DE1141701B

DE1141701B - Temperature-dependent time switch

Info

Publication number: DE1141701B
Application number: DEV19612A
Authority: DE
Inventors: Gerhard F Lindner
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Mannesmann VDO AG
Priority date: 1960-11-05
Filing date: 1960-11-05
Publication date: 1962-12-27

Description

Temperaturabhängiger Zeitschalter Für die Auslösung von Schaltvorgängen nach einer Verzögerungszeit sind Zeitschalter nach verschiedenen Arbeitsprinzipien bekannt. Wegen ihres einfachen Aufbaues und ihrer billigen Herstellung sind für mittlere Verzögerungszeiten von einigen Sekunden bis einigen Minuten besonders thermisch verzögerte Bimetallschalter in Gebrauch. Der Einfluß der Umgebungstemperatur auf die Schaltzeit derartiger Schalter kann entweder durch die Wahl einer hohen Schalttemperatur genügend klein gehalten oder durch Ausbildung der Bimetallfeder in U- oder M-Forin oder als Doppelfeder kompensiert werden.Temperature-dependent time switch Time switches based on various operating principles are known for triggering switching processes after a delay time. Because of their simple structure and their cheap production, thermally delayed bimetal switches are particularly used for average delay times of a few seconds to a few minutes. The influence of the ambient temperature on the switching time of such switches can either be kept sufficiently small by choosing a high switching temperature or compensated for by designing the bimetal spring in U or M shape or as a double spring.

Die Erfindung betrifft einen temperaturabhängigen Zeitschalter, der in Abhängigkeit von der Temperatur einer Vorrichtung oder eines Mediums einen Stromkreis nach einer bestimmten Zeit schalten soll. Je niedriger die Temperatur ist, um so länger, und je höher sie ist, um so kürzer soll die Schaltzeit sein. über einer bestimmten Höchsttemperatur soll der Schalter dann überhaupt wirkungslos bleiben. In einer besonderen Anwendung soll der Zeitschalter für einen Dieselmotor zum Ausschalten der Glühkerzen nach dem Vorwärmen des Motors in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlwassers und zur Betätigung des Anlassers dienen.The invention relates to a temperature-dependent time switch which is intended to switch a circuit after a certain time as a function of the temperature of a device or a medium. The lower the temperature, the longer, and the higher it is, the shorter the switching time should be. The switch should then remain ineffective at all above a certain maximum temperature. In a special application, the time switch for a diesel engine is intended to switch off the glow plugs after the engine has been preheated, depending on the temperature of the cooling water, and to actuate the starter.

Es erscheint naheliegend, die Temperaturabhängigkeit der Schaltzeit eines Bimetallschalters für die Lösung der Aufgabe zu benutzen. Die bekannten Ausführungen solcher Schalter weisen jedoch eine starke Abhängigkeit der Schaltzeit von Schwankungen der Speisespannung auf, weil die Heizleistung dem Quadrat der Speisespannung proportional ist. Beispielsweise hat eine Unterspannung von 5 1/o eine Minderung der Heizleistung um 10 % zur Folge, so daß insbesondere bei längeren Schaltzeiten Schwankungen eintreten können, die weit außerhalb der zulässigen Toleranz liegen.It seems obvious to use the temperature dependency of the switching time of a bimetal switch to solve the problem. The known designs of such switches, however, have a strong dependence of the switching time on fluctuations in the supply voltage, because the heating power is proportional to the square of the supply voltage. For example, an undervoltage of 5 1 / o results in a reduction in the heating power of 10 %, so that fluctuations can occur which are far outside the permissible tolerance, particularly with longer switching times.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Sie benutzt für einen temperaturabhängigen Zeitschalter ebenfalls mit einer Heizwicklung versehene Kontaktfedern aus Bimetall und gleicht die Schwankungen der Speisespannung für die Heizwicklung um den Sollwert gemäß der Erfindung durch eine in die Speiseleitung der Heizwicklung eingeschaltete Regelein,richtung aus, die ein periodisches, in seinem Rhythmus vom Unterschied der Speisespannung vom Sollwert abhängiges Unterbrechen des Speisestromes der Heizwicklung bewirkt. Ist die Speisespannung kleiner als der Sollwert, dann erfolgen die Stromunterbrechungen seltener, ist sie größer, so werden die Stromunterbrechungen häufiger. Für den Sollwert ergibt sich ein mittlerer Rhythmus der Unterbrechungen und für die Speisung der Heizwicklung des Zeitschalters erhält man bei den üblichen Schwankungen der Speisespannung gleiche Strommittelwerte wie bei konstanter Speisespannung.The invention avoids these disadvantages. She used for a temperature dependent Timers also have bimetal contact springs with heating coils and equalizes the fluctuations in the supply voltage for the heating winding around the setpoint according to the invention by a switched into the feed line of the heating coil Regulation, direction, which is a periodic, in its rhythm of the difference the supply voltage, the setpoint-dependent interruption of the supply current of the heating coil causes. If the supply voltage is lower than the setpoint, the power is interrupted less often, if it is larger, the power interruptions become more frequent. For the setpoint results in an average rhythm of the interruptions and for the feeding of the The heating coil of the time switch is obtained with the usual fluctuations in the supply voltage same mean current values as with constant supply voltage.

