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Elektrischer Schnappschalter Die Erfindung betrifft einen elektrischen
Schnappschalter mit einseitig eingespannter, an ihrem freien Ende den Schaltkontakt
tragender, entgegen der Betätigungsrichtung eines Funktionsschaltstößels umschnappbarer
Schnappfeder, an deren Funktionsschaltstößel ein äußeres, insbesondere thermisches
Betätigungsglied über einen .zweiarmigen, äußeren, starren, ortsfest gelagerten,
gegebenenfalls federbelasteten Zwischenhebel angreift.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen derartigen Schnappschalter
mit üblicher umschnappbarer Blattfeder. und Zwischenhebel so weiterzuentwickeln,
daß auch bei hoher Belastung, z. B. 20 Ampere und mehr bei 380 Volt Wechselstrom,
trotz langsamer Betätigung und unter Beibehaltung kleiner Gehäuseabmessungen Fehlschaltungen
durch Kontaktverschweißungen ohne wesentliche Änderungen des Schaltprinzips vermieden
werden.
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Bekannte Schalter mit Blattfeder besitzen entweder einen einfachen
Blattfederarm, der über einen umschnappbaren Hebel über einen Leerlaufweg vom Festkontakt
getrennt wird, wodurch eine hohe Materialbeanspruchung bei jeder Umschaltung, also
auch bei nicht verschweißten Kontakten, entsteht und bei Vorhandensein zweier Festkontakte
Kontaktprellungen begünstigt werden, oder sie weisen eine mehrarmige Blattfeder
mit eingesetzter Druckfeder auf, die auf ein zwischengeschaltetes, starres Kippglied
mit Anschlagflächen für das kontaktnahe Ende der Blattfeder einwirkt, wodurch ebenfalls
Schlag- und Reibbeanspruchungen der Blattfeder hervorgerufen werden. Eine Kontaktverschweißung
kann dort außerdem nur durch die Kraft der Schnappfeder, nicht aber durch die unmittelbar
einwirkende Betätigungskraft aufgebrochen werden.
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Ein Verschweißen der Kontakte läßt sich auch nicht durch künstliche
Herbeiführung von zusätzlichen Gleitbewegungen der Kontakte aufeinander beim Schaltvorgang
oder durch Einkerbungen in der Kontaktoberfläche für jeden Betriebsfall zufriedenstellend
unterbinden, wie die Praxis gezeigt hat.
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Bei einem anderen Schnappschalter mit in sich steifem, zweiarmigem
Kontakthebel ist eine zusätzliche, im Falle verschweißter Kontakte zeitlich verzögert
einsetzende zwangsweise Kontakttrennung gegeben. Voraussetzung hierfür ist, daß
der in sich starre Kontakthebel mittig in einem Schneidenlager verschwenkbar und
selbst fester Bestandteil eines Schnappmechanismus mit mehreren Zwischenhebeln nebst
Gelenkstück ist, wobei sich an einem Zwischenhebel ein zusätzlicher Ansatz befindet,
der bei verschweißten Kontakten und folglich weiterem Vorschub des Betätigungsgliedes
auf das freie Ende des zweiarmigen Kontakthebels im kontakttrennenden Sinne einwirkt:
Dieser verschwenkbare Zwischenhebel ist durch eine angesetzte Blattfeder teilweise
federnd ausgebildet und muß länger als der ohnehin schon lange, die Gehäuselänge
sonst bestimmende Kontakthebel sein. Er weist zwei Abkröpfungeri auf, welche zusammen
mit dem freien Ende des Kontakthebels die Gehäuselänge vergrößern. Infolgedessen
wird der Schalter wesentlich größer und aufwendiger als die bekannten Mikroschalter.
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Ferner sind spezielle Schnappschalter mit steifem Kontakthebel und
daran befestigtem Blattfederarm bekannt, bei denen ein Ansatz des steifen Hebels
bei verschweißtem Kontaktpaar den beweglichen Kontakt vom Festkontakt trennt. Dieser
Mechanismus ist gleichfalls mit mehreren steifen Hebeln ausgerüstet und daher aufwendig.
Ein üblicher Schalter mit Schnappfeder und Funktionsstößel kann nicht nach dem bekannten
Prinzip zur zwangsweisen Kontakttrennung aufgebaut werden.
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Zur Erzielung einer sicheren Auftrennung von Kontaktverschweißungen
bei Schnappschaltern der eingangs genannten Art wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
daß der über einem. mittleren Bereich der Schnappfeder gelagerte Zwischenhebel mit
seinem einen Arm den Funktionsschaltstößel betätigt und mit seinem anderen Arm einem
Sicherheitsschaltstößel zugeordnet ist, der bei verschweißten Kontakten nach Zurücklegen
eines entsprechenden Leerlaufes an der umschnappbaren Blattfeder nahe ihrer Kontaktstelle
zur an sich bekannten zwangsweisen Kontakttrennung angreift.
