DE3234373A1

DE3234373A1 - Vorrichtung zum temperatur- und/oder stromabhaengigen schalten einer elektrischen verbindung

Info

Publication number: DE3234373A1
Application number: DE19823234373
Authority: DE
Inventors: Peter 7530 Pforzheim Hofsäss
Original assignee: HOFSASS P
Current assignee: HOFSASS P
Priority date: 1982-09-16
Filing date: 1982-09-16
Publication date: 1984-05-10
Also published as: ATE33909T1; EP0103792A2; EP0103792B1; EP0103792A3; JPH0432489B2; JPS59132525A; DE3376460D1; US4563667A

Description

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DR. ING. HANS LIC HTU: "Π? PL*.;I"Na~ H¹¹EiNkR LICHTI

DIPL.-PHYS. DR. JOST LEMPERT PATENTANWÄLTE

D-7500 KARLSRUHE 41 (CRÖ TZ INGEN) · DURLACHER STR. 31 (HOCHHAUS)

TELEFON (0721) 48511

Peter Hofsäss 14. September 1982

Strietweg 45

^a 6515/82 Le

7530 Pforzheim

Vorrichtung zum temperatur- und/oder stromabhängigen Schalten einer elektrischen Verbindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum temperatur- und/oder stromabhängigen Schalten einer elektrischen Verbindung, wie Temperaturregler, -wächter od. dgl., mit mindestens einem bei Überschreiten einer vorbestimmten Temperaturgrenze mittels eines Bi metal I elements schaltbaren beweglichen Kontakt und einem Gegenkontakt, wobei Kontakt und Gegenkontakt mit Anschlußelementen zum Anschluß von Zuleitungen versehen sind.

Bei derartigen Vorrichtungen, beispielsweise solchen, die in ihrer Niedertemperaturstellung geschlossen sind, also bei denen in der Niedertemperaturstellung Kontakt und Gegenkontakt miteinander in Berührung stehen und die elektrische Verbindung herstellen, drängt das den beweglichen Kontakt tragende Bimetallelement immer weiter gegen den Kontakt und kann irreversible Veränderungen, insbesondere Verformungen unterliegen, die reine Schalttemperaturen über vorgegebene Toleranzen hinaus verändern.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine derartige Vorrichtung zu schaffen, die fertigungstechnisch einfach herzustellen ist und bei der eine Schalttemperaturveränderung zuverlässig vermieden wird.

Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe bei einer Vorrichtung der gattungsgemäßen Art dadurch gelöst, daß Kontakt und Gegenkontakt mit durch ein ihnen gemeinsames, isolierendes Tragteil auf Abstand gehaltene Anschlußelemente verbunden sind und daß der Gegenkontakt elastisch nachgiebig am Tragteil gelagert ist. Die Vorrichtung kann dabei entweder als Schließer oder als Öffner ausgebildet sein; die Verbindung zwischen Kontakt und Gegenkontakt kann also gelöst werden, wenn die Temperatur zu hoch ist, also über einer vorgegebenen Schalttemperatur liegt, beispielsweise bei einem Motor od. dgl. zur Betriebsunterbrechung oder als Regler bei einer Heizeinrichtung, während sie bei einer unterhalb der Schalttemperatur liegenden Temperatur schließt; es kann aber auch vorgesehen sein, daß bei einer unterhalb der Schalttemperatur liegenden Temperatur eine Öffnung der Verbindung stattfindet und ein Schließen bei einer oberhalb der Schalttemperatur liegenden Temperatur erfolgt, beispielsweise bei einem Kühlgerät usw. Das Bimetallelement kann grundsätzlich selbst stromleitend sein und gegebenenfalls auch als stromempfindlicher Schalter wirken, also sein Schaltvorgang nicht aufgrund irgendeiner Umgebungstemperatur, sondern aufgrund der in ihm durch den Stromfluß selbst direkt erzeugten Wärme schalten; hierbei öffnet es dann selbstverständlich bei übermäßig erzeugter Wärme, da diese ja nur im Schließzustand erzeugt wird. Grundsätzlich sind auch Ausgestaltungen möglich, bei denen das Bimetallelement stromfrei ist und die Stromleitung über andere Elemente zum beweglichen Kontakt erfolgt, wie dies in vielfältigster Weise grundsätzlich bekannt ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß das Tragteil ringförmig ausgebildet ist und einerseits ein im wesentlichen kreisförmiges Bimetallelement an seinem Umfang trägt, das den be-

