DE2359581A1

DE2359581A1 - Thermomagnetisch gesteuerter schalter

Info

Publication number: DE2359581A1
Application number: DE2359581A
Authority: DE
Inventors: Masanori Endo; Kentaro Horiuchi; Umaki Kato; Hiroyasu Satoh; Miyagi Sendai; Kanagawa Yokohama
Original assignee: Tohoku Metal Industries Ltd
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 1972-11-30
Filing date: 1973-11-29
Publication date: 1974-07-18
Also published as: GB1452304A; FR2209198B1; FR2209198A1; US3895328A

Description

Thermomagnetisch gesteuerter Schalter

Die Erfindung betrifft einen thermomagnetisch steuerten Schalter' unter Verwendung eines Reed-Schalters, bei dem in einem geschlossenen Gehäuse zwei als Blattfedern ausgebildete Kontakte (Reed-Kontakte) aus ferromagnetxschem Material, deren freie Enden sich überlappen, vorgesehen sind, wobei die Reed-Kontakte durch Anordnung eines Permanentmagneten undeiner weiteren magnetischen"·■ Substanz in Nähe des Reed-Schalters in Abhängigkeit von der Temperatur gegeneinander gezogen und damit geschlossen werden, können.

Derartige Schalter sind bekannt (FR-PS 1 549 349, US-Patent 3 29 5 081). Sie werden verwendet, um den Betrieb von irgendv^elchen Vorrichtungen in Abhängigkeit von einer vorbestimmten Temperatur

_l ι

zu steuern; sie sind mechanisch und thermisch fest und belastbar, in Betrieb selbst bei langer Standzeit stabil und weisen eine lange Lebensdauer auf.

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Diese bekannten Schalter haben jedoch lediglich einen Schaltpunkt, d.h., daß es entlang der Temperaturachse nur eine Temperatur gibt, bei der ein Schalten des Schalters erfolgt. Insoweit ist ihr Anwendungsbereich begrenzt.

Bei bestimmten Anwendungsgebieten der automatischen Regelung besteht jedoch sehr häufig das Bedürfnis, eine bestimmte Vorrichtung innerhalb eines durch zwei verschiedene Temperaturen bestimmten Temperaturbereichs zu betreiben. Der Betrieb soll bei einer bestimmten Temperatur einsetzen und bei einer bestimmten weiteren Temperatur gestoppt werden.

Thermomagnetisch gesteuerte Schalter, die dies leisten, gibt es nicht. Zwar kann man aus Schaltern mit je einer unterschiedlichen Schalttemperatur eine entsprechende Schaltung aufbauen ;■man benötigt jedoch dafür größeren Einbauraum als für nur einen Schalter und muß einen gewissen Aufwand für die schaltungsmäßige Verknüpfung der Schalter treiben.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen thermomagnetisch gesteuerten Schalter zu schaffen, der zwei Schalttemperaturen, d.h. zwei Schaltpunkte entlang der Temperaturachse aufweist, so daß er unterhalb der niedrigereren und oberhalb der höhereren Schalttemperatur einen ersten von zwei Schaltzuständen (geschlossen; geöffnet) und zwischen diesen beiden Schalttemperänren den anderen der beiden Schaltzustände einnimmt.

Dabei soll der Schalter möglichst einfach aufgebaut sein, ein nur kleines Volumen haben, und mit geringen Kosten herstellbar sein.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, daß zwei Permanentmagnete, deren Curie Punkte oberhalb des Betriebsbereiches des Schalters liegen, vorgesehen und diesen mindestens zwei temperaturaufnehmende ferromagnetische Körper mit verschiedenen im Betriebsbereich des Schalters liegenden Curie Punkten räumlich

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derart zugeordnet sind, daß die Viege des magnetischen Flusses der beiden Permanentmagnete durch unterschiedlichen Verlauf in Bezug auf die 'Reed-Kontakte in-" zwei-"von-den- Curie Punkten begrenzten Temperaturbereichen die Reed-Kontakte- in ihre erste Schaltstellungund in einem weiteren zwischen den beiden Curie Punkten liegenden Temperaturbereich in ihre zweite Schaltstellung bringen.