Die Regeleinrichtung besteht aus einem in Selbstunterbrecherschaltung arbeitenden, mit einer Heizwicklung versehenen zusätzlichen Bimetallschalter, dessen Heizwicklung parallel oder in Reihe mit der Heizwicklung der die Zeitschaltung bewirkenden Bimetallkontaktfeder geschaltet ist und der außer zur Regelung der Speisespannung auch zur Beeinflussung der Schaltzeit durch die Umgebungstemperatur der Regeleinrichtung -dienen kann. In einer besonderen Ausführungsform ist die Zeitschalteinrichtung mit der Regeleinrichtung zu einer Baueinheit zusammengefaßt und in einem Temperaturfühler eingebaut. Dadurch ist es u. a. möglich, bei geeigneter Abstimmung beider Einrichtungen eine linear mit abnehmender Umgebungstemperatur ansteigende Schaltzeit zu erreichen. Vorteilhaft ist es, beide Einrichtungen auf einem gemeinsamen Träger im Temperaturfühler anzuordnen.The control device consists of a self-interrupting circuit working, provided with a heating coil additional bimetal switch, its Heating winding in parallel or in series with the heating winding that causes the timer Bimetal contact spring is switched and the except for regulating the supply voltage also to influence the switching time by the ambient temperature of the control device -can serve. In a particular embodiment, the time switch device combined with the control device to form a unit and in a temperature sensor built-in. Thereby it is, inter alia. possible, with suitable coordination of both institutions to achieve a switching time that increases linearly with decreasing ambient temperature. It is advantageous to have both devices on a common carrier in the temperature sensor to arrange.

Die Bimetallkontaktfeder der Zeitschalt- und der Regeleinrichtung können je nach Anordnung und Verwendungszweck des Zeitschalters entweder die eine oder die andere in bekannter Weise temperaturkompensiert ausgeführt sein.The bimetallic contact spring of the time switch and the control device can, depending on the arrangement and intended use of the time switch, either be designed to be temperature-compensated in a known manner.

