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Sicherheits-Temperaturbegrenzer
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Die Erfindung betrifft einen Sicherheits-Temperaturbegrenzer. zum
Ausschalten eines elektrischen Stromkreises, wie Heiz- oder Antriebsstromkreises
von Geräten oder Maschinen, bei Erreichen einer Soll-Abschalttemperatur, bestehend
aus einem Festkontakte aufweisenden Gehäuse, einem eine oder mehrere mit den Festkontakten
zusammenwirkende Kontaktbrücken tragenden, in dem Gehäuse geführten und sowohl in
Längs- als auch in Querrichtung unter Federwirkung stehenden Schieber, einem im
Gehäuse gelagerten federbelasteten Schalthebel, der den Schieber in seiner Einschaltstellung,
in der die Kontaktbrücken des Schiebers mit den Festkontakten in Kontakt stehen,
arretiert, indem ein Ende des Schalthebels in der Bahn eines an einer Längsseite
des Schiebers im Bereich des Endes desselben vorgesehenen Arretier-Vorsprunges liegt,
und einem mit dem Schalthebel zusammenwirkenden Wärmeausdehnutlgsfühler, der bei
Erreichen der Soll-Abschalttemperatur durch Verschwenken des Schalthebels das Schalthebelende
aus der Bahn des Arretiervorsprunges zurückzieht, sodaß der Schieber unter der Wirkung
der ihn in Längsrichtung beaufschlagenden Feder in seine Ausschaltstellung führbar
ist, wobei die den Schieber in Längsrichtung beaufschlagende Feder auf einem Arm
eines Winkelhebels abgestützt ist, dessen Schwenkachse in bezug auf das Gehäuse
im wesentlichen ortsfest ist und dessen zweiter Arm sich an der vom Arretier-Vorsprung
abgewandten Längsseite des Schiebers unter Beaufschlagung desselben in Querrichtung
abstützt.
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Ein derartiger Sicherheits-Temperaturbegrenzer ist aus der AT-PS
300 407 bekannt und wird als Sicherung zum Überwachen des thermischen Zustandes
von elektrisch beheizten Geräten, wie Heißwasserspeicher, Elektroöfen, Herde u.
dgl., aber auch von elektrisch beheizten oder betriebenen Maschinen und Apparaten,
die bei unzulässiger Erwärmung abgeschaltet werden sollen, verwendet. Ihre Funktion
besteht darin, daß bei Erreichen einer vorgegebenen Soll-Abschalttemperatur eine
Trennung des zu schützenden Objektes vom elektrischen Netz erfolgt, indem der Schieber
von dem Schalthebel freigegeben wird und unter der Wirkung der ihn in Längsrichtung
beaufschlagenden Feder (Rückstellfeder) in die Ausschaltstellung gelangt, in der
er den bzw. die Stromwege unterbricht.
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Der Winkelhebel, an dessen einem Arm sich die Rückstellfeder abstützt,
dient dazu, mit seinem zweiten Arm den Schieber in Querrichtung zu beaufschlagen,
um diesen insbesondere in dessen Einschaltstellung mit seiner unteren Schmalseite
in Berührung mit dem Boden der ihn aufnehmenden
Führungsnut zu halten
und damit einen sicheren Eingriff zwischen Schalthebelende und Arretier-Vorsprung
zu gewährleisten, wobei die durch den Winkelhebel auf den Schieber wirkende Feder-Querkraft
mit zunehmender Entspannung der Rückstellfeder vermindert wird. Dadurch wird erreicht,
daß die Rückstellfeder auch im im wesentlichen entspannten Zustand noch die Schieberreibung
überwinden kann und den Schieber beim Schaltvorgang mit Sicherheit in die Ausschaltstellung
bringt.
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Nach einer erfolgten Ausschaltung kann der Schieber des bekannten
Sicherheits-Temperaturbegrenzers durch Eindrücken in seine Einschaltstellung gebracht
werden, wobei eine Verriegelung in der Einschaltstellung durch den Schwenkhebel
allerdings erst erfolgen kann, wenn die vom Wärmeausdehnungs-Fühler abgefühlte Temperatur
unter die Soll-Abschaittemperatur gesunken ist.