Dabei sind verschiedene Anordnungen zueinander und Ausbildungen sowohl der Permanentmagnete als auch der'ferromagnetischen Körper möglich, die verschiedene Wege des"_;magnetischen Flusses der beiden Permanentmagnete ergeben, die.für verschiedene Einsatzzwecke besonders vorteilhaft sind oder als solche besonders einfach in ihrer Konstruktion sind. ·

Ausführungsbeispiele der Erfindung und■ihrer vorteilhaften Weiterbildungen werden im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. Es stellen dar: ^:

Fig. 1 die Kennlinie für die Abhängigkeit der Dichte des magnetischen Flusses bei"magnetischer Sättigung von der Temperatur für zwei unterschiedliche ferromagnetische Substanzen;

Fig* 2a eine teilweise geschnittene Seitenansicht dnes Ausführungsbeispiels;

Fig. 2b einen Schnitt entlang der LinieUb-IIb in Fig. 2a;

Fig. 3a schematische Darstellung der Funktionsweise des Schalters nach Fig. 2a und 2b; '

Fig. 4a bis Uc ein weiteres Aüsführungsbeispiel in schematischer Darstellungsweise bei verschiedenen Temperaturen;

Fig. 5,6,7a,7b,8a und 8b verschiedene Modifikationen des

Ausführungsbeispiels nach Fig. 4a-4c; .-■■ ■

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels; ■■".-' ,

Fig. 10 eine perspektivische Ansicht einer Modifikation des Ausführungsbeispiels nach Fig. 9; . .

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Fig. 11a bis lic schematische Darstellungen zur Erläuterung

der Funktionsx^eise der Schalter nach Fig. 9 und 10; Fig. 12a bis 12b verschiedene schematische Darstellungen eines weiteren Ausführungsbeispiels bei verschiedenen

Temperaturen;
Fig. 13 bis 15 verschiedene Modifikationen des Schalters nach

Fig. 10. ■·

Es werden zwei ferromagnetische Substanzen mit, wie aus Fig. 1 ersichtlich, unterschiedlichem Curie Punkt verwendet; ferner werden mehrere Permanentmagnete, sovjie ein Reed-Schalter verwendet. Die dabei entstehende Anordnung erreicht, daß der Reed-Schalter an zwei Punkten entlang der Temperaturachse, also bei zwei unterschiedlichen Temperaturen schaltet.

Fig. 1 zeigt die Kennlinien für die Abhängigkeit der Dichte des magnetischen' Flusses bei magnetischer Sättigung von der Temperatur (Sättigungsflußdichte) für zwei ferromagnetische Substanzen, die bei der Erfindung zur Feststellung bzw. Aufnahme der Temperatur dienen (im folgenden: temperaturaufnehmende Substanzen bzw. Körper). Sie haben die. Funktion von Temperaturfühlern. Die Kurve "A" ist die Kennlinie für die eine der beiden Substanzen, die Kurve "B" die Kennlinie für die andere der beiden Substanzen, Bei beiden hängen also die magnetischen Eigenschaften von der Temperatur ab. Die Substanz A hat dabei den niedrigereren Curie Punkt T^, die Substanz B den höheren Curie Punkt T_c2 , d.h. der Temperabrpunkt des Auftretens bzw. Verschwindens des Magnetismus ist bei beiden Substanzen verschieden. Das ist im folgenden auch teilweise derart ausgedrückt, daß sie bei diesen Temperaturen ihren Zustand magnetischer Leitung ändern.

Fig. 2a und 2b zeigen ein Ausführungsbeispiel. Es weist den Reed-Schalter 1, zwei längliche Permanentmagnete 2 und 3, sowie zwei ferromagnetische Körper U und 5 mit nach .Fig. 1 verschiedenen Curie Punkten auf.

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Der Reed-Schalter 1 besteht ₅ wie. bekannt, aus einer längliehen Umhüllung oder Gehäuse 11, vorzuf^weise aus Glas, einem Paar von blattfederartig ausgebildeten Kontakten (Reed-Kontakten) 12, 13, die im'Gehäuse 11 angeordnet, und deren Zuleitungen 14 und 15 in das hermetisch abgeschlossene Gehäuse 11 eingeschmolzen und damit an ihrer Durchtrittsstelle abgedichtet sind. Die beiden Reed-Kontakte 12 und 13 bestehen aus ferromagnetischem und elektrischreitendem Material. Ihre beiden Enden überlappen sich derart, daß sie gegeneinander eine Schließ- bzw. eine Öffnungsbewegung ausführen können. ■