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weglichen Kontakt schaltet und andererseits eine elastische Tellerfeder, die den Gegenkontakt trägt, an ihrem Umfang festlegt. Gemäß einer anderen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß der Gegenkontakt an einem Ende einer gestreckten elastischen Zunge angeordnet ist, wobei ein Gegenkontakt ferner Abschnitt am Tragteil gelagert ist; daß die Lagerung der Gegenkontakt-Zunge dadurch erfolgt, daß sie mit dem Abschnitt reibschiüssig am Tragteil festgelegt ist, und daß das Bimetallelement ebenfalls gestreckt ausgebildet ist, an einem Ende den beweglichen Kontakt trägt und mit einem kontaktfernen Bereich reibschlüssig am Tragteil festgelegt ist. Dabei sehen Weiterbildungen vor, daß die Gegenkontakt-Zunge einstückig mit ihrem Anschlußelement ausgebildet ist, und daß das Bimetallelement mit einem leitenden Teil verbunden ist, welches einerseits reibschlüssig am Tragteil festgelegt ist und andererseits einstückig ein Anschlußelement für den beweglichen Kontakt bildet und/oder daß am Tragteil Ansätze mit Hinterschnei düngen ausgebildet sind, und daß das mit dem Bimetallelement verbundene Verbindungsstück aus seiner Ebene herausgebogene Ränder aufweist und derart die Hinterschnei düngen zwischen den Ansätzen und einem Zentral abschnitt des Tragteils eingeführt ist, das unter Klemmwirkung die Ränder an den Ansätzen und das eigentliche Verbindungsstück am Zentralabschnitt des Tragteils anliegt, und daß an der Gegenkontakt-Zunge im Bereich eines Abschnitts ebenfalls den Rändern entsprechende Ränder ausgebildet sind, daß der Abschnitt mit seinen Rändern in den Hinterschneidungen entsprechenden Hinterschnei düngen klemmend eingesetzt ist. In diesen Ausgestaltungen weist der Schalter erhebliche fertigungstechnische Vorteile auf. Die aus Kontakt, Bimetallelement, mit diesem verbundenen Verbindungsstück sowie einstückig mit diesem ausgebildeten Anschlußstück gebildete Kontakteinheit einerseits und die aus Gegenkontakt und Gegenkontakt-Zunge sowie einstückig mit dieser ausgebildeten Anschlußelement gebildete Gegenkontakteinheit, werden zur Herstellung des Schalters lediglich

klemmend in das vorgefertigte Tragteil eingedrückt, wobei die Anschlußelemente jeweils durch zwischen den jeweiligen beiden Ansätzen freigehaltene Bereiche hindurchgeschoben werden. Der so gefertigte Schalter kann dann unmittelbar an seiner Arbeitsstelle eingesetzt werden. Dabei können die.Anschlußelemente vor Befestigung am Tragteil oder nachher in entsprechender Weise gebogen werden, letzteres ist beispielsweise sinnvoll, wenn am Tragteil eine Stirnplatte ausgebildet ist, um deren Rand die Anschlußelemente dann vorzugsweise herumgeführt sind. Der beschriebene Zusammenbau kann vollautomatisch erfolgen. Statt des Einsatzes an seiner Betriebsstelle des insoweit vollständigen Schalters kann er auch in ein Gehäuse eingesetzt werden, wobei dann ein vorderes, gegebenenfalls als Stimplatte ausgebildetes Ende des Tragteils den Abschluß bildet, während das sonstige Gehäuse taschenförmig ausgebildet ist. Die Anschlußelemente sind zwischen Stirnplatte und Gehäuse herausgeführt und an ihren Durchführungsstellen eingedichtet.

Bei einer derartigen Vorrichtung, wie sie bisher beschrieben wurde, könnte sich das Problem ergeben, daß die elektrische Verbindung zwischen Kontakt und Gegenkontakt in der Berührungsstellung beispielsweise durch Korrodierung oder Verschmutzung vermindert wird, insbesondere wenn die Vorrichtung nicht in seinem separaten Gehäuse dicht eingesetzt ist, sondern sich in einer Umgebung, beispielsweise bei einem Motor od. dgl. befindet, in der Verschmutzungen nicht auszuschließen sind oder aber die korrodierend ist. Es soll daher eine Vorrichtung der erläuterten Art derart weitergebildet werden, daß solche den Stromfluß reduzierende oder unterbrechende Beläge, wie Schmutzoder Korrosionsschichten vermieden bzw., soweit sie anfallen, wieder entfernt werden. Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch eine Ausgestaltung gelöst, bei der vorgesehen ist, daß die freien beweglichen Abschnitte des Bimetal !elements und der Gegenkontakt-Zunge unterschiedliche Längen aufweisen. Durch die verschiedenen freien Armlängen der den Kontakt bzw. den Gegenkontakt tragenden Teile, also

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einerseits beispielsweise des den Kontakt tragenden Bi metal !elements oder eines sonstigen diesen Kontakt tragenden Teils, andererseits einer den Gegenkontakt tragenden Zunge, bewegen sich Gegenkontakt und Kontakt auf Bögen mit unterschiedlichen Radien, was dazu führt, daß bei Berührung Kontakt und Gegenkontakt aufeinander reiben, wodurch Verschmutzungen oder Beläge durch die Reibwirkung entfernt werden und damit die elektrische Verbindung optimal, d.h. mit geringstem Übergangswiderstand hergestellt wird bzw. erhalten bleibt. Zur Bewirkung der unterschiedlichen freien beweglichen Armlänge des Kontakts bzw. des Gegenkontakts, insbesondere bei einer Lagerung derselben in einander gleichen Entfernungen am Tragteil, ist in bevorzugter Ausgestaltung vorgesehen, daß auf dem Bimetallelement und/oder der Gegenkontakt-Zunge zur Verkürzung der freien schwingenden Länge der Teile Profilierungen ausgebildet sind, in deren Bereich die Teile selbst steif, also nicht elastisch bzw. beweglich sind. Wenn also der Gegenkontakt beispielsweise an einer lange Zunge angebracht ist, die in einer größeren Entfernung vom Gegenkontakt am Tragteil gelagert ist, so kann die frei schwingende Länge bzw. der Hebelarm durch eine solche Profilierung verkürzt werden. Im Bereich der Profilierung ist die Zunge praktisch da und nicht elastisch, sie bleibt nur in dem unprofilierten kürzeren Bereich elastisch und kann in diesen Bereich zurückschwingen.

