DE2730986C3 - Thermobimetallrelais - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Thermobimetallrelais mit einem Gehäuse einschließlich eines Deckels, an dem Außenanschlüsse aufweisende unbewegliche Kontakte angeordnet sind, mit einem umschnappbaren thermobimetallischen Fühlelement einschließlich daran gegenüber den unbeweglichen Kontakten angeordneten beweglichen Kontakten, und mit einem oberen und to einem unteren Anschlag, zwischen denen sich der mittige Teil des Fühlelements befindet.

Ein Thermobimetallrelais dient zur Ein- und Ausschaltung eines elektrischen Stromkreises bei Abweichung der Temperatur eines zu überwachenden Mediums vom Sollwert.

Es sind Thermobimetallrelais bekannt, die eine thermobimetallische Schnappscheibe als Fühlelement und in einem Gehäuse mit einem Außenanschlüsse aufweisenden Deckel angeordnete bewegliche und unbewegliche Kontakte und eine Einrichtung zur Beseitigung eines (stufenlosen) analogen (nicht digitalen) Betriebs der Scheibe enthalten (z. B. Dr. Kaspar »Thermobimetalle in der Elektrotechnik« VEB-Verlag Technik Berlin, 1960, Seiten 106 bis 110).

Von Nachteil ist bei den genannten Relais der Umstand, daß beim Betrieb die Scheibe ihre Durchbiegung ändert und die Kontakte zu öffnen anfängt, bevor die Scheibe ihre Lage mit einem Umschnappen geändert hat. Ein derartiges slufenloses öffnen der Kontakte bewirkt einen Kontaktabbrand und verschlechtert das Schaltvermögen des Relais.

Es ist ein verbessertes Thermobimetallrelais bekannt (DE-AS 12 07 464, DE-PS 10 94 847), das ein Metallgehäuse, einen Deckel mit an dessen Innenseite befestig- t>5 ten, Außenanschlüsse aufweisenden unbeweglichen Kontakten, ein umschnappendes thermobimetallisches Fühlelement mit gegenüber den unbeweglichen Kontakten angeordneten beweglichen Kontakten sowie einen im Gehäuse starr befestigten oberen und unteren Anschlag besitzt, zwischen denen der mittige Teil des umschnappenden Fühlelementes liegt

Beim genannten Relais ändert auch die Schnappscheibe ihre Durchbiegung, worauf die Kontakte sich stufenlos vor und nach dem Umschnappen des Fühlelementes öffnen, weshalb die Kontakte stark abgebrannt werden.

Für einen Normalbetrieb des Relais ist es nötig, das umschnappende Fühlelement so geradezubiegen, daß es die Durchbiegung nicht ändert und die Kontakte bei Erwärmung nicht öffnet, bis die Umschnapp-Temperatur, d. h. die Ansprechtemperatur erreicht worden ist.

Ein derartiges Geradebiegen wird durch eine genaue Ausführung der Maße von Teilen des Relais, nämlich durch Einhaltung der Höhe vom Deckel bis zum Boden des Gehäuses, der Höhe-der beweglichen Kontakte, der Höhe der unbeweglichen Kontakte, der Höhe des starrer, oberen Anschlages, der Höhe des starren unteren Anschlages und der Dicke des umschnappenden Fühlelementes, erzielt. Dies alles erhöht den baulichen Aufwand für das Relais beträchtlich.

Andererseits ist ein elektrischer, temperaturabhängiger Kleinstschalter bekannt (DE-AS 10 58 605), bei dem eine kreisförmige Bimetall-Schnappscheibe zwischen zwei tellerartige und zusammen ein linsenförmiges Gehäuse bildende Schalen eingelegt ist und je nach der Scheibenlage einen in einer Schale befindlichen und von ihr isolierten Kontaktbolzen berührt oder sich von diesem Kontaktbolzen abhebt, wobei zur Verringerung des Kontaktabbrandes die Bimetall-Schnappscheibe nach allen Seiten gegenüber dem Gehäuse ein geringes Spiel besitzt, sich ferner in einer oder in beiden Schalen ein in der Achsenrichtung des linsenförmigen Gehäuses beweglicher und gegen die Schale isolierter Kontaktbolzen befindet, der unter der Kraft einer Feder die Randzone der Scheibe ohne Beeinflussung ihrer Vorspannung an die gegenüberliegende Gehäusewand anlegt und dessen Bewegungshub in der Richtung der Scheibe de^rart durch einen Anschlag begrenzt ist, daß der Kontaktbolzen der Scheibe bis über ihre labile Mittellage hinaus folgen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Thermobimetallrelais der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß der Kontaktdruck der Schaltkontakte bis zum Umschnappen des bimetallischen Fühlelements konstant gehalten wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der obere und der untere Anschlag gebogene Thermobimetallelemente sind, deren Krümmungsradien entgegengesetztes Vorzeichen aufweisen, und daß die gleichnamigen Thermobirnetallschichten des oberen und des unteren Anschlags sowie des Fühlelementes auf der gleichen Seite in bezug auf den Deckel bzw. den Boden des Gehäuses liegen.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist auf dem oberen und dem unteren Anschlag je eine Konvexität ausgeführt, die entgegengesetzten Seiten des mittigen Teils des Fühlelementes zugewandt sind.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Thermobimetallrelais gemäß der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch das Thermobimetallrelais im Ausgangszustand;

