DE658840C - Temperaturregler an elektrisch beheizten Geraeten, bei dem ein Elektromagnet in dem temperaturempfindlichen Organ eine dem Einschaltsinne entgegengesetzt gerichtete Vorspannung erzeugt - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Temperaturregler an elektrisch beheizten Geraten, bei dem ein Elektromagnet in dem temperaturempfindlichen Organ, beispielsweise einem Bimetallstreifen, vor Kontaktgabe eine dem Einschaltsinne entgegengesetzt gerichtete Vorspannung erzeugt.

Bei den gebräuchlichen Temperaturreglern, beispielsweise solchen mit Bimetallstreifen, erfolgt die Annäherung der Kontakte, bevor der Strom geschlossen wird, mit einer sehr niedrigen Geschwindigkeit, die sich aus der Abnahme der Temperatur des Streifens ergibt. Kommen dann die beiden Kontakte zur BerÜhrung, so ist der Druck, mit dem sie aufeinandergepreßt werden, anfänglich sehr gering und wächst erst im Laufe von mehreren Sekunden, während der Strom bereits fließt, aber die Erwärmung des mit dem Temperaturregler in Reihe geschalteten Heizwiderstandes sich noch nicht dem Bimetallstreifen mitgeteilt hat. Aus dieser Verzögerung zwischen dem Augenblick des Kontaktschlusses und der daraus erfolgenden mittelbaren Erwärmung des Bimetallstreifens auf dem Umwege über die Erwärmung des Heizraumes entsteht überhaupt erst die Möglichkeit, daß die Kontakte vorübergehend mit einem gewissen Druck aufeinandergepreßt werden. Ähnlich liegen die Verhältnisse bei der Trennung der Kontakte. In dem betreffenden Augenblick besteht ebenfalls bei den normalen Temperaturreglern kein nennenswerter Anpressungsdruck zwischen den Kontakten. Infolgedessen genügt sowohl während des Schließens als auch beim Öffnen der Kontakte die leiseste Erschütterung des stets in bestimmtem Maße elastischen Bimetallstreifens, um ein mehrfaches Öffnen und Schließen der Kontakte, das sich oft, wie Beobachtungen zeigten, periodisch über eine längere Zeit fortsetzt, hervorzurufen. Der Nachteil dieser Erscheinung liegt in einer übermäßig starken Abnutzung der Kontakte, ferner in Rundfunkstörungen sowie in einer Übererwärmung der Kontaktflächen und damit auch des übrigen Reglers gegenüber der Temperatur des Heizraumes, woraus sich eine Verschiebung der Ansprechtemperatur des Reglers gegenüber dem Sollwert ergibt.

Es sind auch bereits Temperaturregler bekanntgeworden, bei denen die schleichende Annäherung der beiden Kontakte durch Verwendung einer mechanischen Schnappvorrichtung vermieden wird, welche die beiden Kontakte bei «nem bestimmten Mindestabstand plötzlich infolge Umschnappens eines Exzen-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr.-Ing. Walter Volkers in Schenectady, New York, V. St. A.

ters, beispielsweise einer Platte mit geringer Wölbung, zur Berührung bringt. Ähnlich erfolgt bei derartigen Reglern die. Trennung der Kontakte mit verhältnismäßig großer Gesch windigkeit, sobald die rückführende Kraft des Bimetallstreifens die Hemmung des Exzenters überwindet. Derartige Einrichtungen sind aber im allgemeinen wenig betriebssicher, kostspielig und haben außerdem den ίο Nachteil, daß die Trennung der Kontakte bei einer bedeutend niedrigeren Temperatur erfolgt als der Kontaktschluß.

Es ist ferner bereits bekannt, bei solchen . Temperaturreglern eine magnetische Hilfskraft anzuwenden, die mittelbar oder uninittel bar den durch das temperaturempfindliche Organ, z. B. einen Bimetallstreifen, hervorgerufenen Kontaktdruck verstärkt. So wurde bei einem bekannten Temperaturregler ein Elektromagnet mit zwei Polschuhen versehen, von denen der eine in der Offenstellung 'und der andere in der Schließstellung des Schalters einen von einer Membran als temperaturempfmdlichem Organ gesteuerten, unter Federwirkung stehenden Schaltarm anzieht und festhält, bis das temperaturempfindliche Organ die Haltekraft des Elektromagneten überwindet und in die entgegengesetzte Lage schnellt. Bei dieser Einrichtung muß daher die von dem temperaturempfindlichen Organ erzeugte Kraft immer erst größer als die Haltekraft der Pole des Elektromagneten werden, bevor der Schaltarm in seine andere Lage sich bewegen kann.