Bisher sind bei Vorrichtungen zum temperaturabhängigen Schalten elektrische Verbindungen, die in einer Einheit mit mehreren Funktionen, beispielsweise die eines Temperaturreglers und eines Schutzschalters erfüllen sollen, im Grund jeweils zwei verschiedene Vorrichtungen lediglich übereinander oder nebeneinander in einem Gehäuse angeordnet. Derartige bekannte Vorrichtungen sind fertigungstechnisch aufwendig herzustellen und verursachen praktisch den Aufwand zweier Schalter. Es stellt sich daher das Problem, eine gattungsgemäße Vorrichtung

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derart auszugestalten, daß sie ohne größeren Aufwand verschiedene Funktionen erfüllen kann. Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird demgemäß vorgeschlagen, daß ebenfalls der an sich unbewegliche, nur elastisch nachgiebig gelagerte Gegenkontakt durch ein weiteres Bimetallelement schaltbar ist. Bei dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung sind trotz der zwei verschiedenen Funktionen, die die Vorrichtung erfüllen kann, nur ein Kontakt und ein Gegenkontakt vorgesehen, im Gegensatz zu bekannten Vorrichtungen, bei denen jeweils zwei Kontakte und zwei Gegenkontakte vorgesehen sind, von denen zwei durch eine dauerhafte elektrische Verbindung miteinander verbunden sind, während die beiden anderen mit den nach außen führenden Anschlußelementen verbunden sind. Die Erfindung schlägt demgegenüber vor, Kontakt und Gegenkontakt von unterschiedlichen Bimetallelementen schalten zu lassen, wobei insbesondere eine stromdurchflossen sein kann und daher einen stromempfindlichen Schalter bildet, während das andere elektrisch unbelastet ist und nur auf die Umgebungstemperatur anspricht. Dabei kann das vom Strom unbelastete, lediglich temperaturempfindliche Bimetallelement beispielsweise als Thermostat bzw. Regler wirken, um den Stromfluß zu einem Kühl gerät oder einer Heizung regeln, während das stromdurchflossene Bimetallelement bei übermäßigem Stromdurchfluß, beispielsweise einem Kurzschluß eine Wächterf unkt ion erfüllt und in diesem Falle eine Trennung verursacht. Es kann dabei sehr gut genau eingestellt werden, bei welcher Belastung, d.h. welchem Stromfluß über welche Zeitdauer der Schaltvorgang einsetzen soll. Bei der Abstimmung der verschiedenen Schaltbedingungen der beiden BimetalIelemente können dabei unterschiedlichste Kombinationen gewählt werden.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen erläutert sind. Dabei zei gt:

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Figur 1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Öffnungsstellung;

Figur 2 die Ausführungsform der Figur 1 in Schließstellung;

Figur 3 einen Schnitt durch die Ausführungsform der Figur 1 entlang der Linie III - III;

Figur 4 eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zwei Schaltelementen in Öffnungsstellung beider Schaltelemente;

Figur 5 die Ausführungsform der Figur 4 mit einem Schaltelement in Schließstellung, wobei aber weiterhin Kontaktunterbrechung durch die Öffnungsstellung des anderen Schaltelements gewährleistet ist;

Figur 6 die Ausführungsform der Figur 4 mit beiden Schaltelementen in Schließstellung;

Figur 7 eine weitere, im wesentlichen kreisförmige Ausführungstorm der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Schnitt; und

Figur 8 die Ausgestaltung der Figur 7 in Aufsicht in teilweise gebrochener Darstellung.

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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum temperaturabhängigen Schalten einer elektrischen Verbindung, also ein Temperaturregler, -wächter od. dgl. weist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Tragteil 1 für die wesentlichen Schaltelemente auf. Die Vorrichtung kann von einem Gehäuse 2 umgeben sein, wie es bei den dargestellten Ausführungsformen der Fall ist; dies muß aber nicht so sein, die Vorrichtung könnte auch geschützt in einer Ausnehmung des zu regelnden oder zu überwachenden Geräts od. dgl. eingesetzt werden, wobei eine überragende Stirnplatte 3 am einen Ende des Tragteils 1 die Öffnung einer solchen Ausnehmung vollständig verschließen würde. Ein solcher Einbau ist beispielsweise für einen ähnlich ausgestalteten Schalter in der DE-PS 29 16 639 (insbesondere Figuren 1 bis 3) beschrieben: In der dortigen Ausnehmung könnte auch ein erfindungsgemäßer Schalter eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einerseits einen beweglichen Kontakt 6 und andererseits einen diesem zugeordneten Gegenkontakt 7 auf. Der Kontakt 6 ist am vorderen Ende eines gestreckten, zungenförmigen Bi metal I elements 8 ausgebildet, welches mit seinem rückwärtigen Ende 9 an einem Verbindungsstück 11 befestigt, beispielsweise an an diesem ausgebildete Zungen angeschweißt ist, welches in ein vom Tragteil 1 über dessen Stirnplatte 3 hinausragendes Anschlußelement 12 übergeht. Die durch die Teile 6, 8, 9, 11 gebildete Kontakteinheit könnte am Tragteil 1, das aus isolierendem Material besteht, durch Verschraubung oder Festnietung im Bereich des Verbindungsstücks befestigt sein. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Befestigung allerdings in der folgenden Weise vorgenommen:Das Tragteil 1 weist an seinen beiden Rändern von seinem Zentral abschnitt 13 nach oben und innen