F i g. 2 eine Ansicht in Pfeilrichtung A von Fig. 1;

F i g. 3 ein Fühlelement des Thermobimetallrelais;

Fig. 4 einen Schnitt IV-IV durch das Fühlelement

gemäß F i g. 3;

F i g. 5 einen oberen Anschlag des Fühlelementes;

Fig.6 einen Schnitt VI-VI durch den oberen Anschlag gemäß F i g. 5;

F i g. 7 einen unteren Anschlag des Fühlelementes;

Fig.8 einen Schnitt VIII-VIIl durch den unteren Anschlag gemäß F i g. 7; und

F i g. 9 einen Schnitt durch das Theraobimetallrelais nach Ansprechen bei Erwärmung.

Das Relais enthält ein Rhombus-Form aufweisendes Metallgehäuse 1 (Fig. 1) und einen Deckel 2 ces Gehäuses 1 aus Dielektrikum, in dem zwei unbewegliche Kontakte 3 befestigt sind. Von der Außenseite des Deckels 2 her sind den Kontakten 3 (F i g. 1,2) Drähte 4 zugeführt, während der Deckel 2 selbst im Gehäuse 1 is durch Einwalzung befestigt ist. Innerhalb des Gehäuses 1 ist ein umschnappendes Thermobimetallelement 5 (Fig. 1, 3, 4) untergebracht, an dessen Rändern symmetrisch bewegliche Kontakte 6 befestigt sind. Das Fühlelement 5 ist in seinem mittigen Teil zw'schen zwei aus einem Thermobimetallband ausgeführten Anschlägen 7, 8 — einem oberen und einem unteren — eingeklemmt.

Damit das Fühlelement 5 während des Betriebs des Relais den oberen und den unteren Anschlag 7 bzw. 8 nur mit seinem mittigen Teil berührt, ist auf dem oberen Anschlag 7 eine Konvexität (Ausbauchung) 9 (F i g. 5,6) und auf dem unteren Anschlag 8 eine Konvexität (Ausbauchung) 10(F i g. 7,8) ausgeführt.

Das Relais wird folgendermaßen zusammengebaut: Auf dem Boden des Gehäuses 1 wird der vorher gebogene untere Anschlag 8 mit der erhabenen Seile nach oben untergebracht. Dann wird das umschnappende Fühlelement 5 mit den Kontakten 6 nach oben und von oben der vorher gebogene obere Anschlag 7 mit der erhabenen Seite nach unten angeordnet. Der obere Anschlag 7 hat etwas kleinere Abmessungen als der untere Anschlag 8, um die Kontakte 3 nicht zu schließen.

Das Fühlelement 5 und die Anschläge 7 und 8 weisen eine der Form des Gehäuses 1 ähnliche Rhombus-Form auf, weshalb die erforderliche Ausrichtung sowohl des Fühlelementes 5 als auch des oberen und unteren Anschlags 7 bzw. 8 im Gehäuse 1 gesichert wird, jedoch schließt das in keiner Weise die Anwendungsmöglichkeit anderer baulicher Lösungen der gegenseitigen Ausrichtung von Gehäuse, Fühlelement und Anschlägen aus. Zum Beispiel können die runden Teile (Fühlelemente, Anschläge) Nuten und kann das Gehäuse in die Nuten hineingehende Ansätze usw. aufweisen. Nachdem im Gehäuse 1 das Fühlelement 5 und die beiden Anschläge 7, 8 untergebracht worden sind, wird der Deckel 2 des Gehäuses 1 angeordnet. Der Deckel 2 wird mittels der Kontakte 3 an die Kontakte 6 des Fühlelementes 5 angedrückt und in dieser Lage im Gehäuse 1 fixiert.

Es is*, wesentlich, daß die gleichnamigen Schichten des Thermobimetalls, aus dem sowohl die Anschläge als auch das Fühlelement hergestellt sind, stets auf der gleichen Seite in bezug auf den Gehäusedeckel bzw. -boden liegen müssen. Im betrachteten Beispiel sind die &o Kontakte bei Raumtemperatur geschlossen und öffnen sich beim Erwärmen. Die aktiven Thermobimetallschichten des unteren Anschlages, des Fühlelementes und des oberen Anschlages liegen auf dsr Seite des Gehäusedeckels. Falls beim Reiuis die Kontaktöffnung beim Abkühlen erfolgt, müssen sowohl das Fühlelement als auch die beiden Anschläge auf der Seite des Deckels eine passive Schicht besitzen.

