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Thermischer Schalter
Die Erfindung betrifft einen thermischen Schalter mit einem aus einem Thermobimetallelement mit Schnappwirkung gebildeten Temperaturfühler, der über ein elektrisch isolierendes Übertragungsglied in Form eines schwenkbar gelagerten Hebels mit einem Kontaktsystem mit stetiger Charakteristik der
Kontaktfeder in Verbindung steht, wobei die Bewegungsebene des Übertragungsgliedes im wesentlichen mit der Bewegungsebene des beweglichen Kontaktes übereinstimmt.
Das Übertragungsglied hat die Aufgabe, die Bewegung des Thermobimetallelementes auf das
Kontaktsystem, vorzugsweise auf die Kontaktfeder, zu übertragen und diese Teile voneinander elektrisch zu isolieren. Durch die Schnappbewegung des Thermobimetallelementes wird je nach dessen konvexer oder konkaver Lage durch Vermittlung des Übertragungsgliedes bewirkt, dass der bewegliche, von der Kontaktfeder getragene Kontakt mit dem festen Kontakt in stromleitender Berührung ist oder nicht. Beim Öffnen des Stromkreises beschreibt der bewegliche Kontakt ein kurzes Stück einer ebenen
Kurve, insbesondere eines Kreisbogens. Durch diese Kurve ist eine Ebene definiert, die Bewegungsebene des beweglichen Kontaktes.
Der Kontaktabstand und somit der Abstand der Kontaktfeder vom Thermobimetallelement muss für ein einwandfreies Arbeiten des Schalters in engen Grenzen gehalten werden, insbesondere muss das Übertragungsglied gegen seitliches Verschieben gesichert sein.
Es sind bereits mehrere thermische Schalter dieser Art bekanntgeworden, wobei man von einem der folgenden Konstruktionsprinzipien Gebrauch gemacht hat :
In der deutschen Auslegeschrift 1292729 ist ein thermischer Kleinselbstschalter mit Hand-und Freiauslösung beschrieben, der einen mit zwei Führungsbahnen versehenen, vom Handbedienungsorgan abwechselnd in der einen oder andern Schwenkrichtung zu betätigenden Kipphebel, der einerseits an einer über Totpunktlage verschwenkbaren, auf eine Kontakteinrichtung einwirkende Schaltfeder angreift und anderseits durch ein thermisches Auslöseorgan betätigbar ist, aufweist.
Nach der brit. Patentschrift Nr. 626, 114 liegt gegen das Thermobimetallelement das zylindrisch geformte Übertragungsglied an, das in einer Bohrung des Gehäuses axial verschieblich geführt ist und gegen die Kontaktfeder wirkt.
In der österr. Patentschrift Nr. 284245 ist ein zylindrisches, an beiden Enden zu Zäpfchen abgestuftes Übertragungsglied gezeigt, das mit seinen Zäpfchen je eine dafür vorgesehene Bohrung im Thermobimetallelement einerseits und in der Kontaktfeder anderseits durchsetzt, wobei Thermobimetallelement bzw. Kontaktfeder jeweils auf die Schulter der Stufe wirken. Die in den Bohrungen geführten Zäpfchen verhindern eine seitliche Verschiebung des Übertragungsgliedes.
In der USA-Patentschrift Nr. 2, 753, 421 ist ein Übertragungsglied dargestellt, das einerseits mit einem Zäpfchen die Kontaktfeder durchsetzt und dadurch geführt ist, anderseits mit seinem zweiten, bombierten Ende mit dem Thermobimetallelement in Eingriff ist.
In der USA-Patentschrift Nr. 3, 005, 076 hat das Übertragungsglied die Form einer Kugel aus Isoliermaterial, die in einer Ausnehmung der Kontaktfeder oder des an der Kontaktfeder befestigten Kontaktes gegen seitliche Verschiebung gesichert gelagert ist.