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ragende Ansätze 14, 14' auf, die nutenförmige Hinterschneidungen 16, 16' zum Zentralteil 13 hin bilden (Figur 3). Am Verbindungsstück 11 sind Randbereiche 17, 17' desselben aus der Ebene des eigentlichen Verbindungsstücks 11 etwas mehr herausgebogen, als dies der Höhe der Hinterschneidungen 16, 16' entspricht. Die Einheit 6, 8, 9, 11, 12 ist mit ihrem Verbindungsstück 11 und dessen herausgebogenen Rändern 17, 17' derart in die am Tragteil 1 gebildeten Hinterschneidungen 16, 16' eingeschoben, daß es mittels des am Zentralabschnitt 13 des Tragteils anliegenden eigentlichen Verbindungsstück 11 und der an den nach innen ragenden Ansätzen 14, 14' anliegenden Ränder 17, 17' verspannt ist. Diese Ausgestaltung, mittels der in ähnlicher Weise der Gegenkontakt am Tragteil 1 festgelegt ist, so daß dies nicht im einzelnen erneut beschrieben werden muß, ermöglicht einen fertigungstechnisch recht einfachen und material mäßig recht sparsamen Zusammenbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Der Gegenkontakt 7 ist am vorderen Ende einer Gegenkontakt-Zunge 18 ausgebildet, die in einem Übergangsabschnitt 19 in der dem Verbindungsstück 11 entsprechenden, unter Bezugnahme auf die Figur 3 beschriebenen Weise ausgebildet ist und von diesem aus einstückig in ein zugehöriges Anschlußelement 21 übergeht, und derart eine Gegenkontakteinheit 7, 18, 19, 21 bildet, die, wiegesagt, in der unter Bezugnahme auf die Kontakteinheit 6, 8, 9, 11, 12 erläuterten Weise ebenfalls am Tragteil 1 festgelegt ist.

Die Gegenkontaktzunge 18 besteht aus einem an sich elastischen Metallteil, wie einem elastischen Blechteil. Da sie, wie gesagt, lediglich im Bereich des Übergangsstückes 19 befestigt ist, kann der Gegenkontakt einem auf ihn einwirkenden Druck ausweichen, in dem die Gegenkontakt-Zunge 18 sich elastisch vom Tragteil 1 fortbiegt. Zur Einstellung der zum Fortbiegen erforderlich Kraft einerseits, zum anderen zur Ein-

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Stellung der tatsächlich biegbaren Länge der Gegenkontaktzunge 18 kann in geeigneter Weise auf dieser eine Profilierung 22 ausgeprägt sein, wie dies beim dargestellten Ausführungsbeispiel der Fall ist, wobei diese Profilierung 22 über ihre Länge hin die Gegenkontaktzunge 18 versteift.

In der Figur 1 ist die bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung in einer Kontakt-Unterbrechungsstellung gezeigt, die im allgemeinen einer Hochtemperaturstellung entspricht, bei der also die Temperatur oberhalb eines vorgegebenen Wertes liegt und daher eine Stromunterbrechung erfolgen muß. Bei dieser hohen Temperatur biegt sich dasBimetalIelement 6 in der in Figur 1 dargestellten Weise und hebt den Kontakt 6 vom Gegenkontakt 7 ab, so daß es zur Stromunterbrechung kommt. Sinkt die Temperatur nun unter einen vorgegebenen Wert ab, so springt die Bi metal I-scheibe 8 aus ihrer in Figur 1 dargestellten Stellung um und bringt so den Kontakt 6 in Berührung mit dem Gegenkontakt 7. Bei normalen Umgebungstemperaturen biegt sich das Bimetallelement 8 gerade so weit, daß der Kontakt in Berührung mit dem Gegenkontakt 7 kommt, ohne daß der Kontakt 6 eine größere Kraft auf den Gegenkontakt 7 ausübt, so daß dieser selbst weitgehend in seiner in Figur 1 dargestellten Stellung bleibt.