Das Relais arbeitet wie folgt:

Beim Erwärmen biegt sich das Fühlelement 5 stufenlos gerade, während sich der obere Anschlag 7 streckt, wodurch er seine Durchbiegung verringert, und der untere Anschlag 8 sich biegt, wodurch er seinen Durchhang vergrößert und das Fühlelement 5 und den oberen Anschlag 7 anhebt. Deshalb bleiben die Relais-Kontakte 3 und 6 bei gleichbleibendem Kontaktdruck praktisch geschlossen.

Nachdem das Fühlelement 5 die Ansprechtemperatur erreicht hat, ändert es mit einem Umschnappen die Richtung seiner Durchbiegung, und die Kontakte 3 und 6 öffnen sich (Fig. 9).

Bei der anschließenden Abkühlung biegen sich das Fühlelement 5 und der untere Anschlag 8 gerade, wodurch ihre Durchbiegung abnimmt, während sich der obere Anschlag 7 biegt, wodurch seine Durchbiegung zunimmt und das Fühlelement 5 und den unteren Anschlag 7 nach unten verdrängt; die Relaiskontakte 3 und 6 bleiben offen. Nachdem das Fühlelement 5 d>e andere Grenze der Ansprechtemperatur erreicht hat, ändert es mit einem Umschnappen schlagartig die Richtung der Durchbiegung, und die Kontakte 3 und 6 schließen sich (F i g. 1).

Eine stufenlose Änderung des Durchhanges — Geradebiegen des Fühlelementes 5 — wird also im Laufe der gesamten Erwärmung bis zum Umschnappen durch eine Vergrößerung des Durchhanges des unteren Anschlages 8 und im Laufe der gesamten Abkühlung durch eine Vergrößerung des Durchhangs des oberen Anschlages 7 ausgeglichen; d. h. die Anschläge 7 and 8, zwischen denen die Mitte des Fühlelementes 5 eingeklemmt ist, kompensieren die stufenlose Änderung des Durchhanges des Fühlelementes beim Erwärmen und Abkühlen. Ein derartiger Aufbau der Anschläge 7 und 8 gestattet, die Anforderungen an die Herstellungsgenauigkeit für die Relaisteile beträchtlich herabzusetzen, weil er bei der Montage das Geradebiegen des Fühlelementes um einen vorgegebenen Wert der stufenlosen Änderung des Durchhanges beim Erwärmen und Abkühlen bis zum Umschnappen unnötig macht, was sich in den bekannten Relais durch eine genaue Herstellung der Relaisteile erreichen läßt. Außerdem verringert der beschriebene Aufbau der Anschläge die Ausschußquote bei einer erheblichen Abweichung der Maße der Relaisteile von den Sollwerten, z. B. ändert eine Abweichung der Kontakthöhe die Durchbiegung des oberen und unteren Anschlags, beeinflußt aber in keiner Weise die Funktionstüchtigkeitdes Relais.

Das Relais eignet sich gleichermaßen für die Nutzung als Wärme-, Strom- und kombiniertes Strom-Wärmerelais, denn das umschnappende Fühlelement 5 spricht in gleicher Weise auf indirekte, direkte und kombinierte Erwärmung an.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. "Thermobimetallrelais

mit einem Gehäuse einschließlich eines Deckels, an dem Außenanschlüsse aufweisende unbewegliche Kontakte angeordnet sind,

mit einem umschnappenden thermobimetallischen Fühlelement einschließlich daran gegenüber den unbeweglichen Kontakten angeordneten beweglichen Kontakten, und mit einem oberen und einem unteren Anschlag, zwischen denen sich der mittige Teil des Fühlelements befindet,

dadurch gekennzeichnet, daß der obere und der untere Anschlag (7; 8) is gebogene Thermobimetallelemente sind, deren Krümmungsradien entgegengesetztes Vorzeichen aufweisen, und

daß die gleichnamigen Thermobimetallschichten des oberen und des unteren Anschlags (7; 8) sowie des Fühlelementes (5) auf der gleichen Seite in bezug auf den Deckel (2) bzw. den Boden des Gehäuses (1) liegen.

2. Thermobimetallrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem oberen und dem unteren Anschlag (7; 8) je eine Konvexität (9; 10) ausgeführt ist, die entgegengesetzten Seiten des mittigen Teils des Führungselementes (5) zugewandt sind (F ig. 6,8).

30