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Schalteinrichtung Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung für
thermoelektrische, hydraulische, pneumatische od.dgl. Schalter, insbesondere für
Temperaturregler und Temperaturbegrenzer mit Thermobimetallschnappscheiben, mit
einem Schaltkopf, in dem sich mindestens ein beweglicher Kontakt befindet, der auf
einem Kontaktträger angeordnet ist, der über einen aus dem Schatkopf hinausgeführten,
gegebenenfalls mit der Thermobimetallschnappscheibe in kraftschlüssiger Verbindung
stehenden Bolzen betätigbar ist.
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Insbesondere bei thermoelektrischen Schaltern wird im allgemeinen
für die Konakte des elektrischen Stromkreises ein Schaltkopf vorgesehen, der als
solcher in ein Blechgehäuse eigesetzt ist, in dem beispielsweise eine Thermobimetallschnappscheibe
angeordnet ist, die über einen Betätigungsbolzen auf die Kontaktanordnung einwirkt.
Der Betätigungsbolzen überträgt die Bewegung der Thermobimetallschnappscheibe auf
den einen beweglichen Kontakt tragenden Kontaktträger, der meist als Kontaktfeder
ausgebildet wurde, die mit ihrem dem beweglichen Kontakt abewandten Ende fest am
Schaltkopf befestigt war. Diese bekannten thermoelektrischen Schalter dienten als
Temperaturregler, wobei bei Erreichen einer durch die Thermobimetallschnappscheibe
gegebenen
Schalttemperatur der bezügliche Stromkreis unterbrochen
bzw. in Sonderfällen geschlossen wurde. Nachteilig ist bei diesen Schaltern, daß
deren Herstellung zahlreiche Arbeitsschritte erforderte, die den Zusammenbau kompliziert
und kostspielig gestalteten. Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Schalteinrichtungen
liegt aber darüber hinaus darin, daß bei Überlastungen der bewegliche Kontakt mit
den ihm zugehörigen festen Kontakt verschweißen kann und daß demzufolge der bewegliche
Kontakt nach Erreichen der Schalttemperatur nicht vom festen Kontakt abgehoben wird.
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Da in diesem Palle auch nach Erreichen der Schalttemperatur der Stromkreis
der zugehörigen Heizvorrichtung nicht unterbrochen wird, ergibt sich nicht nur die
Gefahr einer Beschädigung der Heizvorrichtung, sondern auch eine durch Überhitzung
bedingte Brand- und Explosionsgefahr. Um das zu vermeiden, werden meistens eigene
Schalt einrichtungen vorgesehen, die der eperaturbegrenzung dienen und die bei Erreichen
einer vorgegebenen oberhalb der Schalttemperatur des i0emperaturreglers liegenden
Grenztemperatur einen Kuhekontakt öf£nen, der in Xeihe mit dem Kontakt des Temperaturreglers
geschaltet war. Im Prinzip waren die der Temperaturbegrenzung dienenden 3chalteinrichtungen
ähnlich den der Temperaturregelung dienenden Schaltern aufgebaut, wobei im wesentlichen
lediglich die Thermobimetallschnappscheibe für die Ternperaturbegrenzung für eine
höhere Schalttemperatur dimensioniert wurde als die Thermobimetallschnappscheibe
für die Temperaturregelung. Wenn auch der der Temperaturbegrenzung dienende Schalter
im Hinblick darauf, daß er relativ selten in Funktion tritt, einfacher und billiger
ausgeführt sein kann als der der Temperaturregelung dienende Schalter, so stellt
die Verwendung zweier Schalter auch bei einem Zusammenbau in einem einzigen Gerät
doch einen erheblichen, viel Raum beanspruchenden Aufwand dar. Da ferner trotz Unterbrechung
des Stromkreises durch den Temperaturbegrenzungsschalter eine gegebenenfalls
vorhandene
Verschweißung der Kontakte des Temperaturreglers nicht behoben wird, wurden diese
Schalter, soferne keine Maßnahmen vorgesehen waren, die Schweißstelle zu trennen,
unbrauchbar und mußten durch neue Schalter ersetzt werden.