Liegen aber extrem niedrige Temperaturen vor, so biegt sich das Bimetallelement 8 weiter nach unten und drängt den Kontakt 6 mit einer größeren Kraft gegen den Gegenkontakt 7. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann nun aufgrund der elastischen Lagerung des Gegenkontakts über die elastisch verbiegbare Gegenkontakt-Zunge 18 zurückweichen und so der einwirkenden Kraft des Bi elements 8 gegenüber nachgeben. Hierdurch wird vermieden, daß bei solchen geringen Temperaturen einerseits die Eigenspannung des Bi metal I elements extrem groß wird, andererseits dieses sich aber nicht weiter verbiegen kann, da sein Kontakt

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an einem stationären Gegenkontakt anliegt, wodurch die hohen Spannungen des Bi metal I elements bei diesen niedrigen Temperaturen zu Beschädigungen des Bimetallelements selbst, plastischen Veränderungen und insbesondere erheblichen Schalttemperatur-Veränderungen führen könnte.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird immer und unter allen Bedingungen die Toleranzgrenze der Schalttemperatur des Bimetallelements 8 eingehalten.

Das Bimetallelement 8 bewegt sich oder verschwenkt über seine gesamte Länge von seinem am Verbindungsstück 11 angebrachten Ende 9 bis zum Kontakt 6 hin. Demgegenüber kann bei Krafteinwirkung die Gegenkontaktzunge 18 nur in ihrem kürzeren Bereich zwischen Gegenkontakt 7 und vorderen Ende der Profilierung 22 zurückfedern. Die freie Federlänge von Bimetallelement 8 einerseits und Gegenkontakt-Zunge 18 andererseits ist also unterschiedlich. Dies bedingt, daß beim Inberührungkommen des Kontakts 6 mit dem Gegenkontakt 7 und Zurückdrängen des Gegenkontakts 7 durch den Kontakt 6 Kontakt 6 und Gegenkontakt 7 sich nicht immer mit den gleichen Punkten berühren, sondern sie praktisch aufeinander wandern und sich aneinander reiben. Durch diese Reibung werden isolierende Beläge, wie Oxidations-

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beläge od. dgl., auf den beiden Kontaktflächen von Kontakt 6 und Gegenkontakt 7 ebenso wie sonstige Verschmutzungen abgerieben, so daß immer eine zuverlässige elektrische Verbindung in der Schließstellung gewährleistet ist. Die Gefahr solcher Oxidationen oder Verschmtzungen besteht insbesondere, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht in einem eigenen Gehäuse, sondern in irgendwelchen Ausnehmungen in Motoren od. dgl. untergebracht ist.

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Die Ausgestaltungen nach den Figuren 4 bis 6 der erfindungsgemäßen Vorrichtung, weist statt eines Schaltelements, nämlich des Bimetallelements 8 der Ausgestaltung der Figuren 1 und 3, zwei Schaltelemente auf. Hierbei kann beispielsweise ein Schaltelement eine Temperaturregelung bewirken, indem es innerhalb gewisser Temperaturbereiche sich hin und her bewegt, während das andere Schaltelement, wie das Bimetallelement 8 lediglich eine Temperaturüberwachung, d.h. eine Unterbrechung bei übermäßig hohen Temperaturen gewährleistet. Es könnte auch ein Schaltelement lediglich auf Umgebungstemperaturen ansprechen, während das andere Schaltelement, wie das Bimetallelement 8 auf überhöhten Stromfluß reagiert und eine Kontaktunterbrechung aufgrund durch überhöhten Stromfluß bewirkte Wärmeentwicklung in ihm selbst verursacht. Die Ausgestaltung der Figuren 4 bis 6 wird im folgenden im einzelnen erläutert, wobei für die schon unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 beschriebenen Teile und Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet und soweit nicht unbedingt notwendig, auch keine erneute Erläuterung durchgeführt wird, sondern grundsätzlich insoweit auf die Erläuterung der Ausgestaltung der Figuren 1 bis 3 verwiesen wird.

Bei der in den Figuren 4 bis 6 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist das Tragteil 1 auf seiner der Gegenkontakt-Zunge 18 zugewandten Seite eine Ringausnehmung 26 (die auch bei der Ausgestaltung der Figuren 1 bis 3 vorgesehen ist, dort aber selbst keine besondere Funktion hat) mit einer zentralen Zentriernase 27 auf. In diese Ausnehmung ist eine weitgehend ringförmige BimetalIscheibe 28 zwischen Zentralteil 1 und Gegenkontakt-Zunge 18 eingelegt, wobei die BimetalIscheibe 28 durch die Zentriernase 27 zentriert und an ihrem Ort gehalten wird. Die Bi metal Ischeibe 28 ist dabei in der Art eingelegt, daß sie in ihrer Niedertemperatur-