Der Curie Punkt der beiden Permanentmagnete 2 und 3 liegt oberhalb des Betriebsbereiches des gesammten Schalters, also außerhalb des Bereiches, in dem-die Temperaturen T₁. und T _ liegen. Sie sind auf der Außenseite des Gehäuses Il mit Klebstoff 60 befestigt und so angeordnet, daß die magnetischen Pole des einen Permanentmagneten jeweils dem entgegengesetzten Pol des anderen Permanentmagneten in Bezug auf die Längsachse des Reed-Schalters gegenüberliegen; sie sind ferner zueinander parallel angeordnet. Sie überdecken (in axialer Richtung) die beiden sich überlappenden Enden der Reed-Kontakte 12 und 13. Die ferromagnetischen Körper 4 und 5 liegen jeweils»vom Inneren.des Reed-Schalters 1 bzw. seiner Achse her gesehen, über den Permanentmagneten 2und 3 und sind an diesen befestigt ^ ■'

Um ein Abbrechen des gläsernen Gehäuses 11 an seinen Enden durch Handhabung der in es eingeschmolzenen Zuleitungen 14 und 15 bei praktischem Gebrauch durch deren Umbiegen zu'verhindern,

elektrisch ■ -.-■·. "Joche

sind an den Enden' nicht-leitende und nicht-magnetische/6 bzw. 7 so angeordnet, daß sie die Enden des Gehäuses 11 und noch jeweils kurze Längenstücke der Zuleitungen 14 und 15 hinter der Stelle ihres Austritts aus dem.Gehäuse 11 umgeben. Diese kleinen Längenstücke können also nicht umgebogen und ihr Abbrechen sowie ein Brechen des gläsernen Gehäuses verhindert werden.

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Der wärmeleitende zylindrische Teil 8 ist so angeordnet, daß er die Permanentmagnete 2, 3, die ferromagnetischen Körper 4,5 und den Reed-Schalter 1 umgibt.

Die Funktionsweise des thermomagnetisch gesteuerten Schalters nach Fig. 2a und 2b geht aus den Fig. 3a-3c hervor; der Einfachheit halber sind lediglich die Permanentmagnete 2 und 3, die temperaturaufnehmenden ferromagnetischen Körper 4 und 5, sowie die Reed-Kontakte 12 und 13 gezeigt.

Ist die Temperatur (T) der Umgebung oder eines Objektes, dessen Temperatur gemessen werden soll, niedriger als der Curie Punkt beider diese Temperatur aufnehmender ferromagnetische^ Körper 4 und 5 (KT₁, T_c2> dann fließt der magnetische Fluß beider Permanentmagnete 2 bzw. 3 über die benachbart angeordneten und zugeordneten ferromagnetischen Körper 4 bzw. 5, wie in Fig. 3a durch gestrichelte Linien gezeigt. Die beiden Reed-Kontakte 12 und 13 sind offen.

Steigt die Temperatur'(T),-dann wird die Flußdichte bei magner tischer Sättigung geringer (vgl. Fig. 1). Erreicht sie einen Wert, der zwischen den Curie Punkten der beiden ferromagnetischen Körper 4 und 5 liegt (T_cl< T<T_c2), dann fließt der magnetische Fluß des Permanentmagneten 2 über die Reed-Kontakte 12 und 13 (vgl. Fig. 3b), da der ferromagnetische Körper 4 nichtmagnetisch wird. Die magnetische Feldstärke zwischen den sich überlappenden Enden der Reed-Kontakte 12 und 13 überwindet die elastische Federkraft der Reed-Kontakte, so daß deren überlappende Enden sich schließen. Der Reed-Schalter 1 ist geschlossen.

Steigt die Temperatur weiter an und erreicht sie einen Wert, der auch größer ■ als der des anderen ferromagnetischen Körpers -5 ist (T>*T * , T 2)» dann fließt der magnetische Fluß von jedem · der Permanentmagnete 2 bzw. 3 über den jeweils anderen der Permanentmagnete. Er fließt nicht über die Reed-Kontakte 12,13,. da er sich über dieser Strecke aufhebt (vgl. Fig. 3c).· Daher öffnen sich die Reed-Kontakte 12 und 13.

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mm. *7 ·»

Dieser Vorgang geht, bezüglich einer Änderung der Temperatur, umgekehrt genau so vor sich, ist also reversibel. .

