact of a 17 lying opposite the bottom wall to the contact 16. Lid 12 is provided. The cover 12 is two-dimensional. To be actuated by a predetermined Steuerder bottom wall 11 e are two conductor members 14 and 15 flow in a resistive heating element 35. This fixed, which reciprocates through the bottom wall 11 e heating element 35 comprises a core 36 hitzebeständurcherstrecken and DIGEM on the outside of the housing material , for example mica, which ends at 11 in terminals 14 a and 15 a for connection to 35 opposite ends through connector parts 37 a circuit to be controlled. The inner and 38 is supported, which extend through the cover 12 ends of the conductor parts 14 and 15 at a distance upwards. A parallel sections 14 b, for example, located from one another and formed from nickel-chromium wire, wound on 15 δ on which core 36 located at a distance from one another and arranged on opposing fixed contacts 16 and 17, 40 ends connected to the connection parts 37 and 38 are. On the outer surface of the bottom wall 11e is generated heat as a function of a rivet 20 extending through the rivet 20, which extends through the bottom wall by means of a control current applied through the bottom wall, connecting parts 37 and 38. which ends in a terminal 18a. metal force element 40 arranged, which on the
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.The inner end of the rivet 20 (FIG. 4) is fastened at 45 one end to a support 41. The free one is provided with an axial bore in which one end of the active bimetal element 40 has a part 40a which tapers onto a vertical pivot pin 21 with a press fit and which is loosely taken in an opening 42a. One end is received on the pin 21, which is articulated to one end of the transversely movable contact arm 22, the arranged articulated drive part 42 of which is formed, the other end carries a double contact 23, which is advantageously formed from insulating material. see the stationary contacts 16 and 17 moved. The articulated drive part 42 has a second opening to allow control circuits 42 &, via the arm 22, to be loosely received in which a tapered end part 25 d of the between the connection 18 a and each of the articulated arm 25 is loosely received is. The joint connections 14 a and 15 a to close. drive part 42 is at the ends 40 a and 25 d through the contact arm 22 is located around the pivot pin 21 55 at a lateral distance, held upwards by means of a bearing parts 44 when moving over the center line, against which it moves freely acting joint, around the Kon- is movable back and forth.
takt 23 mit Schnappwirkung in entgegengesetzter Diejenige Seite des aktiven Bimetallelementes 40,clock 23 with snap action in the opposite direction That side of the active bimetal element 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 derDirection between the contacts 16 and 17, which postpone a larger coefficient of expansion. The snap joint has an articulated arm 60, is facing the heating element 35, so that 25, which is formed from sheet metal and is caused laterally by energizing the heating element 35 Approaches located at a distance from one another or that the free end of the bimetal element 40 Has bearing parts 26, which are at opposite to the joint drive part 42 in one direction Moved sides of the movable contact arm 22 arranged in which a movement of the articulated arm are and have openings through which the 65 25 moves clockwise and thus a movement of the Pivot pin 21 extends therethrough. The bearing parts 26 of the contact 23 from the fixed contact 17 to are located between the ends 25 a and 25 & of the fixed contact 16 is caused. Articulated arm 25, and the end 25 a is with a By cooling the bimetal element 40 after
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.Switching off the control current is a movement of the joint drive part 42 in the opposite direction Direction caused so that a rotation of the articulated arm 25 counterclockwise and thus a movement of the contact 23 to the position shown in solid lines on the contact 17 is effected.
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.In order to compensate for the effect of the ambient temperature on the active bimetal element 40 a second bimetal element 50 is provided, one end of which on a leg 51 α of an adjustable U-shaped carrier 51 is attached and the free end of which has a tapered part 50 a, which is received in an opening 42 c in the joint drive part 42. The compensation bimetal element 50 lies in a plane which is at a distance from and parallel to the plane of the bimetal element 40 runs, and that side of the bimetal element 50 which has a greater coefficient of expansion has, is arranged on the outside, so that the acting on the bimetal element 50 result from changes in ambient temperature The resulting forces cancel the corresponding forces acting on the bimetal element 40 by the bimetal element 50 over the joint drive part 42 counteracts the bimetal element 40.
