DE2702851C3 - Bimetallgesteuerter Schalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen bimetallgesteuerten Schalter für thermische Überstrom-Ausschaltung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein derartiger Schalter ist aus der DE-AS 12 00 414 bekannt. Die Anwendung des Kippteiles im Schalter bringt dabei den Vorteil mit sich, daß der Schalter bei hinreichender Durchbiegung des Bimetalls plötzlich in die andere Schaltstellung umkippt. Nachteilig beim vorbekannten Schalter ist indessen die aufwendige und viel Raum beanspruchende Bauweise, die zum Teil daher rührt, daß die Kontaktstücke auf gesonderten Trägern angeordnet sind, die ihrerseits vom Bimetallteil mittelbar bewegbar sind. Das Betätigungsende des Bimetallgliedes ist hierzu über eine Isolierverbindung fest mit einer Federzunge verbunden, die ein Arbeitskontaktstück trägt und außerdem über eine Schnappfeder mit dem freien Ende des Kontaktträgers verbunden ist.

Schalter der beschriebenen Art dienen beispielsweise bei Motorschaltungen u. dgl. als Überstromschutzschalter und haben die Aufgabe, den Stromkreis zu unterbrechen, sobald der Effektivstrom den Nenn-trom

ίο um einen bestimmten Wert für eine bestimmte Zeit überschreitet Die Ausschaltung wird dabei durch Verformung eines oder mehrerer Bimetallstreifen erreicht, die durch Erwärmung dieser Streifen zustandekommt Die Erwärmung kann durch unmittelbaren Stromdurchgang durch den Bimetallstreifen oder auch durch eine Hilfswicklung erzeugt werden, durch die der Arbeitsstrom fließt. Thermische Überstromschalter der zuletzt genannten Art sind beispielsweise in der DE-PS 11 05 505 beschrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau des bimetallgesteuerten Schalters der eingangs genannten Art zu vereinfachen und die Anzahl der Einzelteile, die den Schalter bilden, zu reduzieren. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Ein erfindungsgemäß aufgebauter Schalter besteht demnach lediglich aus einem Rahmen, der in bekannter Weise aus Isolierstoff, etwa auch einem Duroplast oder auch aus keramischem Werkstoff hergestellt sein kann,

)o in den zwei federnde Lagerteile nebst Kippteil und das beschriebene Bimetaitplättchen eingesetzt sind und das zwei Kontaktstücke trägt, die mit nach außen geführten Anschlußfahnen verbunden sind. Der Aufbau ist dadurch gegenüber dem bekannten Schalter verein-

J> facht, so daß es möglich ist, einen solchen Schalter mit sehr kleinen Abmessungen von etwa 20 χ 25 mm herzustellen. Die V-Form des als Kontaktbrücke wirkenden Binietallplättchens ergibt für die Kontakt-Stücke zum Spannpunkt des Kippstückes eine Dreipunkt-Verspannung, die einen Ausgleicn der Kontaktkräfte bewirkt.

Die zwischen den V-förmig verlaufenden Schenkeln des Plättchens angeordnete Lagerzunge ist vorzugsweise mittig an einem federnden Lagerblättchen abgestützt,

f> das mittels zweier U-förmiger Ausschnitte im Rahmen festgelegt ist. Auch dieses Bauteil ist höchst einfach und kann durch Stanzen leicht hergestellt werden. Bei der Montage wird es mit Hilfe seiner U-förmigen Ausschnitte einfach in den Rahmen eingeschoben und

'><> bildet dort eine Art federnde Brücke. Die durch das federnde Lagerblättchen bewirkte Federlagerung bringt den Effekt mit sich, daß bei Betätigung des Schalters eine Längsverschiebung des Bimetallplättchens und damit der aufeinanderliegenden Kontaktstük-

^r>5 ke eintritt. Hierdurch wird eine Selbstreinigung der Kontaktstücke und somit eine Erhöhung der Schaltsicherheit bewirkt.

Wie gesagt, sind die V-förmigen Schenkel des Bimetallplättchens senkrecht zur Plättchenebene U-för-

fto mig umgebogen. Die Schenkel tragen an ihren Enden Kontäktstüeke, die auf den bereits erwähnten, elektrisch nach außen geführten Gegenkontaktstücken aufliegen. Um eine Hubbegrenzung der Schenkel zu bewirken und einen Stützpunkt für die Rückstellbewegung zu schaffen, wird vorgeschlagen, daß die U-förmig umgebogenen Schenkel über die mit den Kontaktstükken versehenen Enden hinaus Verlängerungen aufweisen, die in Anschlaglager eingreifen. Das gleiche kann

aber auch dadurch bewirkt werden, daß ein das Kippteil federnd lagerndes Lagerblättchen zwei Arme trägt, die als Begrenzung für die Kontakistücke bis über die Enden der U-förmig umgebogenen Schenkel geführt sind. Beide Kontruklionsmaßnahmen sind etwa gleichwertig und können nach Belieben eingesetzt werden.