Der Schalter^hach Fig. 2a und 2b ist leicht verwendbar, um die innere Temperatur eines umschlossenen Volumens derart zu beobachten, daß aufgrund der Beobachtung die Temperatur im Bereich zwischen zwei verschiedenen Werten (T ., T „) gehalten werden kann. ■

Die Fig. 4a, 4b und 4c zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel. Es, weist den Reed-Schalter 1, zwei Permanentmagneten 2 und 3 und zwei temperaturaufnehmende fe,rromagnetische Körper 4 und 5 auf..

Die Permanentmagnete 2 und-3 sind auf dem Gehäuse derart angeordnet und befestigt, daß sie in axialer Richtung des Reed-Schalters 1 hinsichtlich ihrer Polarität g"leich und zu diesem parallel angeordnet sind. Ihre Anordnung ,in axialer Richtung erfolgt jedoch an unterschiedlichen Stellen derart, daß sie kurz vor den sich überlappenden Enden der Reed-Kontakte 12, 13 enden. Der ferromagnetische Körper 4 liegt in axialer Richtung des Reed-Schalters 1 und von der Achse her gesehen über den beiden Permanentmagneten 2 und 3 und erstreckt sich über deren gesamte axiale Länge.

Der ferromagnetische Körper 5 mit dem höheren Curie Punkt ist zwischen den beiden Permanentmagneten 2 und 3 und unterhalb des ferromagnetisehen Körpers 4 angeordnet. Seine in axialer Richtung des Reed-Sehalter& einander entgegengesetzt ' gegenüberliegenden Enden liegen .an den Polflächen der an ihn anstoßenden Permanentmagnete 2 bzw. 3 an.

Ist die Temperatur eines überwachten Objektes (öder dessen Umgebung) niedriger als der "Curie Punkt beider ferromagnetischer Körper 4 und 5 (T < T-^, T_c2), dann fließen die magnetischen Flüsse beider Permanentmagneten 2 und 3 durch beide ferro·^ magnetische Körper 4.und 5. (Vgl. Fig. 4a) Die Reed-Kontakte 12 und 13 sind geöffnet. ■ '

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Steigt die Temperatur auf einen Wert an, der höher als der Curie Punkt des ferromagnetischen Körpers 4 und niedriger als der des ferromagnetischen Körpers 5 (T ₁<T<T-_) ist, dann fließen die magnetischen Flüsse über den ferromagnetischen Körper 5 und die Reed-Kontakte 12 und 13, da der ferromagnetische Körper 4 nicht-magnetisch ist. Infolgedessen überwindet die magnetische Anziehungskraft zwischen den sich überlappenden Enden der Reed-Kontakte 12 und 13 die elastische Federkraft der beiden Reed-Kontakte 12,13. Die Reed-Kontakte 12 und 13 schließen. Steigt die Temperatur weiter auf einen Wert an, der auch über dem Curie Punkt des ferromagnetischen Körpers (T>T ₂, T ^) 5 liegt, dann fließt der magnetische Fluß des Permanentmagneten 2 lediglich über den benachbart angeordneten Reed-Kontakt 12 und der Fluß des Permanentmagneten 3 lediglich über den Reed-Kontakt .13, da auch der Körper 5 nicht-magnetisch geworden ist. Zwischen den sich überlappenden Enden der Reed-Kontakte 12 und 13 besteht keine magnetische Kraft mehr, die deren elastische Kraft überwinden kann. Die Reed-Kontakte 12, 13 öffnen.

Eine zusätzliche Kombination von zwei Permanentmagneten und zwei temperaturempfindlichen Körpern in grundsätzlich gleichem Aufbau kann entlang des Umfangs des Reed-Schalters in verschiedenen Winkelpositionen angeordnet werden; ein solcher Schalter ist in Fig. 5 schematisch dargestellt. Die Bauteile der zusätzlichen Kombination sind mit denselben Bezugszeichen, jedoch mit einem Strich versehen, bezeichnet (2¹, 3¹, 4', 5¹).

In den Ausführungsbeispielen nach Fig. 4a-4e und 5 hatte der temperaturaufnehmende ferromagnetische Körper 5(bzw.5') an seiner dicksten Stelle jeweils dieselbe Dicke wie die Permanentmagnete 2 und 3 (bzw. 2¹ und 3'). Das ist jedoch nicht entscheidend.