Die bekannten Ausführungsformen weisen Nachteile auf. Führt man das Übertragungsglied in
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einer Bohrung des Gehäuses bzw. eines dafür vorgesehenen Gehäuseteiles, so müssen die korrespondierenden Abmessungen mit engen Toleranzen gefertigt werden, was das Endprodukt verteuert. Weisen Thermobimetallelement und bzw. oder Kontaktfeder Bohrungen auf, so leidet wegen der dann auftretenden Kerbwirkung die Lebensdauer dieser Teile. Gibt man dem Übertragungsglied die Form einer Kugel aus Isoliermaterial, so kann man aus Platzgründen den Durchmesser nicht so gross wählen, dass die in den meisten europäischen Sicherheitsvorschriften vorgeschriebenen Kriech-und Luftstrecken eingehalten werden.
Ziel der Erfindung ist, die Nachteile der bekannten Schalter zu vermeiden und einen thermischen Schalter mit einem Übertragungsglied zu schaffen, das eine hohe Lebensdauer des Schalters, Einhaltung der Sicherheitsvorschriften und hohe Qualität trotz grosser Toleranzen der Einzelteile ermöglicht.
Erfindungsgemäss weist das Übertragungsglied die Form eines Prismas auf, das mit geringem Spiel in eine wannenartige Ausnehmung eines Isolierkörpers, in der auch die Kontaktfeder untergebracht ist, gegen seitliche Verschiebung gesichert eingesetzt ist und gegen Verschiebung in Richtung der Längserstreckung der Kontaktfeder durch eine Bohrung angenähert parallel zur Bewegungsrichtung des beweglichen Kontaktes, in die ein zylindrischer Fortsatz eines die Kontaktfeder tragenden Nietes od. dgl. mit Spiel eingreift, oder durch zwei seitlich angeordnete halbkreisförmige Fortsätze, die mit Spiel in Ausnehmungen des Isolierkörpers eingreifen, gesichert ist, wobei am Übertragungsglied an sich bekannte Wülste, Warzen, gerundete Kanten od. dgl. angeordnet sind, mit denen es mit dem Thermobimetallelement bzw. der Kontaktfeder in Berührung steht.
Dadurch ist einerseits der Verzicht auf enge Toleranzen möglich, anderseits die Vermeidung von Bohrungen im Thermobimetallelement und im bewegten Teil der Kontaktfeder. Auch die in den einschlägigen Sicherheitsvorschriften festgelegten Kriechstrecken sind auf diese Weise leichter zu erfüllen. Darüber hinaus bietet die erfindungsgemässe Ausführung den Vorteil, dass die Angriffspunkte von Thermobimetallelement und Kontaktfeder am einarmigen Hebel in verschiedenen Abständen von der Drehachse angeordnet werden können, wodurch ohne zusätzlichen Bauteil das Übertragungsglied auch als Hebelübersetzung dienen kann.
Für hochwertige Schalter, bei denen das Übertragungsglied aus keramischem Werkstoff bestehen muss, ergibt sich durch die erfindungsgemässe Ausführung eine dem Werkstoff besser angepasste Konstruktion, wodurch gegenüber der bekannten Zäpfchenausführung trotz höherem Werkstoffverbrauch niedere Kosten für das Übertragungsglied resultieren.
Zweckmässigerweise weist das Übertragungsglied seitliche Ausnehmungen zur Einführung von Quetschwerkzeugen auf, mit denen durch Verformung von Gehäuseteilen, insbesondere von Stegen der Kontaktabstand justierbar ist.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich an Hand der Zeichnungen, in denen zwei Ausführungsbeispiele dargestellt sind.
Fig. l zeigt in der Draufsicht und Fig. 2 von vorne gesehen ein Ausführungsbeispiel eines Übertragungsgliedes für einen erfindungsgemässen thermischen Schalter, Fig. 3 einen Schnitt nach der
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Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 4 durch einen thermischen Schalter mit einem Übertragungsglied gemäss Fig. l und 2. Fig. 6 zeigt in der Draufsicht und Fig. 7 von vorne die Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispieles eines Übertragungsgliedes für einen erfindungsgemässen thermischen Schalter, Fig. 8 einen Schnitt nach der Linie VIII-VIII der Fig. 9, Fig. 9 einen Schnitt nach der Linie IX-IX der Fig. 8 bzw. Fig. 10, Fig. 10 einen Schnitt nach der Linie X-X der Fig. 9 durch einen erfindungsgemässen thermischen Schalter mit einem Übertragungsglied gemäss Fig. 6 und 7.
Das in den Fig. l und 2 dargestellte Übertragungsglied--l--weist einen Wulst--2--und eine Warze--3--sowie eine Bohrung--4--auf, und ist als um eine senkrecht auf die Zeichenebene der Fig. 2 stehende Achse schwenkbarer einarmiger Hebel ausgebildet, wie an Hand der Fig. 3 bis 5 erläutert wird. Der in den Fig. 3 bis 5 gezeigte thermische Schalter besteht aus einem Gehäuse-5--, das der Aufnahme des Thermobimetallelementes --6-- dient, einem Isolierkörper --7--, an dem die beiden Stromzuführungen--8, 9--mittels des festen Kontaktes--10--bzw. des Nietes --11-- befestigt sind. Mittels des Nietes --11-- ist ferner die Kontaktfeder-12befestigt, die an ihrem Ende den beweglichen Kontakt --13-- trägt.
Der Niet --11-- trägt einen Fortsatz--14--, der mit Spiel in die Bohrung --4-- des Übertragungsgliedes --1-- greift. Das Übertragungsglied--l--ist mit der Warze--3--mit dem Thermobimetallelement--6--, einer
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Kontaktfeder --12-- in Berührung.
Der Thermoschalter ist in der"Ein"-Schaltstellung gezeigt. Er liegt vorzugsweise mit der Grundplatte --15-- des Gehäuses --5-- am zu regelnden Körper an. Bei dessen Erwärmung
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Thermal switch
The invention relates to a thermal switch with a temperature sensor formed from a thermal bimetallic element with a snap action, which via an electrically insulating transmission element in the form of a pivoted lever with a contact system with continuous characteristics of
Contact spring is in connection, the plane of movement of the transmission member essentially coinciding with the plane of movement of the movable contact.
The transmission link has the task of the movement of the thermal bimetal element on the
Contact system, preferably on the contact spring, and to electrically isolate these parts from one another. The snap movement of the thermal bimetal element, depending on its convex or concave position, through the intermediary of the transmission element, causes the movable contact carried by the contact spring to be in current-conducting contact with the fixed contact or not. When the circuit is opened, the moving contact describes a short stretch of a plane
Curve, in particular an arc of a circle. This curve defines a plane, the plane of movement of the movable contact.
The contact distance and thus the distance between the contact spring and the thermal bimetallic element must be kept within narrow limits for the switch to work properly; in particular, the transmission element must be secured against lateral displacement.
Several thermal switches of this type have already become known, using one of the following design principles:
In the German Auslegeschrift 1292729 a thermal miniature circuit breaker with manual and free release is described, which is provided with two guideways, to be actuated alternately by the manual control element in one or the other pivoting direction and which on the one hand engages a switching spring that can pivot over dead center and act on a contact device and, on the other hand, can be actuated by a thermal release element.
According to British Patent No. 626, 114, the cylindrically shaped transmission element rests against the thermal bimetal element, which is axially displaceably guided in a bore in the housing and acts against the contact spring.
In the Austrian patent specification No. 284245 a cylindrical transmission element stepped at both ends into cones is shown, which with its cones penetrates a hole provided for this purpose in the thermobimetallic element on the one hand and in the contact spring on the other hand, with the thermobimetallic element or contact spring on the shoulder of the Level. The cones guided in the bores prevent the transmission member from shifting sideways.
In the US Pat. No. 2, 753, 421 a transmission member is shown, which on the one hand passes through the contact spring with a cone and is guided through it, on the other hand is in engagement with the bimetallic thermal element with its second, cambered end.
In US Pat. No. 3,005,076, the transmission element has the shape of a ball made of insulating material, which is mounted in a recess in the contact spring or in the contact attached to the contact spring and secured against lateral displacement.