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Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Schalteinrichtung zu schaffen,
durch die nicht nur der Aufbau von Temperaturreglern od.dgl. trotz kleiner Dimensionen
alleine wesentlich vereinfacht wird, sondern durch die es auch ermöglicht wird,
ohne wesentlichen Mehraufwand an Material und Arbeitszeit einen Temperaturregler
mit einem Temperaturbegrenzer zu einem Gerät zusammenzubauen, das praktisch nicht
mehr Platz beansprucht als ein Temperaturregler alleine.
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Erfindungsgemäß ist der Kontaktträger als Kontaktbrücke ausgebildet,
die im Ruhezustand einerseits an ihren beiden Enden auf je einer Lagerungsstelle
aufruht und anderseits unter der Kraft einer Feder steht, die die Kontaktbrücke
gegen die Lagerungsstellen drückt, wobei der Bolzen der Kraft der Feder entgegenwirkend
an der Kontaktbrücke angreift und die Angriffstelle der Feder zwischen der Angriffsstelle
des Bolzens und dem einen Ende der Kontaktbrücke liegt.
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Wird auf den Bolzen ein Druck ausgeübt, so wird zunächst jenes Ende
der Kontaktbrücke abgehoben, das an dem Teil der Kontaktbrücke liegt, an dem die
Feder nicht angreift. Das andere Ende rulit unter der Kraft der Feder auf seiner
Lagerungsstelle, an der zunächst die Schwenkstelle der Kontaktbrücke liegt. Ist
für das abgehobene Ende der Kontaktbrücke ein Anschlag vorgesehen, so schlägt bei
weiterem Druck auf den Bolzen das von seiner Lagerungsstelle abgehobene Ende der
Kontaktbrücke an dem Gegenlager an, das bei fortgesetztem Druck mit dem Bolzen die
Rolle als Schwenkstelle übernimmt, so daß auch das andere Ende der Kontaktbrücke
von seiner Lagerungsstelle
abgehoben wird. Es ist ersichtlich,
daß die erfindungsgemäße Schalteinrichtung besonders vorteilhaft für Schalter verwendbar
ist, die sowohl der Temperaturregelung als auch der Temperaturbegrenzung dienen.
Das zuerst abgehobene Ende der Kontaktbrücke dient dabei als Temperaturregelkontakt,
das andere Ende der Kontaktbrücke als Temperaturbegrenzungskontakt.
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Vorteilhafterweise ist zumindest das der Feder benachbarte Ende der
Kontaktbrücke zwischen der einen Lagerungsstelle und einem Anschlag angeordnet.
Im Falle einer Verschweißung des an sich zuerst abzuhebenden Endes der Kontaktbrücke
wird der Schwerpunkt der Kontaktbrücke an dieses Ende verlegt und das andere Ende
zuerst abgehoben. Wird die Verschweißung nicht schon bei der eintretenden Verschwenkung
abgerissen, so schlägt das von seiner Lagerungsstelle abgehobene Ende der Kontaktbrücke
an seinem Anschlag an. Bei weiterem Druck auf den Bolzen übernimmt dieser Anschlag
die Punktion der Schwenkstelle, so daß jetzt bei weiterem Druck mit Sicherheit die
Verschweißung abgerissen wird. Darüber hinaus ergibt sich der Vorteil, daß durch
die starke Kontaktreibung ein Heilprozeß an der Verschweissungsstelle herbeigeführt
wird.
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Zweckmäßigerweise ist die Feder zwischen der Kontaktbrücke und einem
aus dem Schaltkopf herausgeführten Wiedereinschaltknopf angeordnet. Durch diese
Maßnahme kann der Schalter von Hand eingeschaltet werden, wenn zufolge einer entsprechend
hohen Temperatur das eine oder beide Enden der Kontaktbrücke von ihren Lagerstellen
abgehoben sind.