So kann z.B. der Körper 4 (bzw. 4^f) durch zwei Teilkörper UA und 4B (bzw. U¹A und 4¹B) aus ferromagnetischem Material mit gleichem Curie Punkt gebildet werden. Eine derartige Anordnung ist in Fig. 6 dargestellt. Wie zu ersehen, sind die Körper 5 bzw. 5' dicker als die Permanentmagneten 2,3. Die ferromagne-

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tischen Teilkörper· 4A, 4B, H¹A und 4¹B liegen jeweils mit ihren Enden an dem Körper 5 bzw. 5' an.. -

Der Schalter nach Fig. 6 funktioniert gleich wie der Schalter nach Fig. ¹Ia-Ic. Die in Fig. 6 gezeigten gestrichelten Linien zeigen den magnetischen.Fluß bei einer Umgebungstemperatur unterhalb des Curie Punktes beider Körper 4A, HB bzw. 4¹A, 4'B, sowie 5 bzw.

Aus Fig. 5 ist auch zu entnehmen, daß ein funktionell gleicher Schalter derart aufgebaut werden kann, daß man neben einem Reed-Schalter 1 .zwei zylindrische Permanentmagneten 2 und 3 und zwei zylindrische Körper 4 und 5 verwendet. Eine solche Anordnung ist in Fig. 7a und 7b gezeigt.

Die Fig. 8a und 8b zeigen eine Modifikation_des Schalters nach Fig. 6. Dabei sind zwei zylindrische Permanentmagnete 2 und 3, ein temperaturaufnehmender ferromagnetischer zylindrischer Körper 5 und zwei ebenfalls temperaturaufnehmende ferromagnetische zylindrisch. Teilkörper 4A und 4B vorgesehen.Die Schalter nach den Fig. 7a-8b . , funktionieren wie die Schalter nach Fig. 4a-4c und brauchen daher im einzelnen nicht wiederholt zu werden.

Bei den Schaltern nach Fig. 7a-8b kannman auf der äußeren Oberfläche des zylindrischen körpers"4_(Fig. 7a und 7b) oder der Teilkörper 4A und 4B sowie des zylindrischen Körpers 5 (Fig. 8a und 8b) eine sich in axialer Richtung erstreckende Nut 9 vorsehen,- in der eine der Zuführungsleitungen, z.B. die Zuführungsleitung 15, zur selben Seite, auf der die andere Zuführungsleitung 14 angebracht ist, zurückgeführt wird. Die Zuführungsleitung 15 wird in Nähe des in das Gehäuse 11 eingeschmolzenen Bereiches umgebogen und von dort dem zylindrischen Körper 5 (Fig. 8a) entlang in der Nut 9 geführt. Ein derart aufgebauter Schalter kann sehr einfach bei solchen Anwendungen eingesetzt werden, bei denen die.elektrischen Leitungen von nur einerSeite her~zugeführt werden sollen oder können.

Ähnlich wie bei den Schaltern nach Fig. 2a und 2b kann man auch bei den Schaltern nach Fig. 4a-8b Joche 6,7 und einen zylindrischen

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Teil 8 vorsehen. Das ist in Fig. 4a-8b lediglich der Einfachheit halber nicht mit eingezeichnet. ·

Die Fig. 9 und lOzeigen weitere Ausführungsbeispiele. Jedes v/eist jeweils einen Reed-Schalter 1, zwei Permanentmagnete 2 und 3 mit einem Curie Punkt oberhalb des Betriebsbereiches des Schalters, dnen temperaturaufnehmenden ferromagnetischen Körper 4 sowie einen weiteren temperaturaufnehmenden ferromagnetischen Körper 5, dessen Curie Punkt höher als der des Körpers 4 ist, auf.

Die Ausführungsbeispiele nach den Fig. 9 und 10 gleichen einander im Prinzip. Das gilt mit der Ausnahme der Form der beiden Permanentmagnete 2 und 3 und der beiden temperaturaufnehmenden Körper 4 und 5, die beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 rechteckigen Querschnitt und im Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 zylindrische Form haben. Die relative Anordnung der Permanentmagneten 2 und 3 zu den temperaturaufnehmenden Körpern 4 und 5 und den Reed-Kontakten 12, 13 des Reed-Schalters 1 sind in den Fig. lla-llc dargestellt; sie zeigen schematisch die Funktion.