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.The adjustable U-shaped support 51 for the ambient temperature changes compensating bimetal member 50 has a second leg 516, which is b to the Gehäusehmterwand 11 parallel and having inwardly directed neck 51c illustrated the as at 52, with the bottom wall 11 e of the housing 11 is riveted. In an opening in the leg 51 b an adjusting screw is threadably received 54, the end of which α lays against the leg 51st The head 54 α of the screw 54, which is expediently provided with a screwdriver slot, is accessible through an opening 55 provided in the housing wall 11 b. The screw 54 can be moved along b in the leg 51 to the angular position of the biased leg 51a with respect to the leg 51 to change b.
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.By changing the angular position of the leg 51a with respect to the leg 51 δ, the on the active bimetal element 40 acting force of the compensation bimetal element 50 can be changed, to select the temperature or the predetermined excitation energy at which the bimetal element 40 developed sufficient force to operate the hinge switch. Accordingly The compensation bimetallic element 50 serves a dual purpose, namely it serves both as a compensation element as well as a load adjustment spring.
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.The bimetal element 40 is resilient in the manner of a leaf spring and is chosen such that it is a Has a spring constant which is noticeably smaller than the spring constant of the hinge spring 30. Through this Selection of the relative spring constant results in an advantageous effect of the forces in Operate the relay as described below.
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.When the parts of the relay are in the position shown in FIG. 2 are the position shown, the hinge spring 30 not only presses the contact arm 22 against the fixed contact 17, but it also presses the lever 25 counterclockwise, its line of force lying above a line that runs through the pivot points 21 and 25 d of the lever 25 , whereby it resiliently resists an upward movement of the drive part 42. When the drive part 42 tends to rise as a result of the action of the bimetal element 40 and overcomes the downward force component of the force exerted by the spring 30, the lever 25 begins to rotate clockwise. Here, the hinged end 30 a of the spring 30 moves in the direction of a line that runs through the pivot points 21 and 25 d and the center line of the arm 22, whereby the component of the force of the spring 30 acting on the arms 22 and 25 is reduced directly is, so that together with the suspension of the bimetallic element 40, a snap movement of the switching mechanism is brought about in its reverse position, in which the end 25 c rests on the stop 33. In this position, the end 30 a of the spring 30 is below the center line of the contact arm 22 and also below a line running through the pivot points 21 and 25 d of the lever 25, so that the spring 30 not only moves the arm 22 against the fixed contact 16 , but also presses the lever 25 clockwise about the pivot point 21 and a downward movement of the drive part 42 resists. When the bimetal element 40 cools down and presses the drive part 42 resiliently downwards, the opposing force of the lever 25 acting on the drive part 42 is finally overcome, and as soon as the end 30 α of the spring 30 moves towards the center line of the contact arm 22 begins to move, the force of the spring 30 is less, and the resilience of the bimetal element 40 combines with this effect to a snap movement of the switch parts in the in FIG. 2 to cause the position shown.
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.When selecting the bimetal element 40 and the Articulated spring 30 are their spring constants and the heating capacity of the heating element 36 in such a way chosen that the reaction of the hinge spring 30 is a bending of the bimetal element 40 in both Opposes directions in such a way that the described initial sliding movement of the switch does not can take place until the bimetal element 40 is heated to an extent that can only be achieved by fully energizing the Heating element 35 can be obtained and that the switch maintains its shifted position, although the bimetal element 40 is due to a reduction in the heating of the heating element 35 to approximately 50% of the full heat cools down. Due to the design shown, the relay can be effective as a bistable Control work.