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Als Feder kann eine Druck- oder Zugfeder, eine Schraubenfeder, eine
Spiralfeder od.dgl. Anwendung finden.
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Vorteilhafterweise ist aber eine Blattfeder vorgesehen, die nach
einer Weiterbildung der Erfindung zumindest angenähert die Länge der Kontaktbrücke
besitzt und
eine zwei verschieden lange Arme bildende Knickstelle
aufweist, mit der sie an der Kontaktbrücke lose, jedoch kraftschlüssig aufruht.
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Für die Ausgestaltung der Erfindung als Temperaturregler und Temperaturbegrenzer
steht zweckmäßigerweise das aus dem Schaltkopf herausgeführte Ende des Bolzens mit
einer Thermobimetallschnappscheibe in kraftschlüssiger Verbindung und ist durch
eine Ausnehmung einer zweiten Thermobimetallschnappscheibe hindurchgeführt, wobei
der Bolzen eine im Ruhezustand von der zweiten Thermobimetallschnappscheibe distanzierte
Schulter aufweist, mit der die zweite Thennobimetallschnappscheibe zusat.menwirkt.
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Zweckmäßigereise ist die Schalttemperatur der ersten Dhermobimetallschnappscheibe
niedriger als die Schalttemperatur der zweiten Therniobimetallschnappscheibe, wobei
die erste Thermobimetallschnappscheibe der Betätigung des beweglichen, als Temperaturregelkontakt
arbeitenden, an dem einen Ende der Kontaktbrücke angeordneten Schaltkontaktes und
die zweite Thermobimetallschnappscheibe der Betätigung des anderen, als Temperaturbegrenzungskontakt
arbeitenden Endes der Kontaktbrücke dient.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der Zeichnung,
in der u.a. ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist.
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Fig.l zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Schalteinrichtung mit
einer Druckfeder, Fig.2 mit einer Zugfeder, Fig.3 mit einer einarmigen Blattfeder
und Fig.4 ein wusSührungsbeispiel einer Schalteinrichtung mit einem Temperaturregel-
und mit einem Temperaturbegrenzungskontakt.
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In Fig.1 ist schematisch ein Kontaktträger im Ruhezustand dargestellt,
der als Kontaktbrücke 1 ausgebildet
ist. Jedes der beiden Enden
2,3 des Kontaktträgers 1 ruht auf einer Lagerungsstelle 4,5 auf, von denen jede
einen festen Kontakt 6,7 trägt, dem gegenüber je ein beweglicher Kontakt 8,9 angeordnet
ist, die an den Enden 2,3 der Kontaktbrücke 1 befestigt sind. Unter der Kraft der
Druckfeder 10 wird die Kontaktbrücke 1 mit ihren beweglichen Kontakten 8,9 gegen
die festen Kontakte 6,7 in Richtung des Pfeiles 11 gedrückt. In umgekehrter Richtung
greift in der Richtung des Pfeiles 12 ein Bolzen an der Kontaktbrücke 1 an. Die
Angriffstelle der Druckfeder 10 liegt zwischen d er Angriffstelle des Bolzens und
dem einen Ende 2 der Kontaktbrücke 1. Das der Druckfeder 10 abgewandte Ende 3 der
Kontaktbrücke 1 ist zwischen der Lagerungsstelle 5 und einem Anschlag 13 angeordnet.
Die festen Kontakte 6,7 sind mit Anschlußfahnen 14,15 verbunden.