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Neue Vorschriften gehen nun dahin, daß bei Sicherheits-Temperaturbegrenzen
das Schaltglied, im vorliegenden Fall der Schieber, in der Ausschaltstellung solange
blockiert sein muß, bis die abgefühlte Temperatur unter die Soll-Abschaittemperatur
gesunken ist, um die Möglichkeit einer Schließung des Stromkreises und damit einer
Wiederinbetriebnahme des zu schützenden Objektes durch händisches Eindrücken des
Schaltgliedes und Halten desselben in der Einschaltstellung zu verhindern, solange
die Soll-Abschalttemperatur nicht unterschritten ist Aufgabe der Erfindung ist daher,
einen Sicherheits-Te mperaturbeg renze r der eingangs geschilderten Art mit einfachen
Mitteln so abzuändern, daß diese Anforderungen erfüllt werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schieber
an seiner dem zweiten Arm des Winkelhebels zugewandten Längsseite eine Ausnehmung
besitzt, in die der zweite Winkelhebelarm in der Ausschaltstellung des Schiebers
einrastbar ist, und daß das mit dem Arretier-Vorsprung des Schiebers zusammenwirkende
Schalthebelende in Richtung auf den Schieber durch eine Federkraft beaufschlagt
ist, die bis zu einer unterhalb der Soll-Abschalttemperatur liegenden festgelegten
Temperatur die von dem Winkelhebel auf den Schieber ausgeübte Feder-Querkraft übersteigt,
sodaß das mit der Ausnehmung versehene Ende des in der Ausschaltstellung befindlichen
und durch den in der Ausnehmung eingerasteten zweiten Winkelhebelarm arretierten
Schiebers bei Absinken der Abfühl-Temperatur auf bzw. unter die festgelegte Temperatur
durch das auf den Arretier-
Vorsprung drückende Schalthebelende
entgegen der von dem Winkelhebel ausgeübten Feder-Querkraft schwenkbar ist und durch
diese Verschwenkung der zweite Winkelhebelarm unter Verschwenkung des Winkelhebels
aus der Ausnehmung des Schiebers aushebbar ist.
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Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert: In der Zeichnung zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt
durch einen insbesondere für die Verwendung bei Heißwasserspeichern geeigneten Siche
rheits-Te mpe raturbeg remer im eingeschalteten Zustand, Fig. 2 einen Längsschnitt
wie Fig. 1, jedoch unmittelbar nach dem Ausschalten mit blockiertem Schieber, Fig.
3 einen Längsschnitt wie Fig. 2 im ausgeschalteten Zustand, jedoch bei einer Temperatur,
bei der der Schieber wieder eindrückbar ist, Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie
IV-IV in Fig. 1 und Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V in Fig. 1.
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Der dargestellte Temperaturbegrenzer besitzt ein Gehäuse 1 aus Isolierstoff,
das Anschlußstücke 2 bzw. 2' für Kabel-Steckverbinder (Fig. 1 bis 3) bzw. für Klemmverbindung
(Fig. 4 und 5) samt Festkontakten 4 trägt und in dem ein Schieber 5 mit beweglichen
Kontaktbrücken 6 und ein Schalthebel 7 gelagert sind. Das Gehäuse 1 ist unten durch
eine metallische Grundplatte 3 und oben mit einem Deckel 8 aus Isolierstoff verschlossen,
welche Elemente durch Nieten od. dgl. (bei 9) zusammengehalten werden. Durch die
Grundplatte 3 erstreckt sich der Zugstab 10 eines in einem rohrförmigen Ansatz 3a
der Grundplatte eingesetzten Messing/Invar-Fühlers 11, wobei das verdickte Ende
des Zugstabes in eine Bohrung des Schalthebels 7 eingehängt ist.