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 demIn the diagram according to FIG. 5, in which the vertical axis represents the force and the horizontal axis represents the deflection or the bending, the force and bending characteristics of the hinge spring 30 on the movable contact arm 22 are indicated by a solid line 60 and the force and the bending characteristics of the bimetal element 40 represented by a dash-dotted line 61. In a state corresponding to a point A, at which the relay is completely de-energized, the deflection or bending of the bimetal element 40, the articulated spring 30 and the articulated lever 25 are limited by the engagement of the articulated lever 25 with the stop 32. When the heating element 35 is energized with half the energy, it decreases from the
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. Bimetal element 40 via the articulated lever 25 on the articulated spring 30 force corresponding to the displacement along a dash-dotted line from the dot to the point B , but it is not sufficient to cause a movement of the articulated arm 25 and the spring 30, and accordingly remains the When energized with half the energy, the switch is stable in its first working position, in which the contact 23 rests against the contact 18.
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.When the heating element 35 is energized with full energy, the force of the bimetal element increases according to a displacement along a dot-dash line from the point B to the point C , and when the force of the bimetal element 40 is equal to the force of the hinge spring 30 at the point C, becomes the articulated lever 25 is rotated by the stop 32 towards the stop 33, and the force of the articulated spring 30 accelerates towards zero according to the solid line 60, at which point the articulated spring 30 presses the movable contact 23 into engagement with the fixed contact 16 and the articulated lever 20 rests against the stop 33. These movements are associated with an energy consumption by the bimetal element 40 and a corresponding reduction in the force of the bimetal element 40, as is indicated by the oblique course of the dash-dotted line 61 from point C to point D. Thereafter, energizing the heating element 35 with full energy leads to an increase in the force in the bimetal element 40 according to the displacement along a dot-dash line from the point D to the point E corresponding to a state of equilibrium and without further bending.
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.A reduction in the excitation of the heating element 35 from excitation with full energy to excitation with half energy leads to a corresponding reduction in the force of the bimetal element 40 corresponding to a displacement along the dash-dotted line from the point E to the point F without any change in the bending of the joint, from which it can be seen that when the relay is energized with half energy, it is also stable in its second working position in which the contact 23 rests against the contact 17. When the heating element 35 is completely de-energized, the bimetal element 40 cools down and exerts an increasing force corresponding to a shift from point F to point G, at which the force of the articulated spring 30 acting on the articulated lever 25 is overcome and quickly approaches zero, when the articulated lever moves from the stop 33 towards the stop 32. After the effective force of the hinge spring 30 has passed through zero, as shown by the solid line 60, the hinge spring 30 moves the movable contact 23 quickly from the contact 16 to the contact 17. These movements of the hinge lever 25, the spring 30 and the movable contact 23 are associated with a movement of the bimetal element 40 and an energy consumption of this element 40, which leads to a reduction in the force exerted by the bimetal element 40, as shown by the oblique dash-dotted line extending from the point G to the point H. is indicated. The bimetal element 40 then cools down until a state of equilibrium is reached, the force exerted by the bimetal element 40 increasing in accordance with the displacement from the point H to the point A , but not causing any further bending.
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.As a result of the large hysteresis loop described by line 61, which shows the force and Describes bending characteristics of the bimetal element 40 during a predetermined working cycle, and due to the different spring constants of the bimetal element 40 and the hinge spring 30, a considerable amount of energy is generated stored in the bimetal element 40 when it is necessary to actuate the hinge mechanism Force is developed, and this energy is advantageously used to keep the joint switch working accelerate.
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.The invention provides an improved, electrically energized, heat sensitive relay, which is bistable when excited with half energy, in which a compensation for changes in the Ambient temperature takes place, which is adjustable to a required operating temperature without select a predetermined excitation energy, and which continues to be compact, reliable and against Is resistant to shocks and vibrations.
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.Although two fixed contacts 16 and 17 are provided in the embodiment described, between which the movable contact 23 operates, other contact arrangements can also be used will. For example, one of the fixed contacts can be used to use the relay as a single pole relay be omitted.
Claims (3)
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 077 333.Considered publications:
German interpretative document No. 1 077 333.
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