Ferner wurde auch schon ein Elektromagnet vorgesehen, der derart angeordnet und dessen Erregerwicklung derart geschaltet ist, daß er bei Kontaktgabe erregt wird und die Verstärkung des Kontaktdruckes erzeugt. Diese Einrichtung hat jedoch den Nachteil, daß sich der Strom des Magneten und damit seine Zugkraft nur wenig ändert, wenn sich die ihn steuernden Kontakte aus irgendeinem Grunde, z. B. durch Erschütterungen, lockern, so daß zwischen ihnen ein Lichtbogen entsteht. Bei verhältnismäßig starker Sättigung des Magneten aber, die aus wirtschaftlichen Gründen im allgemeinen anzustreben ist, wird infolge des geringen Lichtbogenspannungsabfalls die Stromstärke und damit die Zugkraft des Magneten nicht genügend geschwächt, so daß der Lichtbogen längere Zeit stehenbleiben und die Kontakte zerstören kann.

Es sind auch schon Temperaturregler mit magnetischer Beeinflussung bekannt, bei denen man, um ein starkes Anpressen der Kontakte zu erreichen, in dem temperaturempfindlichen Organ, ζ. B. einem Bimetallstreifen, vor Kontaktgabe eine dem Einsclialtsinne entgegengesetzt gerichtete Vorspannung erzeugt. Bei diesen bekannten Reglern liegt .aber ge-• wohnlich in der Öffnungsstellung der Anker des Magneten auf, so daß bei Kontaktgabe keine wesentliche , Kontaktdruckverstärkung hervorgerufen werden kann, da der Anker mit Bimetallstreifen eine Schnappbewegung ausführt, die bei entsprechender Wahl des Luftspaltes durch Abreißen des Ankers von dem Polschuh, des Magneten zustande kommt.

In ähnlicher Weise arbeitet auch eine andere bekannte Einrichtung, bei der der von einem Elektromagneten ausgeübte Zusatzdruck nicht unmittelbar auf die Reglerhauptkontakte einwirkt, sondern mittelbar über Hilfskontakte, die den Stromkreis des Magneten steuern. Auch hier tritt unter Mitwirkung einer Feder eine schnappartige Bewegung ein, die den genauen Ansprechzeitpunkt des Reglers nur selten gewährleistet,

Zweck der Erfindung ist es, eine besonders zuverlässige Steuerung der im Bimetallstreifen aufgespeicherten mechanischen Spannungen zwecks Kontaktdruckverstarkung im richtigen Augenblick, d.h. bei einsetzender Berührung der Reglerkontakte, zu erzielen. Aus diesem Grunde wird auf Hilfskontakte ganz verzichtet und die Zu- und Abschaltung der Magnetwicklung den Hauptkontakten überlassen, die damit sowohl den Hauptstrom schließen und unterbrechen als auch die Steuerung des Magneten übernehmen. Erfindungsgemäß erfolgt dies dadurch, daß die Wicklung des Elektromagneten beim Schließen der den Hauptstrom führenden Reglerkontakte kurzgeschlossen wird und gegebenenfalls zu den Kontakten des Reglers parallel geschaltet ist. Diese Anordnung hat noch den Vorteil, daß bei Erschütterungen des Reglers und etwaigem geringem Öffnen der Kontakte ein Lichtbogen nicht lange stehenbleiben kann. Da bei Kontaktgabe der Magnet vollständig stromlos ist, wird dieser bei Entstehen eines Lichtbogens stromführend und übt eine wenn auch noch nicht volle, so doch, da er bei der Anfangsspannung noch ungesättigt ist, verhältnis- mäßig große Zugkraft auf den Bimetallstreifen aus und trennt damit die Kontakte weiter voneinander. Hierdurch erhöht sich natürlich die Lichtbogenspannung, was eine weitere Verstärkung der Zugkraft des Ma- no gneten zur Folge hat, die schließlich in einer genügend weiten Trennung der Kontakte sich auswirkt, so daß der Lichtbogen mit Sicherheit in kurzer Zeit zum Erlöschen gebracht wird. .

In der Zeichnung stellt
Abb. ι ein Beispiel der Erfindung dar und Abb. 2 ein Schaubild der Zugkraft des Reglers.

An dem Bimetallstreifen 1 ist der Ankern lao des Elektromagneten 2 befestigt. Die Wicklung 5 des Elektromagneten ist parallel zu

den Kontakten 6 und 7 geschaltet. 8 ist der Heizwiderstand, dessen eines Ende an der Netzleitung 9 liegt, während sein anderes Ende über das Kontaktpaar bzw. den dazu parallel geschalteten Elektromagneten mit der Rückleitimg 4 verbunden ist.