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Wirkt bei einem so beschaffenen elektrischen Schnappschalter das Betätigungsglied
direkt auf den Zwischenhebel oder den Funktionsschaltstößel ein, so wird der Sicherheitsschaltstößel
im Gegentakt und
verzögert zum Funktionsschaltstößel bewegt und
folglich nur nach einem eventuellen Klebenbleiben der Kontakte die dann für die
Kontakttrennung an sich zu schwachen Schnappfederkräften wirksam und hinreichend
unterstützen.
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Da die vorgenannten Betätigungskräfte in praktisch allen Fällen relativ
groß im Vergleich zu den Schnappfederkräften sind, kann praktisch jede Kontaktverschweißung
aufgetrennt werden, wobei der Mehraufwand für den Sicherheitsschaltstößel relativ
gering ist.
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Da der Zwischenhebel nicht mehr wie bisher nur zur Übersetzung des
Betätigungshubes dient, sondern zusätzlich oder allein zur Mitbetätigung des Sicherheitsschaltstößels
ausersehen ist, also auch bei für eine Direktbetätigung des Funktionsschaltstößels
hinreichenden Betätigungshüben und damit in allen Fällen notwendig ist, erweist
es sich als zweckmäßig, den Zwischenhebel am Gehäuse des Schnappschalters verschwenkbar
zu lagern. -Verbindet man schließlich den Funktions- und/oder Sicherheitsschaltstößel
mit dem zugehörigen Arm des zweiseitigen Zwischenhebels über ein Gelenk od. dgl.,
so kann zumindest bei einem der beiden Schaltstößel die Rückdruckfeder entfallen
und das Gelenk als Hubbegrenzungseinrichtung für die Schaltstößel und damit als
Sicherung gegen ein Überdrücken der umschnappbaren Blattfeder in konvexer Ruhelage
ausgenutzt werden.
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Um bei Wechselschnappschaltern mit Ruhelägeii der an ihrem freien
Ende beidseitig mit Schaltkontakten ausgerüsteten umschnappbaren Blattfedern in
»Uirl-« und »Rückgchaltstellung« eventuell aneinander klebengebliebene Kontakte
trennen zu können, wird empfohlen, den Sicherheitsschaltstößel blattfederseitig
zu verlängern und mit einem zur Aufnahme der umschnappbaren Blattfeder bestimmten
Langloch oder diesem entsprechenden seitlichen Ansätzen zu Vera sehen, deren- lichte
Weite bzw. Abstand gleich oder ein -wenig größer ist als der Schaltweg der umschnapp-'baren
Blattfeder auf gleicher Höhe.
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. Es versteht sich, däß bei Wechselschnappschaltern mit nicht an dem
Zwischenhebel über ein Gelenk od. dgl. -angekoppeltem Sicherheitsschaltstößel eine
Rückdruckfeder letzterem zugeordnet und so stark bemessen sein muß, daß durch ihre
Rückdruckkraft =in Rückschältstellung eventuell klebengebliebene Kon-:täkte getrennt
werden.
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- Schließlich können zur besseren und leichteren Einstellung beliebiger
Söllschaltwerte ein oder beide Schaltstößel über als Justiermittel dienende, verstellbare
Zwischenglieder mit dem Zwischenhebel verbunden werden und aus Ersparnisgründen
ein Teil der normalerweise üblichen, aus Schrauben oder Nieten bestehenden Spannvorrichtung
zwischen Grundplatte und Abdeckkappe des Schnappschalters zugleich als Lagerbock
für den zweiarmigen Zwischenhebel ausgebildet sein. -Im nachfolgenden wird der Erfindungsgegenstand
,an Hand zweier Beispiele näher verdeutlicht. Es zeigt F i g. 1 einen elektrischen
Ein-Aus-Temperaturreg-1er mit als Mikroschnappschalter ausgebildeten, in Ein-Schaltstellung
gezeichnetem Schaltwerk und angedeutetem Schaltstromkreis, F i g. 2 das Schaltwerk
des Temperaturreglers aus F i g.1 in Aus-Schaltstellung, F i g. 3 das Schaltwerk
des Temperaturreglers aus F i g. 1 mit in Ein=Schältstellung des Schaltwerkes verschweißten
Kontakten und in Aus-Schaltstellung bei Ausschalt-Solltemperatur befindlichem Funktionsschaltstößel
kurz vor der zwangsweisen Kontakttrennung, F i g. 4 einen als Wechselschnappschalter
ausgebildeten Mikroschnappschalter mit hierfür ausgebildetem Sicherheitsschaltstößel.