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Der in der oberen Hälfte des Gehäuses 1 befindliche Schieber 5, der
den Schaltvorgang ausführt, ist ein hochkant gelagerter Flachschieber aus Isoliermaterial
und an einem Ende mit einem aufgesetzten gehärteten Arretier-Vorsprung 12 versehen,
mittels welchem er vom Schalthebel 7 in der Einschaltstellung arretiert wird. Durch
eine manuelle Einschaltbewegung an der aus dem Gehäuse 1 herausragenden Stirnfläche
5a des Schiebers 5 kann dieser in die in den Fig. 1 und 4 dargestellte Einschaltstellung
gebracht werden, in welcher die einerseits an einem Arm 13a eines zweiarmigen Winkelhebels
13 und anderseits an der anderen Stirnfläche des Schiebers 5 abgestützte Rückstellfeder
14 gespannt ist. Die Rückstellfeder 14 bringt nach Freigabe des Arretier-Vorsprunges
12 durch den Schalthebel
7 den Schieber 5 in die Ausschaltstellung
(Fig. 2 und 3) zurück. Durch die Lage des aus dem Gehäuse herausragenden Teiles
des Schiebers 5 kann die jeweilige Stellung der Sicherung mit einem Blick kontrolliert
werden.
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Der zweiarmige Winkelhebel 13 stützt sich zwecks Ausbildung einer
in bezug auf das Gehäuse im wesentlichen ortsfest bleibenden Schwenkachse mit einer
zylindrischen Abrollfläche 15 auf dem Gehäusedeckel 8 ab und liegt mit seinem zweiten
Arm an der dem Deckel 8 zugewandten schmalen Längsseite des Schiebers 5 an, um den
Schieber - vor allem in der Einschaltstellung der Sicherung - nach unten gegen seine
Führungsfläche im Gehäuse zu drücken.
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In der unteren Hälfte des Gehäuses 1 ist der Schalthebel 7 auf einer
Achse 16 abgestützt, wobei die Achse mit dem Hebel mittels einer Blattfeder 17 kraftschlüssig
verspreizt ist. Diese Blattfeder hat etwa die Form eines umgekehrten V, dessen Scheitel
im Bereich der Achse 16 liegt, und tritt zwischen Achse und Schalthebel durch, wobei
ein Schenkel der Blattfeder gegen die Grundplatte 3 abgestützt ist, während der
andere Schenkel sich mit seiner Stirnseite gegen eine vom Schalthebel getragene
Soll-Abschalttemperatur-Einstellschraube 18 abstützt, womit letztere schwergängiger
gemacht und gegen unbeabsichtigte Verstellung gesichert ist.
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Die Einstellschraube 18 wirkt mit einem an der Grundplatte 3 vorgesehenen
Anschlag 19 zusammen und ist für die Justierung von außen zugänglich, wobei die
dafür vorgesehene Öffnung im Gehäuse 1 durch eine Kappe 18a verschließbar ist.
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Wie insbesondere aus Fig. 5 ersichtlich ist, ist die Achse 16 mittels
zweier in Nuten des Gehäuses 1 angeordneter Druckfedern 20 gegen die Grundplatte
3 nachgiebig abgestützt, wobei die Federn 20 von vornherein durch den Zugstab 10
des Messing/lnvar-Fühlers 11 vorgespannt sind, um einerseits zu gewährleisten, daß
das verdickte Ende des Zugstabes dauernd am Schalthebel 7 anliegt, und anderseits
in einem gewissen Zustand, wie er später noch näher beschrieben werden wird, eine
nach oben gerichtete Kraft auf das Schalthebelende 7a ausüben zu können.
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Jede Kontaktbrücke 6 ist als in der Mitte mit einer durchgehenden
Kröpfung versehenes Metallplättchen ausgebildet, das durch eine ebenfalls in der
Mitte durchgekröpfte Blattfeder 21 jeweils in einer Queröffnung 22 des Schiebers
5 gehalten wird. Im ausgebauten Zustand des Schiebers liegt dabei die Kontaktbrücke
6 mit ihrer Kröpfung an der Stiniwand 22a der
Queröffnung 22 an
die Blattfeder 21 mit ihrer Kröpfung an der anderen Stirnwand 22b, wodurch ein Herausfallen
der Kontaktbrücke samt Blattfeder verhindert ist. Im eingebauten Zustand des Schiebers
5 liegt jede Kontaktbrücke 6 samt Blattfeder 21 und zugehörigen Festkontakten 4
in einer Kammer 23 des Gehäuses 1.