Es sei nun angenommen, daß der Kontakt 7 des Bimetallstreifens sich allmählich infolge zunehmender Abkühlung des Heizraumes

Lo seinem Gegenkontakt 6 nähert. Da die Kontakte zunächst geöffnet sind, fließt ein geringer Strom über den Heizkörper 8 und über die Wicklung 5 des Elektromagneten. Diese wird zweckmäßigerweise so dünndrähtig bzw. hochohmig ausgeführt, daß der sie durchfließende Strom keine nennenswerte Heizwirkung im Widerstand 8 hervorruft. Sobald die Kontakte 6 und 7 zur Berührung gelangen, wird der Elektromagnet 2 stromlos. Im glei-

ao chen Augenblick entspannt sich die Federkraft des Bimetallstreifens 1, welche der kurz vor der Berührung der Kontakte vorhandenen Zugkraft des Magneten entspricht, und preßt die beiden Kontakte mit dem entsprechenden Druck zusammen. Sobald infolge zunehmender Erwärmung des Heizraumes eine geringe Trennung der beiden Kontakte entsteht, wird der Magnet 2 stromführend und beschleunigt diese Trennung.

Die Wirkungsweise des Reglers ergibt sich aus dem Zugkraftdiagramm der Abb. 2. In dem Schaubild stellt die Kurve 19 die Zunahme der Zugkraft des Elektromagneten 2 bei Annäherung seines Ankers 3 in der Pfeilrichtung 20 dar. Bei dem Abstand ο zAvischen Elektromagnet und Anker ist die Zugkraft des Elektromagneten am größten und wird durch die Strecke 21 versinnbildlicht. Entgegen der Zugkraft des Magneten wirkt die Federkraft des Bimetallstreifens 1, dessen Charakteristik in Abb. 2 durch die Gerade 22 veranschaulicht ist. Sie zeigt, 'um wieviel die Federkraft des Bimetallstreifens wächst, wenn er um eine bestimmte Strecke vom Nullpunkt der Abszisse, d. h. also vom Abstand ο zwischen Anker und Elektromagnet, in Richtung des Pfeiles 23 verschoben wird. Da die Federkraft des Bimetallstreifens der Zugkraft des Elektromagneten entgegenwirkt, muß zur Herstellung richtiger Bezugsverhältnisse die Gerade 22 in die Lage 24 zurückgeklappt werden, wie dies durch den zweimal angedeuteten Winkel φ veranschaulicht wird. Dabei ist die Gerade 22 gleichzeitig parallel zu sich selbst so verschoben worden, daß sie die Kurve 19 berührt. Ihr Berührungspunkt mit der Kurve entspricht dem mit 25 bezeichneten Abstand der beiden Kontakte 6 und 7, Das Schaubild zeigt, daß bei einem geringen Unterschreiten des Abstandes 25 der Kontakte 6 und 7 eine plötzliche Annäherung und schließliche Berührung der beiden Kontakte stattfinden muß, da bei kleineren Abständen die Neigung der Kurve 19 größer ist als die der Tangente 22. Beim Durchlaufen der Strecke 25 wächst die Zugkraft um den Betrag 26, wogegen die Gegenkraft der Bimetallfeder 1 nur um den kleineren Betrag 27 wachsen kann. Der.Unterschied 28 dieser beiden Kräfte stellt dann bei eingeschaltet bleibendem Elektromagneten den Anpassungsdruck dieser beiden Kontakte dar. Da nun der Elektromagnet beim Sichberühren der beiden Kontakte 6 und 7 kurzgeschlossen wird, kann der durch den Bimetallstreifen erzeugte Anpassungsdruck voll zur Geltung kommen.

Mit zunehmender Erwärmung des Bimetall-Streifens ι nimmt der Anpressungsdruck allmählich bis auf ο ab, wodurch der Elektromagnet wieder eingeschaltet wird und die Kontakte ebenso plötzlich getrennt werden, wie sie vorher geschlossen wurden. Die kurvenmäßige Darstellung dieses Vorganges ergibt sich aus dem Vorhergesagten von selbst und kann daher in Abb. 2 fortgelassen werden.

Die Erfindung beschränkt sich selbstverständlich nicht allein auf solche Temperaturregler, die eine mittelbare oder unmittelbare Unterbrechung eines Heizstromes bewirken, sondern sie ist im allgemeinen auch dort anwendbar, wo derartige Regler für Signalzwecke oder ganz allgemein zur Schließung eines Stromes beim Erreichen einer bestimmten Temperatur verwendet werden. Ebensowenig ist die Erfindung an die Ver-Wendung von Bimetallstreifen als temperaturempfindliches Organ gebunden, sondern sie läßt sich in gleicher Weise auch auf alle anderen elektrischen Temperaturregler anwenden, bei denen zwei Kontakte zur Berührung gelangen, sobald eine bestimmte Temperatur unterschritten wird.

Claims (1)

1. Patentanspruch :

   Temperaturregler an elektrisch beheizten Geräten, bei dem ein Elektromagnet in dem temperaturempfindlichen Organ, beispielsweise einem Bimetallstreifen, vor Kontaktgabe eine dem Einschaltsinne entgegengesetzt gerichtete Vorspannung erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung (5) des Elektromagneten (2) beim Schließen der den Hauptstrom führenden Reglerkontakte kurzgeschlossen wird und gegebenenfalls zu den Kontakten (6, 7) des Reglers parallel geschaltet ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen