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Regelschalter mit Schnappschaltmechanismus Die. Erfindung betrifft
einen Regelschalter mit Schnappschaltmechanismus, der in Abhängigkeit von der Temperatur
eines Fühlorgans einen Stromkreis mit einer Regelstrecke schließt und öffnet.
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Bei Elektrowärmegeräten ist .für den Regelschalter meist ein Fühlorgan
vorhanden, das sich in Abhängigkeit von der zu regelnden Temperatur ausdehnt oder
auslenkt und dadurch den Regelschalter ein-und -ausschaltet. Ein solches Fühlorgan
kann beispielsweise aus einem Bimetall bestehen, das an einem Ende fest eingespannt
ist und dessen freies Ende entsprechend der Erwärmung oder Abkühlung eine Bewegung
ausführt. Diese Bewegung kann man dazu ausnutzen, einen Schnappschalter zu betätigen.
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Weiter ist es bekannt, als Fühlorgan einen Metallstab, ein Rohr od.
dgl. mit einem großen Wärmeausdehnungskoeffizienten zu verwenden, bei dem die der
Temperatur entsprechende Längsausdehnung zur Steuerung des Schalters ausgenutzt
wird.
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Als Regelschalter wird heute meist ein Schnappschalter verwendet.
Der Schnappschaltmechanismus besteht vielfach aus einer votgespannten Blattfeder,
die derart mit einem Anschlag zusammenwirkt, daß sie eine monostabile Lage besitzt.
Wirkt auf die Blattfeder in ihrem Angriffspunkt eine Kraft bestimmter Größe ein,
so springt die Blattfeder in eine zweite Stellung um, die sie jedoch nur so lange
einnimmt, wie die einwirkende Kraft nicht unter einen bestimmten Wert sinkt. Wird
dieser Wert unterschritten, so springt die Blattfeder in ihre Ausgangslage zurück.
Der Angriffspunkt der Kraft legt dabei jeweils einen bestimmten Weg zurück. Zwischen
Einschalt- und Ausschaltpunkt des Schalters besteht also eine Differenz an Kraft
und Weg. Die erforderlichen Kräfte und Wege zur Betätigung. des Schalters ergeben
sich durch den geforderten Mindestkontaktdruck im geschlossenen Zustand und dem
Mindestkontaktabstand im geöffneten Zustand des Schalters. Daher kann die Differenz
an Kraft und Weg zwischen Einschalt- und Ausschaltpunkt nicht beliebig verkleinert
werden. Die erforderliche Differenz bedingt also ein gewisses Regelspiel des Schalters.
Bei der Temperaturregelung wirkt sich das derart aus, daß die geregelte Temperatur
stets um einen Mittelwert herum schwankt.
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Um dieses Regelspiel möglichst klein zu halten, hat man bereits das
Fühlorgan des Regelschalters durch einen Widerstand, der der Regelstrecke parallel
geschaltet ist, zusätzlich beheizt, so daß sich für das Fühlorgan ein größerer Temperaturunterschied
ergibt, als an dem Standort des Reglers in Wirklichkeit vorhanden ist. Hiermit läßt
sich das Regelspiel zwar herabsetzen, aber je nach den Bedingungen, unter denen
der Regler verwendet werden soll, entspricht die Temperatur am Fühler nicht immer
der wahren Raumtemperatur.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beibehaltung der Vorteile
der bekannten Lösungen deren Nachteile zu vermeiden. Bei einem Regelschalter der
eingangs beschriebenen Art wird dies erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Schalterkontakt
gleichzeitig mit dem Schließen und Öffnen der Regelstrecke die Heizung eines Kompensationsorgans
ein- bzw. ausschaltet, das durch Auslenkung infolge Erwärmung auf das schwenkbar
gelagerte Schalterchassis einwirkt und das Regelspiel des Schalters herabsetzt.
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Es ist zwar ein Schalter bekannt, bei dem ein kontakttragendes Schnappglied
durch einen Bimetallstreifen verschwenkt wird und mit Gegenkontakten zusammenwirkt,
die ebenfalls von einem Bimetall getragen werden, so daß die Lage der Gegenkontakte
von der Erwärmung des Bimetallstreifens abhängt, jedoch dient der die Gegenkontakte
tragende Bimetallstreifen nur zur Kompensation der Raumtemperatur und kann nicht
wie bei der Erfindung das Regelspiel des Schalters verkleinern.
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Beim erfindungsgemäßen Schalter wird zweckmäßigerweise als Kompensationsorgan
ein durch eine Heizwicklung indirekt beheizter Bimetallstreifen verwendet, dessen
Ausbiegung bei Erwärmung auf das Chassis des Regelschalters übertragen wird. Dadurch
wird ein Teil des Weges und der Kraft, die sonst das Fühlorgan aufbringen muß, von
dem Kompensationsorgan übernommen. Statt eines Bimetallstreifens kann man als Kompensationsorgan
auch einen Kunststoffstab mit großem Wärmeausdehnungskoeffizienten verwenden. Dabei
hat man den Vorteil, daß sich die Heizwicklung auf einen Stab einfacher aufbringen
läßt als auf einen Bimetallstreifen. In den Heizkreis des Kompensationsorganes ist
ein verstellbarer
Widerstand eingeschaltet, durch den die Größe
des Regelspiels kontinuierlich einstellbar ist.