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Stellung (Figur 6) unbelastet ist und insbesondere die Gegenkontakt-Zunge 18 frei bis zur Anlage am Tragteil 1 kommen läßt, während sie in ihrer Hochtemperatur stellung (Figuren 5 und 6) mit ihrem Innenumfang am Tragteil 1 und mit ihrem Außenumfang an der Gegenkontakt-Zunge 18 anliegt und diese daher vom Tragteil 1 fort nach unten drängt, um so die elektrische Verbindung zum Kontakt 6 hin zu unterbrechen.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel liegt die Schalttemperatur des Bi metal !elements 8 des Kontakts 6 oberhalb der Schalttemperatur der BimetalIscheibe 28. In der Figur 4 ist nun die Stellung des Bi metal !elements 8 und der Bimetal Ischeibe 28 bei einer Temperatur dargestellt, die über beiden Schalttemperaturen liegt. Das Bimetallelement 8 hebt den Kontakt 6 nach oben fort und bewirkt daher zunächst von sich aus eine elektrische Trennung. In gleicher Weise drängt die BimetalIscheibe 28 die Gegenkontakt-Zunge 18 und mit dieser den Gegenkontakt 7 nach unten fort und bewirkt ebenfalls ihrerseits eine elektrische Trennung der Kontakte 6, 7. Sinkt nun beispielsweise die Umgebungstemperatur auf einen Wert unterhalb der Schaittemperatur des Bimetallelements 8 ab, bleibt aber noch oberhalb der Schalttemperatur der BimetalIscheibe 28, so schnappt das Bimetallelement 8 aus der Stellung der Figur 4 in die Stellung der Figur 5 und bringt den Kontakt 6 in seine eigentliche Berührungsstellung. Die Unterbrechung des Stromflusses wird aber noch durch die Bimetal Ischeibe 28 aufgehalten, die in ihrer Hochtemperaturstellung den Gegenkontakt 7 vom Kontakt 6 fortdrückt, so daß keine Berührung stattfindet. Sinkt nun die Umgebungstemperatur weiterhin ab, bis unterhalb der Schalttemperatur der Bimetallscheibe 28, so schnappt diese aus ihrer Hochtemperaturstellung in ihre in der Fig. 6 gezeigten Niedertemperaturstellung um, entlastet daher die Gegenkontakt-Zunge 18, so daß diese zurückschwingen kann, wodurch der Gegenkontakt 7 mit dem Bimetallelement 8 in Berührung kommt.

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Bei weiterem Absinken der Temperaturen und dann durch bedingten weiter nach unten umbiegen des Bi metal !elements 8, kann der Gegenkontakt 7 unter der einwirkenden Kraft des Kontaktes 6 frei nach unten ausweichen, wie dies schon unter Bezugnahme auf die Ausgestaltung der Figuren 1 bis 3 erläutert wurde.

Wie gesagt, muß insbesondere das Bimetallelement 8 nicht unter der Wirkung der Umgebungstemperatur schalten, sondern kann auch aufgrund des Stromflusses und der hierdurch in ihm bewirkten Temperaturerhöhung selbst schalten.

Auch muß bei Anordnung der beiden BimetalIelemente 8, 28 derart, daß sie in ihren Hochtemperaturstellungen die beiden Kontakte 6, 7 auseinander bewegen, ihre Schalttemperaturen nicht derart verteilt sein, daß die Schalttemperatur des Bi metal !elements 8 höher ist als die der BimetalIscheibe 28. Wenn die Schalttemperatur der Bimetallscheibe 28 bei der dargestellten Anordnung der beiden Elemente höher ist als die des Bi metal I elements 8, so würde bei einer Umgebungstemperatur zwischen beiden Schalttemperaturen das Bimetallelement noch in seiner der Figur 4 entsprechenden Stellung verbleiben, während die Bimetal Ischeibe 28 und damit die Gegenkontakt-Zunge 18 mit ihrem Gegenkontakt 7 die Stellung der Figur 6 einnehmen würde, dennoch aber noch das Bimetallelement 8 den Stromfluß unterbrechen würde.

Weiterhin müssen die beiden Bimetal !elemente 8, 28 nicht in der dargestellten Weise angeordnet sein, daß in ihren Hochtemperaturstellungen sie die beiden Kontakte 6, 7 auseinander drängen. Beispielsweise könnte bei geeigneten Schalttemperaturen für ein Kühlgerät die Bimetal I scheibe 28 derart angeordnet sein, daß ihre der Figur 4 und 5 ent-

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sprechende Stellung die Stellung unterhalb der Schalttemperatur, also die Niedertemperaturstellung und die in der Figur 6 gezeigte Stellung die Hochtemperaturstellung ist, während die Stellung der Figuren 5 und 6 des Bimetallelements 8 die Stellung für normalen Stromfluß und die Stellung der Figur 4 des Bimetallelements 8 die Stellung bei übermäßigem Stromfluß, beispielsweise einem Kurzschluß ist. Die Funktion wäre dann derart, daß bei normalem Stromfluß das Bimetallelement 8 mit dem Kontakt 6 sich in der Stellung der Figuren 5 und als normaler Betriebsstellung befinden. Sind die Umgebungstemperaturen ausreichend tief (es soll ja gekühlt werden), so befindet sich die Bimetal Ischeibe in der Stellung der Figur 5 und unterbricht daher die Stromzufuhr zum Kühlgerät. Steigt die Temperatur nun an, so springt die BimetalIscheibe 28 in die Stellung der Figur 6 und ermöglicht daher ein Schließen des Stromkreises, so daß das gegebenenfalls angeschlossene Kühlgerät arbeiten kann. Fließt aufgrund einer Störung od.dgl. ein überhöhter Strom, so kann das Bimetallelement 8 aufgrund der sich in ihm entwickelnden Hitze aus der Stellung der Figur 6 nach oben umspringen und die Verbindung des Kontakts 6 zum Gegenkontakt 7 lösen, obwohl von der Umgebungstemperatur her eigentlich gekühlt werden sollte.