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In der Einschaltstellung ist die Kontaktbrücke 6 von der Stirnwand
22a abgehoben und liegt unter dem Druck der sich weiterhin an der Stirnwand 22b
abstützenden Blattfeder 21 an den Festkontakten 4 an. In Abschaltstellung ist die
Blattfeder 21 von der Stirnwand 22b abgehoben und liegt an der Wand 23a der Kammer
23 an. Die Kontaktbrücke 6 liegt unter der Wirkung der zusammengedrückten Blattfeder
21 an der Stirnwand 22a an.
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Diese Anordnung, wie sie bereits aus der genannten AT-PS 300 407 bekannt
ist, ermöglicht - unter Beibehaltung des vorgeschriebenen Öffnungsweges für die
Kontakte - an Baulänge für den Sicherheits-Temperaturbegrenzer zu sparen.
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Die Ausschaltfunktion des Temperaturbegrenzers ist folgende. Bei
zunehmender Erwärmung des abgefühlten Mediums, z.B. des Wassers in einem Heißwasserspeicher,
dehnt sich der in das Medium eintauchende Messing/Invar-Fühler 11 aus, wodurch der
Zugstab 10 auf den Schalthebel 7 einen Zug nach unten ausübt, was zunächst ein Schwenken
des Schalthebels um das mit dem Arretier-Vorsprung 12 des Schiebers 5 zusammenwirkende
Hebelende 7a unter Verlagerung der Achse 16 entgegen der Wirkung der Federn 20 zur
Folge hat, bis die Soll-Abschalttemperatur-Einstellschraube 18 in Anlage an dem
Anschlag 19 kommt. Ein fortgesetztes Ansteigen der abgefühlten Temperatur bewirkt
nun, daß der Schalthebel um das am Anschlag anliegende Ende der Einstellschraube
18 schwenkt, und bei Erreichen der Soll-Abschalttemperatur den Arretier-Vorsprung
12 des Schiebers 5 freigibt, sodaß letzterer unter der Wirkung der Rückstellfeder
14 in seine Ausschaltstellung (Fig. 2) gelangt und die beweglichen Kontaktbrücken
6 von den Festkontakten 4 trennt, womit der abzuschaltende Stromkreis, wie der Heizkreis
eines Heißwasserspeichers, unterbrochen wird.
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Um nun die Möglichkeit eines Eindrückens des Schiebers zu verhindern,
solange die abgefühlte Temperatur nicht auf einen bestimmten Wert unterhalb der
Soll-Abschalttemperatur gesunken ist, ist erfindungsgemäß an der dem Deckel 8 zugewandten
schmalen Längsseite des Schiebers 5 eine Aus-
nehmung 24 vorgesehen,
in die der Arm 13b des Winkelhebels 13 einrastet, sobald der Schieber die in Fig.
2 dargestellte Ausschaltstellung erreicht, womit der Schieber gegen ein Eindrücken
blockiert ist.
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Diese Blockierung existiert solange, bis die durch den Messing/Invar-Fühler
11 abgefühlte Temperatur auf eine festgelegte Temperatur unterhalb der Soll-Abschalttemperatur
gesunken ist. Bei Annäherung an diese Temperatur, die zweckmäßig etwa 300C unter
der Soll-Abschalttemperatur liegt, hat sich der Messing/Invar-Fühler 11 gerade soweit
entspannt, daß zwar die Einstellschraube 18 noch am Anschlag 19 ansteht, das Schalthebelende
7a jedoch unter der Wirkung der auf die Achse 16 wirkenden Federn 20 gegen den darüberliegenden
Arretier-Vorsprung 12 hochgedrückt wird, wodurch bei weiterem Absinken der Temperatur
der Arretier-Vorsprung 12 und damit das ihn tragende Ende des Schiebers 5 angehoben
und der Winkelhebel 13 verschwenkt wird, bis schließlich bei Erreichen der festgelegten
Temperatur der Schieber 5 in Anlage an der abgeschrägten Innenfläche 8a des Deckels
8 kommt, in welcher Stellung der Arm 13b des Winkelhebels 13 aus der Ausnehmung
24 soweit herausgehoben ist, daß ein Eindrücken des Schiebers in dessen Einschaltstellung
wieder möglich ist. Dieser Zustand ist in Fig. 3 gezeigt.