. , Der Temperaturregler gemäß F i g.1 besteht aus dem thermostatischen Antrieb
1 und einem als Mikroschnappschalter 2 ausgebildeten Schaltwerk. Als Fühlorgan des
thermostatischen Antriebs 1 dient ein an einer Grundplatte 3 befestigtes Rohr 4,
das einen großen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt und an seinem freien Ende
mit einem konzentrisch angeordneten Stab 5 fest verbunden ist. Der Stab 5 besitzt
gegenüber dem Rohr 4 einen sehr kleinen Ausdehnungskoeffizienten und wird folglich
in das bei mehr oder weniger großer Temperaturbeaufschlagung länger werdende Rohr
4 mehr oder weniger hineingezogen, so daß sein freies Ende 6 eine entsprechende-Relativbewegung
zur Grundplatte 3 ausführt.
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Das freie Ende 6 des Stabes 5 greift an einem die Bewegungen des Stabes
5 vergrößernden zweiarmigen Zwischenhebel 7 an, der in einem sich gegen die Grundplatte
3 abstützenden Lagerbock 8 verschwenkbar gelagert und mit seinem längeren Arm 7
a -über eine Rückdruckfeder 9 verbunden ist, während an seinem anderen kurzen Arm
7 b eine Justierschraube 10 angeordnet ist. -Den Armen 7a, 7b des Zwischenhebels
7 sind zum Mikroschnappschalter 2 gehörige Schaltstößel 11,12 zugeordnet. Der Schaltstößel
11 dient bekanntermaßen als Funktiönsschaltstößel - für eine einseitig 'an
der Montageplatte 13 des Mikroschnappschalters 2 befestigte, umschnappbare
Blattfeder 14 aus elektrisch leitendem Material mit an ihrem freien Ende angeordnetem
Schaltkontakt 15, dem einerseits ein Festkontakt 16 und andererseits ein nicht elektrischer
Anschlag 17 gegenübersteht. -Fernerhin ist noch ein freier, -nicht elektrischer
An-'schlag 18 für die umschnappbare Blattfeder 14 vorgesehen, gegen welchen sie
sich bei Betätigung vorübergehend abstützt.
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Der zweite, vom kurzen Arm 7 b 'des Zwischenhebels 7 betätigbare Schaltstößel
12 ist mit einer Rückdruckfeder 12 a versehen, im Schnappbereich der Blattfeder
14 nahe dem Schaltkontakt 15- angeordnet .und über die Justierschraube 10 so betätigbar,
daß er in den weiter unten aufgeführten Sicherheitsfällen als Sicherheitsschaltstößel
vom Zwischenhebel ? aus im verzögerten Gegentakt- zur Bewegung des Funktionsschaltstößels
11 arbeitet.
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Zur besseren Verdeutlichung der anschließend beschriebenen Wirkungsweise
des Mikrosehnappschalters 2 ist noch der von dem Temperaturregler gesteuerte Stromkreis
dargestellt mittels eines durch unterbrochene Linienführung angedeuteten Strompfades
19. Dieser ist an den Festkontakt 16 bzw. an die umschnappbare Blattfeder 14 angeschlossen
und enthält einen als Heizeinrichtung dienenden elektrischen Widerstand R und eine
elektrische Spannungsquelle E.
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Der Temperaturregler arbeitet nun wie folgt: In der in F i g. 1 -gezeichneten
Stellung der um= schnappbaren Blattfeder 14, das ist die Einschaltstellung, ist
der Stromkreis geschlossen, und der elektrische Heizwiderstand R heizt über das
aufzuhei-.zende, nicht dargestellte Medium, in welchem sich auch das Rohr 4 befindet;
letzteres auf. Das mit einem
großen Ausdehnungskoeffizienten behaftete
Rohr 4 dehnt sich dabei zum freien Ende hin aus, und der Stab 5 wird unter Verschwenken
des Zwischenhebels 7 im Gegenuhrzeigersinn mitgenommen.
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Der lange Arm 7 a des Zwischenhebels 7 entlastet über den Funktionsschaltstößel
11 die in der gezeichneten Einschaltstellung gespannte, umschnappbare Blattfeder
14 im Bereich zwischen Anschlag 18 und Einspannstelle. Bei Erreichen der mit der
Sollschalttemperatur identischen Stellung des Funktionsschaltstößels 11 hebt sich
die Schnappfeder 14 von dem Anschlag 18 ab und springt in ihre Ruhelage, d. h. in
die aus F i g. 2 ersichtliche 'Ausschaltstellung unter Verrichtung der Schaltarbeit
und Anlegen gegen den Anschlag 17.