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wira auf die Kontaktbrücke 1 in Richtung des Pfeiles 12 eine Kraft
ausgeübt, so wird die Kontaktbrücke 1 entgegen der Kraft der Feder 10 um die Berührungsstelle
der Kontakte 6,8 entgegen dein Uhrzeiger verschwenkt, wodurch der bewegliche Kontakt
9 vom festen Kontakt 7 abgehoben wird, bis das Ende 3 der Kontaktbrücke 1 am Anschlag
13 anschlägt. Hierauf wird die Schwenkachse von der Berührungsstelle der Kontakte
6,8 an die Berührungsstelle des Endes 3 der Kontaktbrücke 1 mit dem Anschlag 13
verlagert, was zur Folge hat, daß der bewegliche Kontakt 8 vom festen Kontakt 6
abgehoben wird. Bei Fortfall der in Richtung des Pfeiles 12 wirkenden Kraft nimmt
die Kontaktbrücke 1 unter der Kraft der Feder 10 wieder die in Fig.1 dargestellte
Ruhelage ein.
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Ist der bewegliche Kontakt 9 mit dem festen Kontakt 7 verschweißt,
so liegt die Schwenkachse nicht an der Berührungsstelle der Kontakte 6,8, sondern
an jener der verschweißten Kontakte 7,9. Unter Einwirkung einer in Richtung des
Pfeiles 12 wirkenden Kraft wird somit zunächst der bewegliche Kontakt 8 vom festen
Kontakt 6 abgehoben. Soferne die Verschweißung der Kontakte 7,9 nicht schon durch
die
Schwenkbewegung und das durch die Druckfeder 10 ausgeübte Drehmoment aufgerissen
wird, schlägt das Ende 2 der Kontaktbrücke 1 bei Portwirken der in Richtung des
Pfeiles 12 wirkenden Kraft an dem die Druckfeder 10 abstützenden Anschlag 16 an,
worauf die Verschweißung der Kontakte 7,9 durch Verschwenken um die Stelle des Anschlages
des Endes 2 der Kontaktbrücke und durch das durch die Druckfeder 10 ausgeübte Drehmoment
mit Sicherheit beseitigt wird.
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Bei dem in Fig.2 dargestellten Beispiel ist anstelle der Druckfeder
10 eine Zugfeder 17 vorgesehen. Die Funktion entspricht völlig der anhand des Beispiels
nach Sir.1 dargelegten Funktion, was auch für das Beispiel nach Fig.3 gilt, bei
dem als Feder eine Blattfeder 18 vorgesehen ist, die einerseits an dem Anschlag
13 befestigt ist und anderseits gegen das Ende 2 der Kontaktbrücke 1 drückt.
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In Fig.4 ist ein Ausführungsbeispiel eines Schalters mit zwei Thermobimetallschnappscheiben
dargestellt, der sowohl als Temperaturregler als auch als Temperaturbegrenzer funktioniert.
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Die Kontaktbrücke 1 trägt an ihrem einen Ende einen beweglichen Kontakt
9 und weist an ihrem anderen Ende eine Kröpfung 19 auf, die im Ruhezustand auf der
Lagerungsstelle 4 aufruht und den Temperaturbegrenzungskontakt bildet. Der bewegliche
Kontakt 9 ruht im Ruhezustand auf der Lagerungsstelle 5 auf und bildet den Temperaturregelkontakt.
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Die Lagerungsstellen 4,5 sind aus elektrisch leitendem Naterial. Die
Lagerungsstelle 5 steht mit einer Anschlußfahne 15 und die Lagerungsstelle 4 mit
einer Anschlußfahne 14 in elektrisch leitender Verbindung. Auf die Kontaktbrücke
1 drückt außermittig eine geknickte Blattfeder, die zwei verschieden lange Arme
20,21 aufweist und lose auf der Kontaktbrücke 1 aufruht. Sie ist mit einer Klammer
22, die gegebenenfalls auch aus einem Stück mit der Kontaktbrücke 1 bestehen kann,
lediglich gegen eine Verschiebung gesichert.
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Die Enden der Arme 20,21 stützen sich an Anschlägen 13,16
ab,
die an einer Stützplatte 23 befestigt sind, die mit einem Wiedereinschaltknopf 24
verbunden ist.