Zur Erläuterung der Erfindung zeigt die Zeichnung eines Ausführungsbeispieles in Fig. 1 den Zeitschalter und einen Bimetallregler in einem Temperaturfühler eingebaut, teilweise im Schnitt und in Fig. 2 ein Prinzipschaltbild mit einem Bimetallregler. Der Zeitschalter besteht aus einer isoliert eingespannten Bünetallfeder 1 mit einer Heizwicklung 2. An ihrem freien Ende trägt die Feder 1 den Kontakt 7. Der an Masse liegende Gegenkontakt 8 ist verstellbar. Die ebenfalls i-soliert eingespannte Bimetallfeder 4 der Regeleinrichtung -trägt den Kontakt 9, der mit dem gleichfalls verstellbaren Gegenkontakt 10 zusammenwirkt. Beide Einrichtungen sind auf einem gemeinsamen _ Träger 13 angeordnet und mit diesem in einem Fühler 14 eingebaut. Der Fühler 14 hat an seinem Ende einen Sechskantkopf mit Gewinde zum Einschrauben, z. B. in den Kühlwassermantel eines Dieselmotors. Im Fühlerkopf sind die elektrischen Anschlußkontakie isoliert eingebettet. Der Zeitschalter ist einerseits über das Kontaktpaar 7 und 8 in den Stromkreis des Verbrauche rs3 und andererseits mit seiner Heizwicklung 2 sowie der Regeleinrichtung 4, 5, 9, 10 parallel dazu in den Schalt- und Regelkreis eingeschaltet und über einen Einschalter 6 an die Stromquelle angeschlossen.To explain the invention, the drawing of an exemplary embodiment in FIG. 1 shows the time switch and a bimetal controller installed in a temperature sensor, partly in section and in FIG. 2 a basic circuit diagram with a bimetal controller. The time switch consists of an insulated clamped metal spring 1 with a heating coil 2. At its free end, the spring 1 carries the contact 7. The counter- contact 8, which is connected to earth, is adjustable. The bimetallic spring 4 of the control device , which is also clamped in isolation, carries the contact 9, which interacts with the counter- contact 10 , which is also adjustable. Both devices are arranged on a common carrier 13 _ and installed with this sensor in a fourteenth The sensor 14 has at its end a hexagonal head with thread for screwing, for. B. in the cooling water jacket of a diesel engine. The electrical connection contacts are embedded and insulated in the sensor head. The time switch is on the one hand switched on via the contact pair 7 and 8 in the circuit of the consumer rs3 and on the other hand with its heating coil 2 and the control device 4, 5, 9, 10 in parallel in the switching and control circuit and connected via a switch 6 to the power source .

Die Selbstunterbrecherschaltung des Bimetallreglers arbeitet wie folgt: im Ruhezustand sind die Kontaktpaare 7, 8 und 9, 10 geschlossen. Beim Schließen des Schalters 6, z. B. in Verbindung mit dem Einschalten der Glühkerzen eines Dieselmotors, fließt einerseits der Strom über den Verbraucher 3 (z. B. ein Relais zum Ausschalten der Glühkerzen und Betätigen des Anlassers) und andererseits über die Reizwicklung 2 des Zeitschalters und die Heizwicklung 5 des Reglers. Die Wicklung 5 des Reglers könnte der Wicklung 2 des Zeitschalters auch parallel geschaltet sein. Für den Regler wird eine Bimetallfeder 4 mit erheblich geringerer Wärmeträgheit als die der Feder 1 des Zeitschalters gewählt. Wegen ihrer geringen Wärmeträgheit wird die Kontaktfeder 4 sehr schnell auf die zum öffnen des Kontaktes 9, 10 erforderliche Temperatur erwärmt. Durch die Ab- kühlung schließt das Kontaktpaar 9, 10 jedoch bald wieder, um dann erneut zu öffnen. Der Heizstrom beider Bimetallkontaktfedern 1 und 4 wird periodisch derart unterbrochen und wieder geschlossen, daß im Mittel die Heizleistung unabhängig von der Speisespannung konstant gehalten und die Kontaktfeder 1 dauernd auf der Abhebe- und Schließtemperatur gehalten wird. Die Heizwicklung 2 des Zeitschalters erhält dadurch ebenfalls eine, von Schwankungen der Speisespannung unabhängige Heizleistung.The self-interrupting circuit of the bimetal regulator works as follows: in the idle state, the contact pairs 7, 8 and 9, 10 are closed. When closing the switch 6, for. B. in connection with switching on the glow plugs of a diesel engine, on the one hand the current flows through the consumer 3 (e.g. a relay to switch off the glow plugs and operate the starter) and on the other hand through the stimulus winding 2 of the timer and the heating winding 5 of the controller . The winding 5 of the controller could also be connected in parallel to the winding 2 of the timer. A bimetallic spring 4 with significantly lower thermal inertia than that of the spring 1 of the timer is selected for the controller. Because of its low thermal inertia, the contact spring 4 is heated very quickly to the temperature required to open the contact 9, 10. By the exhaust cooling the pair of contacts 9, 10 includes but soon, and then again to open. The heating current of both bimetallic contact springs 1 and 4 is periodically interrupted and closed again in such a way that on average the heating power is kept constant regardless of the supply voltage and the contact spring 1 is continuously kept at the lifting and closing temperature. The heating winding 2 of the time switch thereby also receives a heating output that is independent of fluctuations in the supply voltage.