The known embodiments have disadvantages. If you lead the transmission link in
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a hole in the housing or a housing part provided for this purpose, the corresponding dimensions must be manufactured with tight tolerances, which increases the cost of the end product. If the thermal bimetallic element and / or contact spring have bores, the service life of these parts suffers because of the notch effect that then occurs. If the transmission element is given the shape of a ball made of insulating material, then, for reasons of space, the diameter cannot be chosen so large that the creepage and clearance distances prescribed in most of the European safety regulations are maintained.
The aim of the invention is to avoid the disadvantages of the known switches and to create a thermal switch with a transmission element that enables a long service life of the switch, compliance with safety regulations and high quality despite the large tolerances of the individual parts.
According to the invention, the transmission element has the shape of a prism, which is inserted with little play in a trough-like recess of an insulating body, in which the contact spring is also housed, secured against lateral displacement and against displacement in the direction of the longitudinal extension of the contact spring through a bore approximately parallel to Direction of movement of the movable contact, in which a cylindrical extension of a rivet or the like carrying the contact spring engages with play, or is secured by two laterally arranged semicircular extensions which engage with play in recesses of the insulating body, with beads known per se on the transmission member , Warts, rounded edges or the like. Are arranged with which it is in contact with the thermal bimetal element or the contact spring.
As a result, on the one hand, it is possible to dispense with tight tolerances, on the other hand, it is possible to avoid holes in the thermal bimetal element and in the moving part of the contact spring. The creepage distances specified in the relevant safety regulations are also easier to meet in this way. In addition, the embodiment according to the invention offers the advantage that the points of application of the thermal bimetallic element and contact spring on the one-armed lever can be arranged at different distances from the axis of rotation, whereby the transmission element can also serve as a lever transmission without an additional component.
For high-quality switches in which the transmission element has to be made of ceramic material, the design according to the invention results in a construction that is better adapted to the material, which results in lower costs for the transmission element compared to the known suppository design despite higher material consumption.
The transmission element expediently has lateral recesses for introducing crimping tools, with which the contact spacing can be adjusted by deforming housing parts, in particular webs.
Further details of the invention emerge from the drawings, in which two exemplary embodiments are shown.
FIG. 1 shows in a top view and FIG. 2, seen from the front, an exemplary embodiment of a transmission element for a thermal switch according to the invention, FIG. 3 shows a section according to FIG
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Section along the line VV of FIG. 4 through a thermal switch with a transmission element according to FIGS. 1 and 2. FIG. 6 shows a top view and FIG. 7 from the front a view of a second exemplary embodiment of a transmission element for a thermal switch according to the invention, 8 a section along the line VIII-VIII in FIG. 9, FIG. 9 a section along the line IX-IX in FIG. 8 and FIG. 10, FIG. 10 a section along the line XX in FIG a thermal switch according to the invention with a transmission element according to FIGS. 6 and 7.
The transmission element shown in FIGS. 1 and 2 - 1 - has a bead - 2 - and a protrusion - 3 - as well as a bore - 4 - and is as about a perpendicular to the plane of the drawing The axis standing on the axis of FIG. 2 is formed with pivotable one-armed levers, as will be explained with reference to FIGS. 3 to 5. The thermal switch shown in FIGS. 3 to 5 consists of a housing-5--, which is used to hold the thermal bimetallic element --6--, an insulating body --7-- on which the two power supply lines - 8, 9 - by means of the fixed contact - 10 - or. of the rivet --11-- are attached. The contact spring -12, which carries the movable contact -13- at its end, is also fastened by means of the rivet -11-.
The rivet --11-- has an extension - 14-- that engages with play in the bore --4-- of the transmission link --1--. The transmission link - l - is with the wart - 3 - with the thermal bimetallic element - 6 -, one
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Contact spring --12-- in contact.
The thermal switch is shown in the "on" position. It is preferably in contact with the body to be controlled with the base plate --15-- of the housing --5--. When it is heated
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