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Das gesamte Kontaktsystem ist in einem aus Isoliermaterial bestehenden
Schaltkopf 25 untergebracht, der an seiner Unterseite mit einer Isolierpiatte 26
abgedeckt ist. Um den Rand 27 des Schaltkopfes 25 ist eine aus Metall bestehende
Kappe 28 gebördelt, in der zwei Thermobimetallschnappscheiben 29,30 angeordnet sind,
die auf Schultern 31,32 der Kappe 28 aufruhen. Die das Durchschnappen der Thermobimetallschnappscheiben
29 bewirkende Temperatur liegt unter der Temperatur, die das Durchschnappen der
Thermobimetallschnappscheibe 30 bewirkt.
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Die Thermobimetallschnappscheibe 29 wirkt mit einem Bolzen 31 zusammen,
der sich durch Bohrungen der gontaktbrücke 1 und der Blattfeder 20,21 sowie durch
eine Bohrung der Stützplatte 23 in eine Ausnehmung 32 des Wiedereinschaltknopfes
24 erstreckt, der durch eine Bohrung im Schaltkopf 25 nach außen geführt ist.
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Der Bolzen 31 weist zur Bildung zweier Schultern 33,34 einen Bund
35 auf, wobei die Schulter 33 mit der Thermobimetallschnappscheibe 30 und die Schulter
34 mit der Kontaktbrücke 1 zusammenwirkt, zu welchem Zwecke diese eine Kröpfung
36 aufweist.
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Der Wiedereinschaltknopf 24, die Abstützplatte 23, die Blattfeder
20,21 und die Kontaktbrücke 1 sind ebenso wie der Bolzen 31 in Richtung der Längsachse
desselben beweglich.
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Zur Justierung der Kontakte weisen d er Schaltkopf 25, die Blattfeder
20 und die Abstützplatte 23 Bohrungen 37,38 auf, durch die Werkzeuge hindurchgeführt
werden können.
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In dem in Fig.4 dargestellten Ruhezustand ist ein an die Anschlußfahnen
14,15 angeschlossener elektrischer Stromkreis über die leitenden Lagerungsstellen
4,5
und die sie verbindende Kontaktbrücke 1 geschlossen, wodurch
beispielsweise ein an diesen Stromkreis angeschlossener elektrischer Heizkörper
beheizt wird, in dessen Umgebung der in Fig.4 dargestellte Schalter angeordnet sei.
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Erreicht die Raumtemperatur jenen Wert, bei dem die Thermobimetallschnappscheibe
29 durchschnappt, so wird der Kontakt 9 über die auf die Kontakt brücke 1 wirkende
Schulter 34 des Bolzens 31 von seiner Lagerungsstelle 5 abgehoben, wodurch der angeschlossene
Stromkreis und damit auch die Raumheizung unterbrochen wird, so daß im Zuge der
Abkühlung die Thermobimetallschnappscheibe 29 wieder die in Fig.4 dargestellte Lage
einnimmt. Durch das Arbeiten der Thermobimetallschnappscheibe 29 wird durch Sin-
und Ausschalten des Heizstromkreises die Raumtemperatur auf einem angenähert konstanten
Wert gehalten, wobei die Thermobimetallschnappscheibe 30 dauernd in der in Fig.4
dargestellten Lage verbleibt.