Daraus ergibt sich: Die beiden Permanentmagnete 2 und 3 sind¹bezüglich des Reed-Schalters in axialerRichtung an verschiedenen Stellen und parallel zu den Reed-Kontakten 12, 13 angeordnet; in axialer Richtung liegen sie nicht auf gleicherHöhe mit den sich überlappenden Enden der Reed-Kontakte 12, 13, sondern enden kurz vor diesen. Die Permanentmagnete 2 und 3 sind hinsichtlich ihrer

umgekehrt
Polarität"angeordnet, d.h. die Lage der Pole des Permanentmagneten 2 bezüglich der Achse des Reed-Schalters 1 ist umgekehrt als die der Pole des Permanentmagneten 3. Die jeweils gleichen Pole deuten als aufeinander hin. Die temperaturaufnehmenden Körper 4 und 5 sind axial zwischen den Permanentmagneten 2 und 3 und miteinander in Reihe angeordnet» Ein Ende des Körpers 4 liegt an dem einen Pol . des Permanentmagnetens 2 an. Sein anderes Ende endet in axialer Richtung kurz vor dem sich überlappenden Ende der Reed-Kontakte 12, 13. Ein Ende des Körpers 5, der den höheren Curie Punkthat, liegt an den benachbarten Pol des Permanentmagneten 3 an; sein anderes Ende

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reicht^rin axialer Richtung über die einander überlappenden Ende der Reed-Kontakte 12 und 13 hinaus' und liegt an dem änderten Ende des- Körpers 4 an.

Ist die' Temperatur niedriger als der Curie Punkt des Körpers 4 (T-CT-,.), dann verhalten sich beide Körper 4 und 5 ferromagnetisch. Diemagnetischen Flüsse von den Polen der Permanentmagnete 2 und fließen nicht über die Körper 4 und 5, da jeweils gleiche Pole der Permanentmagnete 2 und 3, und zwar hier die S-PoIe , einander gegenüberliegen. Der magnetische Fluß des Permanentmagnet 2 -fließt allein über den Reed-Kontakt 12; der magnetische Fluß des Permanentmagnet 3 fließt allein über den Reed-Kontakt 13 (vgl. Fig. lla). Die aneinander, überlappenden Enden der Reed-Kontakte 12 und 13 bleiben geöffnet.

Steigt die Temperatur auf einen Wert, der höher liegt als der Curie Punkt des Körpers 4 und niedriger als der Curie Punkt des Körpers 5 (T .< T<T V) ist, dann wird der-Körper 4 nicht-magnetisch. Der magnetis-cheFluß' vom Permanentmagnet 3 fließt über beide Reed-Kontakte 12 und 13 und den Körper 5; der magnetische Fluß des Permanentmagneten 2 fließt allein über den Reed-Kontakt12 (vgl. Fig. lic); Die magnetische Kraft zwischen den sich überlappenden Enden der Reed-Kontakte 12 und 13 überwindet die elastische- Federkraft der Reed-Kontakte. Der Reed-Schalter 1 schließt

Steigt die Temperatur weiter auf einen Wert an, der auch höher ist als der Curie Punkt des Körpers -5, dann werden beide Körper 4 unc 5 nicht-mägnetisch.' Der magnetische Fluß jedes der Permanentmagnete 2 und 3 fließt'lediglich über einen der* ReedHKöntakte 12, 13 (vgl. Fig. lic). Die einander überlappenden Enden der·Reed-Kontakte 12 und'-13 öffnen sich. Daraus-folgt, daß auch die in den Fig. 9 und 10 dargestellten Schalter zwei Schaltpunkte entlang der Temperaturachse haben. "'·

Die Fig. 12a-12c zeigen ein weitered Aüsführungsbeispiel, bestehend aus einem Reed-Schalterl, zwei Permanentmagneten 2 und 3 und zwei temperaturaufnehmenden ferromagnetisehen Körpern 4 und 5.

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Wie bei den anderen Ausführungsbeispielen liegen die Curie Punkte der beiden Permanentmagneten 2 und 3 über der Temperatur des Betriebsbereiches des Schalters.Sie sind längs desselben derart in axialer Richtung an verschiedenen Stellen angeordnet, daß ihre Ausrichtung hinsichtlich ihrer Polarität gleich ist. Es

Pole,
liegt also jeweils unterschiedliche Polarität einander gegenüber. Sie enden kurz vor der Stelle, an der sich-die Enden der Reed-Kontakte 12, 13 überlappen.