Die Figuren 7 und 8 zeigen eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die insbesondere vorteilhaft einsetzbar ist, wenn die Schaltelemente vollständig dicht in einem Gehäuse angeordnet sein müssen, wie es beispielsweise für die Anwendung bei Kühl kompressoren wichtig ist, wo eine hermetische Abdichtung der Schaltkammer notwendig ist, da dort der Schalter selbst von Kältemittel umspült wird.

Soweit bei dieser Ausgestaltung gleiche Merkmale und Komponenten vorkommen, sind sie mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet wie bei den vorstehenden Ausführungen.

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Auch die Ausgestaltung nach den Figuren 7 und 8 weist zunächst allgemein ein Tragteil 1 auf. Dieses Tragteil ist aber mit einem als Ring 31 ausgebildeten Außenabschnitt versehen. Beidseitig auf dem Ring 31 sind metallische Gehäuseabdeckungen 32 und 33 aufgesetzt, die fest mit dem Ring 31 verbunden sind und so eine hermetisch abgedichtete Kammer 34 einschließen. Die Verbindung und Abdichtung kann in vielfältigster Weise erfolgen, beispielsweise können die Abdeckungen 32, 33 an ihrem Rand umgebördelt sein und hierzu ggfls. der Ring 31 entsprechende Außennuten aufweisen, in die die Bördelränder der Abdeckungen 32 und 33 eingreifen. Es kann aber auch vorteilhafterweise vorgesehen sein, daß der Ring 31 an seinen Stirnseiten metallisiert ist, wobei er beispielsweise als isolierender Aluminiumoxydkörper ausgebildet sein könnte, und wobei dann die Gehäuseabdeckungen 32, 33 auf den Ring z.B. aufgelötet sind. Die Gehäuseabdeckungen 32, 33 sind punktuell mit Einkerbungen 36, 37 versehen, an denen dann einerseits das weitgehend auch ringförmig ausgestaltete Bimetallelement 8 und andererseits die Gegenkontaktzunge 18 befestigt, also beispielsweise festgelötet sind. Das Tragteil 1 trägt die Zentriernase 27, die zur Zentrierung der weiteren auf die Gegenkontaktzunge 18 und damit den Gegenkontakt 7 wirkende Bimetal !scheibe 28 zentriert. Beide Gehäuseabdeckungen 32, 33 sind mit Anschlußzungen 38, 39 versehen. Es ist zu beachten, daß auch bei dieser Ausgestaltung die freie Länge des Bimetallelements 8 bzw. der Gegenkontaktzunge 18 je nach Anordnung und Ausbildung der Einkerbungen 36 und 37 unterschiedlich gewählt werden kann Bis auf die dargestellten und erläuterten konstruktiven Unterschiede wirkt und funktioniert die Ausgestaltung nach den Figuren 7 und in gleicher Weise wie die vorher erläuterten Ausgestaltungen, insbesondere die mit der zweiten Bimetallscheibe 28 versehenen Ausgestaltungen der Figuren 4 bis 6, so daß sich ein gesondertes Eingehen hierauf erspart.

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Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit ihren prinzipiellen Merkmalen ermöglicht weitere Abwandlungen und Ausgestaltungen. So könnte auch grundsätzlich ein Stromfluß durch das Bimetallelement 8 selbst vermieden werden und die Lagerung des Kontaktes 6 in vielfältiger anderer Weise über bewegliche Schnei den I agerungen oder Federschnappscheiben erfolgen, die in der Berührungsstellung selbst den Strom führen, während das Bimetallelement entsprechend der Bimetal I scheibe 28 selbst nicht den Strom führt, sondern nur den Schaltvorgang bewirkt. Es können also grundsätzlich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch Schaltsysteme eingesetzt werden, wie sie in verschiedenen anderen Anmeldungen und Schutzrechten des Erfinders erläutert sind.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Bezugszeichen-Liste -	Tragtei I	: :*	-. . : : - - 6515/82 Le
1	Gehäuse	31	Ring
2	Stirnplatte	32	Gehäuseabdeckung
3	beweglicher Kontakt	33	Il
6	Gegenkontakt	34	Kammer
7	Bimetallelement	36	E inkerbung
8	Ende (von 8)	37	Il
9	Verbindungsstück	38	Anschlußzungen
11	Anschlußelement	39	Il
12	Zentralabschnitt
13	Ansätze
14 14'	Hi nt er schneidungen
16 16'	Ränder (von 11)
17 17'	Gegenkontakt-Zunge
18	Übergangsstück
19	Anschl ußel ement
21	Profilierung
22	Ringausnehmung (in 1)
26	Zentrier nase
27	Bi metal I scheibe
28

Claims

DR. ING. HANS LICHT!"*· "DIPL"IN*G. HEINER LICHTI DIPL.-PHYS. DR. JOST LEMPERT PATE N TA N WA LT E

D-7S00 KARLSRUHE 41 (GRÖTZINOEN) · DURLACHER STR. 31 (HOCHHAUS)