Bei der Herstellung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Bimetallplättchens hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Lagerzunge einstückig aus dem Bimetallplättchen herausgearbeitet ist. In diesem Fall kann das Plättchen einfach durch Stanzen hergestellt werden Es ist allerdings auch möglich, die Lagerzunge nachträglich anzulöten oder anzuschweißen, wobei sie dann aus einem thermicch indifferenten Werkstoff hergestellt werden kann.

Der vorgeschlagene Aufbau gibt ferner die Möglichkeit, das Kippteil, welches zwischen dem Basisstück des Bimetallpiättchens und dem Lagerblättchen angeordnet ist, zwischen zwei Vorsprüngen des Rahmens zu zentrieren. Hierdurch wird auf einfachste Weise sichergestellt, daß das Kippteil ohne Widerstand beweglich ist, also von einer Kippstellung in die andere umkippen und andererseits doch nicht seitlich ausweichen kann.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert Es stellt dar

Fig.! einen schematischen Längsschnitt und

Fig.2 eine schematische Draufsicht auf den erfindungsgemäßen Schalter.

Sämtliche Teile des Schalters sind in einem flachen, jo aus Isolierstoff bestehenden Rahmen 1 eingesetzt. Als Herzstück des Schalters befindet sich in diesem Rahmen ein Bimetallplättchen 2. Das Plättchen besteht aus einem Basisteil 3, aus dem zwei V-förmig angeordnete Schenkel 4 und 4' herausgearbeitet sind. Zwischen diesen Schenkeln befindet sich eine Lagerzunge 5, deren weitere Funktion und Anordnung weiter unten beschrieben wird.

Die beiden Schenkel 4 und 4' sind in gleicher Richtung senkrecht ζιτ Plättchenebene U-förmig umgebogen. Die Schenkel bilden also außer dem V-förmig verlaufenden Teil noch Schenkelbögen 6 und 6' und sich daran anschließende frei endende Teile 7 und 7', die Kontaktstücke 8 und 8' tragen. Diese Koniaktstücke stützen sich im Normalfall, d. h. bei nicht geöffnetem Schalter, au' Gegenkontaktstücken S bzw. 9' (letzteres nicht dargestellt) ab, die mit nach außen geführten Anschlußfahnen 10 und 10' verbunden sind.

F i g. I läßt erkennen, daß das Bimetallplättchen 2 mit seinem Basisteil 3 leicht schräg in den Rahmen 1 w eingesetzt ist, so daß dieses Basisteil 3 einen kleinen spitzen Winkel mit der Ebene des Rahmens bildet. Die Lagerzunge 5 ist hierzu an ihrem freien Ende 11 verjüngt und mittig in einem blättchenförmigen federnden Lagerblattchen 12 abgestützt. Das Lagerblättchen 12 ist an seinen Enden 13 und 13' U-förmig eingeschnitten und mit Hilfe dieser Einschnitte in den Rahmen 1 eingeschoben. Rahmenverjüngungen 14 und 14' stellen sicher, daß hinter dem Lager ein freier Spalt 15 verbleibt, so daß das Lagerblättchen 12 sich in Richtung auf diesen Spali Federnd verformen kann, wie dies durch eine gestrichelte Linie 16 angedeutet ist.

Das Basisteil 3 des Bimetallplättchens ist andererseits in einem Kipplager 17 gelagert, welches aus einem Kippteil 18 und einem ebenfalls federnden Lagerblättchen 19 besteht Auch das Lagerblättchen 19 weist an seinen Enden 20 und 20' U-förmige Einschnitte auf, die ebenso wie die Enden 13 und 13' des Lagerblättchens 12 in den Rahmen eingeschoben sind. Auch an dieser Seite des Rahmens sind Rahmenverjüngungen 21 und 21' vorhanden, gegen die sich das Lagerblättchen anlegen kann und die sicherstellen, daß hinter dem Blättchen sin Spalt 22 verbleibt in den das Blättchen federnd ausweichen kann. Das Lagerblättchen 19 ist über eine Zunge 23 mit dem Kippteil 18 verbunden und stützt dieses ab.

Das Kippteil 18, welches aus Isolierstoff, etwa einem Duroplast, hergestellt ist weist im Querschnitt die aus F i g. 1 ersichtliche Doppel-V-Form auf. Da.? Teil ist lose und somit kippbar zwischen dem Basisteil 3 und der Zunge 23 angeordnet und es liegt bei geschlossenem Schalter derart schräg, wie dies Fig. 1 erkennen läßt. Damit das Kippteil 18 nicht nach der Seite ausweichen kann, sind in den Rahmen 1 Zentriervorsprünge 24 und 24' eingearbeitet.