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An Hand der Zeichnung, die als Ausführungsbeispiel einen Raumthermostaten
darstellt, ist die Erfindung näher erläutert.
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Das mit 1 bezeichnete Schalterchassis ist im Punkt 2 schwenkbar gelagert.
Auf dem Schalterchassis ist der Schnappschaltmechanismus-3 angeordnet, dessen Kontakt
4 mit dem Gegenkontakt 5 zusammenwirkt. Als Schnappschaltmechanismus ist in bekannter
Weise eine teilweise verspannte Blattfeder verwendet. Als Fühlorgan für den Regelkreis
ist ein Bimetallstreifen 6 vorgesehen, der an dem einen Ende 7 fest eingespannt
ist und an dem anderen Ende 8 über einen Stößel 9 auf den Schnappschaltmechanismus
einwirkt. Das Kompensationsorgan wird durch den Bimetallstreifen 10 gebildet, der
mit seinem Ende 11 fest eingespannt ist und an seinem Ende 12 einen Stößel 13 trägt,
der auf das schwenkbar gelagerte Schalterchassis 1 einwirkt. Der Strom für den Regelkreis
nimmt folgenden Verlauf: Von der Phase Ph über den Schalter 14 zum Schnappschaltmechanismus,
von dort über die Kontakte 4, 5 zum Heizgerät 15 und weiter zum Nulleiter
0. Eine auf dem Kompensationsorgan 10 angebrachte Heizwicklung 16 ist mit
ihrem einen Ende ebenfalls an den Kontakt 5 angeschlossen, während das andere Ende
über einen einstellbaren Widerstand 17 zum Nulleiter geführt ist.
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Wird der Raumthermostat mit einem Heizgerät 15 in einem zu beheizenden
Raum angeschlossen, so fließt nach Schließen des Schalters 14 über das Heizgerät
15 ein Strom, da die Regelschalterkontakte 4, 5 geschlossen sind. Gleichzeitig ist
damit aber auch der Heizkreis des Kompensationsorgans geschlossen und das Ende 12
des Bimetallstreifens 10 biegt sich in Richtung des Pfeiles 18 um einen bestimmten
Betrag aus und schwenkt dementsprechend das Schalterchassis 1 um den Punkt 2. Die
Aufheizung des Raumes durch das Heizgerät 15 bewirkt gleichzeitig eine Auslenkling
des Bimetallstreifens 6 in Richtung des Pfeiles 19. Die Auslenkung des Bimetällstreifens
6, die zur Ausschaltung des Regelschalters erforderlich ist, ist nun aber nicht
so groß, wie es im Fall eines Fehlens des Kompensationsorgans wäre. Ist eine bestimmte
Raumtemperatur erreicht, so wird der Kippunkt des Schnappschaltmechanismus überwunden
und die Kontakte 4, 5 werden schlagartig voneinander getrennt. Mit dem Ausschalten
des Heizgerätes 15 wird gleichzeitig die Wicklung 16 des Kompensationsorgans vom
Netz getrennt, und der Bimetallstreifen 10
geht infolge Abkühlung in seine
Ausgangslage zurück. Damit schwenkt das Schalterchassis ebenfalls in die Ausgangslage
zurück. Diese Schwenkbewegung ist jedoch nicht so groß, daß sich dadurch der Regelsehalter
wieder einschaltet, vielmehr muß nun erst die Raumtemperatur um einen bestimmten
Betrag sinken, damit sich das Bimetall 6 wieder zurückbiegt und der Stößel 9 sich
entgegen der Richtung des Pfeiles 19 bewegt. Bei einer bestimmten Raumtemperatur
wird der Kippunkt des Schnappschaltmechanismus überschritten und dieser schaltet
das Heizgerät 15 wieder ein. Der Regelschalter ist so ausgeführt, daß sich die Beheizung
- des Kompensationsorgans auf das Fühlorgan nicht überträgt.
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Durch diese Anordnung ist es möglich, die Differenz zwischen der Einschalt-
und Auschalttemperätur des Regelschalters und somit die Differenz des Weges zwischen
Einschalt- und Ausschaltpunkt beliebig klein zu machen. Für die Raurnbeheizung ergibt
sich der Vorteil, daß die Raumtemperatur nicht mehr zwischen zwei Grenztemperaturen
schwankt, sondern nahezu konstant ist.
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Die Erfindung ist jedoch nicht nur auf das beschriebene Ausführungsbeispiel
eines Raumthermostaten beschränkt, sondern kann auch bei anderen Elektrowärmegeräten
in gleicher Weise angewandt werden.