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Es versteht sich, daß die Kraft der Federn 20 so bemessen sein muß,
daß sie die von dem Winkelhebel 13 auf den Schieber 5 in dessen Ausschaltstellung
ausgeübte Feder-Querkraft übersteigt.
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Sinkt die Temperatur weiter ab, beginnt sich der Schalthebel unter
Anlage des Hebelendes 7a an der Gehäusefläche la um das Hebelende 7a zu verschwenken,
womit die Eisntellschraube 18 von dem Anschlag 19 abgehoben wird und sich wieder
eine Hebelstellung ergibt, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist.
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Da der Winkelhebelarm 13b, wie aus der Zeichnung ersichtlich, im
vorliegenden Ausführungsbeispiel nicht parallel zu dem Schieber 5 verläuft, sondern
etwas schräg gegen ihn gerichtet ist, ist es erforderlich, daß das Ende 13c des
Winkelhebelarmes 13b leicht nach außen abgebogen ist, um in der blockierten Ausschaltstellung
des Schiebers (Fig. 2) mit diesem im wesentlichen parallel zu liegen und mit dem
Boden der Ausnehmung 24 an einem von der vertikalen Rastfläche der Ausnehmung entfernten
Punkt in Berührung zu sein. Ein derartiger Berührungspunkt ist für das Ausheben
des Winkelhebelarmes 13b aus der Ausnehmung unbedingt erforderlich,
da
er den für das Ausheben erforderlichen Angriffspuiikt bildet.
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Je weiter dieser Angriffspunkt von der vertikalen Rastfläche der
Ausnehmung entfenit ist, desto weniger muß der Schieber zum Ausheben des Winkelarmes
angehoben werden, was bedeutet, daß durch entsprechende Wahl dieses Abstandes die
Temperatur, bei der das Ausheben erfolgen soll, in einem gewissen Rahmen einstellbar
ist.
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Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt ist, sondern zahlreiche Abwandlungen möglich sind, ohne aus dem Rahmen
der Erfindung zu treten.
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So muß als Wärmeausdehnungsfühler nicht unbedingt ein Messing/Invar-Fühler
dienen, sonden es kann stattdessen auch ein Kapillarrohr-Fühler verwendet werden,
in welchem Fall die Druckdose des Fühlers zweckmäßig zwischen der Gehäusefläche
la und dem Schwenkhebel 7 anzuordnen sein wird, u. zw. etwa an der Stelle, an der
im dargestellten Ausführungsbeispiel der Zugstab 10 angreift.
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In einer anderen Ausführungsform kann als Wärmeausdehnungsfühler
auch ein Bi-Metallstreifen in einer Anordnung zur Anwendung kommen, wie sie in der
genannten AT-PS 300 407 beschrieben ist. Bei dieser Anordnung wird die Soll-Abschalttemperatur-Einstellschraube
direkt von dem freien Ende eines Bimetallstreifens beaufschlagt, dessen anderes
Ende an der metallischen Grundplatte befestigt ist, die in diesem Fall als Temperatur-Abfühlfläche
dient. Bei einer derartigen Anordnung könnte, um die erforderliche Federkraft auf
das mit dem Arretier-Vorsprung zusammenwirkende Schalthebelende aufbringen zu können,
die den Schalthebel mit seiner in diesem Fall als Schwenkachse wirkenden Achse verspreizende
Blattfeder, die im wesentlichen der Feder 17 des dargestellten Ausführungsbeispieles
entspricht, entsprechend stark gewählt werden.
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