Die beiden temperaturaufnehmenden Körper 4 und 5 haben verschiedene Curie Punkte innerhalb des Betriebsbereiches des Schalters. Sie sind miteinander und mit den Permanentmagneten 2 und 3 in axialer Richtung in Reihe und zwischen den Permanentmagneten 2 und 3 angeordnet. Beide Körper 4 und 5 liegen in axialer Richtung auf gleicher Höhe nit den sich überlappenden Enden der Reed-Kontakte 12, 13 aneinander an. Ihre jeweils dieser Stelle abgewandten Enden liegen an einem Pol je eines der beiden Permanentmagnete an.

Ist die Temperatur der Umgebung niedriger als der Curie Punkt beider ferromagnetischen Körper 4 und 5 (T< T .. , T „), dann fließt der magnetische Fluß von dem Permanentmagneten 2 und 3 über die Körper 4 und 5 und die Reed-Kontakte 12 und 13 (vgl. Fig. 12a). Die Reed-Kontakte 12 und 13 schließen.

Steigt die Temperatur auf einen Wert, der höher als der Curie Punkt des einen Körpers 4, aber niedriger als der Curie Punkt des anderen Körpers 5 ist (T .<T <T „), dann wird der Körper 4 nicht-magnetisch. Der magnetische Fluß des Permanentmagneten 2 und 3 fliäät so, wie das durch die gestrichelte Linie in Fig. 12b gezeigt ist. Die magnetischeKraft zwischen den sich überlappenden Enden der Reed-Kontakte 12 und 13 ist dabei so gering, daß sie die elastische Kraft der Reed-Kontakte 12, 13 nicht überwindet, so daß sich die Reed-Kontakte 12, 13 öffnen.

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Steigt die Temperatur auf einen VJert, der höher als der Curie Punkt beider Körper H und 5 ist (T^T ., T _?), dann werden beide Körper nicht-magnetisch, so daß der magnetische Fluß der Permanentmagnete 2 und 3 über den Spalt zwischen den sich überlappenden.. Enden der Reed-Kontakte 12 und 13 fließt; dies ist in Fig.12c durch gestrichelte Linien gezeigt. DieReed-Kontakte 12, 13 schließen.

Hinsichtlich seines Schaltverhaltens (Öffnen, Schließen) arbeitet der in den Fig. 12a bis 12b gezeigte Schalter in Bezug auf eine Veränderung der Temperatur umgekehrt wie die Schalter nach den anderen Ausführungsbeispielen. Er kann entsprechend bei Temperaturregelungssystemen mit korrespondierend anderen Anforderungen verwendet werden.

Auch bei dem Schalter nach Fig. 12a-12c können die beiden Permanentmagneten, 12 und 13 und die beiden temperaturaufnehmenden Körper 4 und 5 zylindrisch ausgebildet werden. Der Reed-Schalter 1 wird dann in einer Bohrung der zylindrischen Bauteile angeordnet. Aufbau und Funktion sind prinzipiell gleich wie beim Schalte: nach Fig. 10» ...".,.-'"

Fig. 13. zeigt eine Anordnung* bei der ein Schalter 10 in einem Gehäuse 20 angeordnet ist. Der Schalter 10 ist nach Fig. 10 aufgebaut» Er funktioniert SOj wie dies anhand der Fig. lla^llc erläutert vmrde» Grundsätzlich jedoch .ist bei einer Anordnungnäch Fig. 13 auch ein/anderer als dei? in Fig. 10 gezeigte Schalter verwendbar, der prinzipiell nach Fig* 12a-l2c arbeitet.

Die einander gegenüberliegenden Enden 21 und 22 des Gehäuses 20 .sind aus nicht-magnetischem und elektrisch nicht leitendem Material, ähnlich wie die Joche 6 und 7 nach Fig. 2a aufgebaut. Das Gehäuse 20 weist ferner einen zylindrischen Teil 23 aus nicht-magnet !schein und wärmeleitendem Material aufs, der dem Teil B beim Schalter nach Fig. 2a entspricht. Die Enden "21 und 22 dienen ferner zur Verhinderung eines Abbrechehs der Verschmolzenen Teile des gläsernen Gehäuses' Ii*

Der Schalter nach Fig. 10 kann auch so modifiziert werden, wie das in Fig. 14 gezeigt ist. In Fig. 14 sind zwei temperaturaufnehmende Teile 4 und 5 als unvollständige- Ringe ausgebildet. Die Lücken sind durch nicht-magnetisches Material 41 aufgefüllt. Dadurch wird die Wärmekapazität der temperaturaufnehmenden Körper 4 und 5 derart reduziert, daß der Schalter temperaturempfindlicher wird.