Sind beide oder auch nur eine der Bimetallkontaktfedern gegenüber der Umgebungstemperatur nicht kompensiert ausgeführt, dann wird sich bei niederer Umgebungstemperatur eine längere Schaltzeit und bei höherer Temperatur eine kürzere Schaltzeit ergeben. Durch Justieren der beiden Gegenkontakte 8 und 10 kann man erreichen, daß bei einer bestimmten Maximaltemperatur die Schaltzeit null wird, d. h. die Bimetallfeder 1 den Kontakt 7 für dauernd abhebt bzw. schließt und erst wieder sdhheßt bzw. öffnet, wenn die Umgebungstemperatur unter den Maximalwert gesunken ist. .- Die Regeleinrichtung kann auch getrennt vom Zeitschalter angeordnet sein und allein der die Schaltzeit beeinflussenden Temperatur ausgesetzt werden. Erfolgt die Temperaturbeeinflussung unmittelbar über die Kontaktfeder 1. des Zeitschalters, dann kann die Kontaktfeder 4 der Regeleinrichtung auch einer anderen gewünschten Temperaturbeeinflussung zur Änderung der Schaltzeiten ausgesetzt werden. Durch entsprechende Dimensionierung der Kontaktfedern und der Heizwicklungen sowie Justieren der Schaltpunkte und Auswahl der Temperaturbeeinflussung läßt sich die Temlr-raturabhängigkeit der Schaltzeiten in weiten Grenzen den Erfordernissen anpassen.If both or only one of the bimetallic contact springs are not designed to be compensated for the ambient temperature, a longer switching time will result at a lower ambient temperature and a shorter switching time at a higher temperature. By adjusting the two mating contacts 8 and 10 you can achieve that at a certain maximum temperature, the switching time is zero, d. H. the bimetallic spring 1 permanently lifts or closes the contact 7 and only opens again when the ambient temperature has fallen below the maximum value. - The control device can also be arranged separately from the time switch and only exposed to the temperature influencing the switching time. If the temperature is influenced directly via the contact spring 1 of the time switch, then the contact spring 4 of the control device can also be subjected to another desired temperature influence in order to change the switching times. By appropriately dimensioning the contact springs and the heating coils, as well as adjusting the switching points and selecting the temperature influence, the temperature dependency of the switching times can be adapted to the requirements within wide limits.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Temperature-dependent time switch with at least one bimetal contact spring provided with a heating coil and a device to compensate for fluctuations in the supply voltage for the heating winding around a setpoint, characterized by a control device connected to the supply line of the heating winding (2), which is a causes periodic interruption of the heating coil's supply current, which is dependent on the difference in supply voltage from the setpoint.

2. Temperature-dependent time switch according to claim 1, characterized .. that the control device consists of a self-interrupting circuit, provided with a heating coil bimetallic switch, the heating coil (5) in parallel or in series with the heating coil (2) of the bimetal contact spring causing the timer (1) and which, in addition to regulating the supply voltage, can also be used to influence the switching time through the ambient temperature of the regulating device. 3. Time switch according to claims 1 and 2, characterized in that the time switch device combined with the control device to form a structural unit and are built into a temperature sensor (14). 4. Time switch according to claim 3, characterized in that the time switch device and the control device are arranged on a common carrier (13) in the temperature sensor (14), 5. time switch according to one of claims 2 to 4, characterized in that the bimetal contact spring (1) the time switch device or the bimetallic contact spring (5) of the control light in a manner known per se, temperature-compensated, are executed. Documents considered: German Auslegeschrift No. 1 047 957; U.S. Patent No. 2,758,175.