Insbesondere Fig. 1 läßt erkennen, daß die Kontaktstücke C bzw. 8' im Normalfall, d. h. also bei kaltem Bimetallstreifen, auf den Gegenkontaktstücken 9 bzw. 9' (letzteres nicht dargestellt) aufliegen. In diesem Zustand kann also ein Strom fließen, da der Stromkreis beispielsweise von der in Fig.2 oben dargestellten Anschlußfahne 10 über das Gegenkontaktstück 9, das Kontaktstück 8, das freie Ende 7, den Schenkel 4, das Basisteil 3 in den anderen Schenkel 4', von dort über das andere, in F i g. 2 unten dargestellte freie Ende T sowie über das Kontaktstück 8' und das Gegenkontaktstück 9' der Anschlußfahne 10' geschlossen ist

Überschreitet der durch das Bimetallstück fließende Strom den Nennstrom, so erwärmt sich dieses und verformt sich dabei derart, daß sich die Schenkel 4 und 4' sowie die Teile 7 und T aufeinander zu bewegen. Diese Bewegung ist nur möglich, indem das Basisstück nach unten bewegt wird, und zwar gegen die Federkraft des Lagerblättchens 12. Bei dieser Bewegung wird der Totpunkt alsbald überschritten und das Kippteil 18 kippt in die in F i g. 1 gestrichelt dargestel'te Lage. Diese Lageveränderung ist nun größer als die thermische Verformung des Bimetallteils, so daß auch die freien Enden 7 und T in die in Fig. 1 gestrichelt dargestellte Lage gebracht werden. Dabei trennen sich die Kontaktstücke 8, 8' von ihren Gegenkontaktstücken 9, 9', so daß der Stromkreis unterbrochen wird. Der nun fehlende Strom führt alsbald zur Abkühlung des. Bimetallslückes, welches dadurch seine ursprüngliche Form nieder einnimmt. Die Schenkel spreizen sich also wieder auseinander. Dabei stützt sich das untere freie Ende (Teile 7 bzw. T), beispielsweise mittt-ls seiner Verlängerung 25, gegen ein Anschlaglager 26, was zur Folge hat, daß das Kippteil 18 aus der gestrichelten Lage in die ausgesogene Lage (Fig. 1) zurückkippt. Dies bedeutet, daß sich die Kontaktstücke wieder berühren und der Stromkreis wieder eingeschaltet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Bimetallgesteuerter Schalter für thermische Überstrom-Ausschaltung, dessen in einem Rahmen angeordnetes Bimetallglied als etwa V-förmiges, durch unmittelbaren Stromdurchgang beheiztes Plättchen ausgebildet ist, dessen Basisteil mit einem Kippteil, dessen Kippachse mit der Rahmenebene einen Winkel bildet, in Verbindung steht und dessen Schenkel senkrecht zur Plättchenebene in gleicher Richtung U-förmig umgebogen sind und welches Plättchen so laminiert ist, daß sich die U-Schenkel bei Erwärmung einander nähern, dadurch gekennzeichnet, daß das Bimetallplättchen (2) zwischen dem Kippteil (18) einerseits und einer Lagerzunge (5) andererseits die zwischen den Schenkeln (4, 4') an das Plättchen angeformt ist, federnd gelagert ist, daß die beiden U-förmig umgebogenen Schenkel (4,4') an ihren Enden (Te-Ie 7, 7') Kontaktstücke (8, 8') tragen, die sich auf Gegenkontaktütücke (9, 9') abstützen, welche mit nach außen geführten Anschlußfahnen (10, 10') verbunden sind, wobei die Länge der U-Schenkel so bemessen ist, daß das Kippteil (17) bei Überschreiten des Nennstromes über den Totpunkt bewegbar und dabei unter Abheben der Kontaktstücke (8,9 bzw. 8', 9') in die andere Lage kippbar ist.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerzunge (5) mittig an einem federnden Lagerblättchen (12) abgestützt ist, das mittels zweier U-förmiger Ausschnitte im Rahmen (1) festgelegt isu

3. Schalter nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß die U-förmig umgebogenen Schenkel (4, 4') über die mit den Konti Ustücken (8, 8') versehenen Enden (Teile 7, 7') hinaus Verlängerungen (25) aufweisen, die in Anschlaglager (26) eingreifen.

4. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein das Kippteil (18) federnd lagerndes Lagerblättchen (19) zwei Arme trägt, die als Begrenzung für die Kontaktstücke (8,8') bis über die Enden (Teile 7, T) der U-förmig umgebogenen Schenkel (4,4') geführt sind.

5. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Liigerzunge (5) einstückig aus dem Bimetallplättchen (2) herausgearbeitet ist.

6. Schalter nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Kippteil (18) zwischen zwei Zentriervorsprüngen (24, 24') des Rahmens (1) angeordnet ist.