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Der kurze Arm 7b des Zwischenhebels 7 bewegt sich bei dem geschilderten,
ordnungsgemäß vor sich gehenden Aufheizvorgang zwar auf den Sicherheitsschaltstöße112
zu, vermag diesen aber nicht zu berühren bzw. wirksam zu betätigen.
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Wenn aber die Kontakte 15,16 in Einschaltstellung aus irgendeinem
Grunde aneinander kleben bzw. miteinander verschweißen und folglich die umschnappbare
Blattfeder 14 trotz der der Sollabschalttemperatnr entsprechenden Stellung des Funktionsschaltstößels
11 - wie in F i g. 3 dargestellt - nicht umspringen kann und demzufolge der elektrische
Heizwiderstand R weiterheizt, wird auch der Zwischenhebel 7 des thermostatischen
Antriebs 1 auf dem geschilderten Wege entsprechend weiterverschwenkt und der Sicherheitsschaltstöße112
in Bewegung gesetzt. Dieser überträgt die großen Antriebskräfte auf die umschnappbare
Blattfeder 14 in unmittelbarer Nähe des Schaltkontaktes 15, d. h. unter Ausschaltung
von Durchbiegungen des langen elastischen Armes der umschnappbaren Blattfeder 14.
Folglich werden die Kontakte 15, 16 mit Sicherheit und ohne daß die umschnappbare
Blattfeder 14 Schaden erleidet, zwangsweise getrennt.
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Nach dem Abschalten kühlt sich das zuvor aufgeheizte Medium ab, und
der geschilderte Schaltvorgang läuft sinngemäß in umgekehrter Richtung, d. h. im
wiedereinschaltenden Sinne, ab.
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Beim Mikroschnappschalter gemäß F i g. 4 ist der Lagerbock 8 des Zwischenhebels
7 zugleich Teil der die Abdeckkappe 20 und die Montageplatte 13 üblicherweise zusammenhaltenden,
hier in Form einer Schraubverbindung 25, 26 ausgebildeten Spannvorrichtung und damit
Teil des Mikroschnappschalters 2, der durch Austausch des Anschlages 17 aus F i
g. 1 gegen einen weiteren Festkontakt 21 und Hinzufügen eines weiteren Schaltkontaktes
22 auf der dem Schaltkontakt 15 abgewandten Seite des freien Endes der umschnappbaren
Blattfeder 14 zu einem Wechselschalter abgewandelt ist. Der Sicherheitsschaltstößel
12 ist jedoch mit einem Langloch 23 versehen, durch welches die umschnappbare Blattfeder
1.4 in Um- und Rückschaltstellung frei geführt ist.
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Die lichte Weite des Langloches 23 entspricht dem Schaltweg der umschnappbaren
Blattfeder 14 in Höhe der Anordnung des Sicherheitsschaltstößels 12. Weiterhin ist
der Sicherheitsschaltstößel 12 mit dem kurzen Arm 7 b des Zwischenhebels 7 über
ein Gelenk 24 gekoppelt und der Funktionsschaltstöße111 mit einer Rückdruckfeder
12a versehen, deren Rückdruckkraft größer ist als die maximal mögliche Klebekraft
zwischen den Kontakten 15, 16, wenn dieselben miteinander verschweißt sind.
Das Gelenk 24 ist mit einem überstehenden Gelenkbolzen 24 a ausgerüstet, der sich,
bevor die umschnappbare Blattfeder 14 durch die Schaltstößel 11, 12 überdrückt wird,
gegen die Abdeckkappe 20 legen kann. Somit kann das Gelenk 24 zugleich als Hubbegrenzungseinrichtung
dienen.
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Der wesentliche Unterschied zum Mikroschnappschalter nach F i g. 1
besteht darin, daß sowohl bei einem eventuellen Klebenbleiben des Kontaktpaares
15, 16 als auch bei Klebenbleiben des Kontaktpaares 21, 22 der Sicherheitsschaltstößel
12 auf die umschnappbare Blattfeder 14 im kontakttrennenden Sinne einwirkt, indem
nämlich in der gezeichneten Rückschaltstellung die umschnappbare Blattfeder 14 von
dem (nicht gezeichneten) Antrieb her über das Langlochende 23 a des Sicherheitsschaltstößels
12 und in der durch unterbrochene Linienführung angedeuteten Umschaltstellung b
von der starken Rückdruckfeder 12 a her über das andere Langlochende 23 b in gegenläufiger
Richtung zwangsweise betätigt wird.