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Überschreitet die Raumtemperatur aus irgendeinem Grunde die Regeltemperatur,
so tritt die Thermobimetallschnappscheibe 30 in Funktion, die beim Durchschnappen
gegen die Schulter 53 des Bolzens 31 stößt und über den Bolzen 71 die gleichfalls
einen beweglichen Kontakt bildende Kröpfung 19 der Kontaktbrücke 1 von der Lagerungsstelle
4 abhebt, wodurch der Stromkreis auch dann unterbrochen wird, wenn der bewegliche
Kontakt 9 mit seiner Lagerungsstelle 5 in leitender Verbindung bleibt, was der Pall
ist, wenn der Kontakt 9 an seiner Lagerstelle 5 klebt, wie dies bei einer überlastungsbedingten
Verschweißung zustande kommt. In diesem Falle wird beim abheben der Kröpfung 19
die Kontakt brücke 1 um die Berührungsstelle zwischen dem beweglichen Kontakt 9
und dessen Lagerungsstelle 5 im Uhrzeigersinn verschwenkt und eine Verschweißung
meist schon durch diese Verschwenkung abgerissen, der bewegliche Kontakt 9 von seiner
Lagerungsstelle 5 getrennt und die Kröpfung 19 durch die Blattfeder 20,21 wieder
auf ihre Lagerungsstelle
4 gedrückt. Sollte dies nicht der Pall
sein, so wird die Kontaktbrücke über die auf die Kröpfung 36 drückende Schulter
34 weiter entgegen der Kraft der Blattfeder 20,21 nach oben gedrückt, so daß zunächst
diese Bederkraft die Kontaktbrücke 1 um die Berührungsstelle zwisuchender Kröpfung
36 und der Schulter 34 zu verschwenken und damit die Verbindung zwischen dem beweglichen
Kontakt 9 und der Lagerungsstelle 5 zu trennen sucht. Stößt schließlich der Rand
der Kröpfung gegen den am Anschlag 16 abgestützten Federarm 20, so wird das vom
Bolzen 31 auf die Kontaktbrücke 1 ausgeübte Drehmoment und damit die Abrdßkraft
an der Stelle des verschweißten Kontaktes 9 weiter vergrößert, so daß die Beseitigung
der Verschweißung mit großer Sicherheit erreicht wird. Tritt dies nicht ein, so
arbeitet die Kröpfung 19 unter dem Einfluß der Thermobimetallschnappscheibe 29 solange
als Regelkontakt, bis die Schweißstelle durch deren dauernde mechanische Beanspruchung
reißt. Aus diesem Grunde kann es zweckmäßig sein, anstelle der Kröpfung 19 einen
dem Kontakt 9 analogen beweglichen Kontakt vorzusehen.
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Es ist ersichtlich, daß die Thermobimetallscimappscheibe 30 auch
dann in Funktion tritt, wenn die Thermobimetallschnappscheibe 29 brechen sollte.
Dadurch, daß der Temperaturregelkontakt und der Temperaturbegrenzungskontakt auf
einer gemeinsamen Kontaktbrücke angeordnet sind, wird ein äußerst platzsparender
und billiger Aufbau erreicht.
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Pällt die Raumheizung aus einem zunächst nicht ersichtlichen Grund
aus, so kann die Punktion des Schalters durch Drücken auf den Wiedereinschaltknopf
überprüft werden, indem durch diesen die Kontaktbrücke 1 über die Stützplatte 23
gegen die Lagerungsstellen 4,5 gedrückt und damit der Strorllkreis geschlossen wird.
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Die Thermobimetallschnappscheibe 30 kann aber auch derart ausgeführt
sein, daß sie nach dem Durchschnappen
bei Auftreten der bezüglichen
Begrenzungstemperatur auch beim Absinken der Temperatur in der durchgeschnappten
Lage verbleibt. Die Funktion des Schalters kann in diesem Falle dadurch wieder herbeigeführt
werden, daß durch Druck auf den Wiedereinschaltknopf 24 die Ghermobimetallschnappscheibe
30 über den Bolzen 31 bzw. dessen Schulter 33 durchgedrückt wird.
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Die Erfindung ist nicht auf Schalter mit Thermobimetallschnappscheiben
beschränkt. An deren Stelle können auch Bimetallstreifen, hydraulisch oder pneumatisch
betätigbare Membranen, Kolben od.dgl. treten.