TELEFON (0721) 48511

Peter Hofsäss 14. September 1982

Strietweg 45

^a . 6515/82 Le

Pforzheim

PATENTANSPRÜCHE

Vorrichtung zum temperatur- und/oder stromabhängigen Schalten einer elektrischen Verbindung, wie Temperaturregler, - wächter od. dgl., mit mindestens einem bei Überschreiten einer vorbestimmten Temperaturgrenze mittels eines Bi metal I elements schaltbaren beweglichen Kontakt und einem Gegenkontakt, wobei Kontakt und Gegenkontakt mit Anschlußelementen zum Anschluß von Zuleitungen versehen sind,

dadurch gekennzeichnet, daß Kontakt (6) und Gegenkontakt (7) mit durch ein ihnen gemeinsames, isolierendes Tragteil (1) auf Abstand gehaltene Anschlußelemente (12, 21) verbunden sind und daß der Gegenkontakt (7) elastisch nachgiebig am Tragteil (1) gelagert ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragteil (1) ringförmig ausgebildet ist und einerseits ein im wesentlichen kreisförmiges Bimetallelement (8) an seinem Umfang trägt, das den beweglichen Kontakt (6) schaltet und andererseits eine elastische Tellerfeder, die den Gegenkontakt (7) trägt, an ihrem Umfang festlegt.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenkontakt (7) an einem Ende einer gestreckten elastischen Zunge (18) angeordnet ist, wobei ein Gegenkontakt ferner Abschnitt (19) am Tragteil (1) gelagert ist; daß die Lagerung der Gegenkontakt-Zunge (18) dadurch erfolgt, daß sie mit dem Abschnitt (19) reibschlüssig am Tragteil (1) festgelegt ist, und daß das Bimetallelement (8) ebenfalls gestreckt ausgebildet ist, an einem Ende den beweglichen Kontakt (6) trägt und mit einem kontaktfernen Bereich reibschlüssig am Tragteil (1) festgelegt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenkontakt-Zunge (18) einstückig mit ihrem Anschlußelement (21) ausgebildet ist, und daß das Bimetallelement (8) mit einem leitenden Teil (11, 12) verbunden ist, welches einerseits reibschlüssig am Tragteil (1) festgelegt ist und andererseits einstückig ein Anschlußelement (12) für den beweglichen Kontakt (6) bildet.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Tragteil (1) Ansätze (14, 14') mit Hinterschnei düngen (16, 16') ausgebildet sind, und daß das mit dem Bimetallelement (8) verbundene Verbindungsstück (11) aus seiner Ebene herausgebogene Ränder (17, 17') aufweist und derart die Hinterschnei düngen (16, 16') zwischen den Ansätzen (14, 14') und einem Zentral abschnitt (13) des Tragteils (1) eingeführt ist, das unter Klemmwirkung die Ränder (17, 17') an den Ansätzen (14, 14') und das eigentliche Verbindungsstück (11) am Zentralabschnitt (13) des Tragteils (1) anliegt, und daß an der Gegenkontaktzunge (18) im Bereich eines Abschnitts (19) ebenfalls den Rändern (17, 17') entsprechende Ränder ausgebildet sind, daß der Abschnitt (19) mit seinen Rändern in den Hinter-

schneidungen (16, 16·) entsprechenden Hinterschnei düngen klemmend eingesetzt ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die freien beweglichen Abschnitte des Bi metal I-elements (8) und der Gegenkontakt-Zunge (18) unterschiedliche Längen aufweisen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Bimetallelement (8) und/oder der Gegenkontakt-Zunge (13) zur Verkürzung der freien schwingenden Länge der Teile Profilierungen (22) ausgebildet sind, in deren Bereich die Teile (8, 18) selbst steif, also nicht elastisch bzw. beweglich sind.
8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ebenfalls der an sich unbewegliche, nur elastisch nachgiebig gelagerte Gegenkontakt (7) durch ein weiteres Bimetallelement (28) schaltbar ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Bimetallelement als Bimetal Ischeibe (28) mit kreisförmiger Außenkontur ausgebildet ist und in einer Ringausnehmung (26) des Tragteils (1) zwischen diesem und dem elastischen Gegenkontakthalter (18) angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bi metal Ischeibe (28) weitgehend ringförmig ausgebildet und um eine Zentriernase (27) angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußelemente als Gehäuseabdeckungen (32, 33) ausgebildet sind; daß das Isolierteil (1) zur Ge-

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häusewand (31) geformt ist und daß Kontakt (6) und Gegenkontakt (7) mit je einer Gehäuseabdeckung (32, 33) verbunden sind.
12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei weitgehend ringförmiger Ausgestaltung das Isolierteil (1) einen als Ring (31) gehaltenen Außenabschnitt aufweist und die als Anschlußelemente dienenden Gehäuseabdekkungen (32, 33) kreisförmig mit Anschfußzungen (38, 39) ausgebildet sind.
13. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Bimetallelement (8) und Gegenkontakt-Zunge (18) an Einkerbungen (36, 37) des Gehäusedeckels angebracht sind.