Gleichermaßen kann auch ein Schalter nach Fig. 12a-12c modifiziert werden.

Fig. 15 zeigt einen Schalter nach Fig. 10, bei dem die äußere Oberfläche der zylindrischen Bauteile 2,3,4,5 mit einer Nut 9 verr. sehen ist. Die Zuleitung 15 ist nach dem Austritt aus dem gläsernen Gehäuse umgebogen, in die Nut 9 eingelegt und entlang dieser auf die andere Seite geführt, an der die Zuleitung 14 aus'dem Reed-' Schalter 1 austritt. Ein solcher Schalter kann bei Einsatzbedingungen verwendet werden, die es als praktisch erscheinen läßt, beide Zuleitungen von einer Seite her zuzuführen. Gleichermaßen kann auch ein Schalter nach Fig.l2a-12c ausgebildet sein.

Temperaturaufnehmende und in ihren magnetischen Eigenschaften nach Fig. 1 temperaturabhängige ferromagnetische Körper können z.B. aus Ferrit hergestellt sein. Es stehen jedoch auch andere ferromagnetischeMaterialien zur .Verfügung, die derart ausgewählst sein müssen, daß sie die gewünschte Curie Punkte haben. Die Materialien zur Herstellung verwendeten Permanentmagnete sind bekannt.

Patentansprüche:

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Claims

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Patentansprüche

Thermomagnetisch gesteuerter Schalter unter Verwendung eines Reed-Schalters, bei dem in einem geschlossenen Gehäuse zwei als Blattfedern ausgebildete Kontakte (Reed-Kontakte) aus ferromagnetischem Material, deren freie Enden sich überlappen, vorgesehen sind, wobei die Reed-Kortakte durch Anordnung eines Permanentmagneten und- einer -weiteren" magnetischen Substanz in Nähe des Reed-Schalters in Abhängigkeit von der Temperatur gegeneinander gezogen und damit geschlossen werden können, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Permanentmagnete (2,3), deren Curie Punkte oberhalb des Betriebsbereiches des Schalters liegen vorgesehen und diesen (2,3) mindestens zwei temperaturaufnehmende ferromagnetische Körper (4,5) mit verschiedenen im Betuehsbereich des Schalters, liegenden Curie Punkten (T ., T ₂> räumlich derart zugeordnet sind, daß die Wege des magnetischen Flusses der beiden Permanentmagnete (2,3) durch unterschiedlichen Verlauf in Bezug auf die Reed-Kontakte (12,13) in zwei von den Curie Punkten (T T ₂) begrenzten Temperaturbereichen (T< T^ , T> T_c2, wobei T_cl<T_c2) die Reed-Kontakte (12,13) in ihre erste Schait-

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3Ό \ r,

stellung und in einem weiteren zwischen den beiden Curie Punkten.liegenden Temperaturbereich(T .< T < T „) in ihre zv;eite Schaltstellung bringen.

Thermomagnetiseher Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Permanentmagnete (2,3) entlang des Umfangs des Reed-Schalters (1) an verschiedenen Stellen mit in axialer Richtung entgegengesetzter Anordnung. ihrer Pole derart vorgesehen sind, daß sie die sich überlappenden Enden der Reed-Kontakte (12,13) überdecken und daß die beiden ferromagnetischen Körper (4,5) außerhalb der Permanentmagnete/und über diesen liegend angeordnet sind.

Thermomagnetiseher Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Permanentmagnete/äh verschiedenen Stellen in axialer Richtung längs des Reed-Schalters (1) mit gleicher Anordnung ihrer Pole vorgesehen sind, wobei sie jeweils kurz vor den sich überlappenden Enden der Reed-Kontakte (12,13) enden, und der erste ferromagnetische Körper (5,5') in axialer Richtung die sich überlappenden Enden der Reed-Kontakte (12,13) überdeckt und zwischen den beiden Permanentmagneten (2,3) mit seiner Stirnflächen an je einem von deren Polen anliegend angeordnet ist, und der zweite ferromagnetische Körper (4,4') die beiden Permanentmagnete (2,3) derart überlappt,daß über ihn ein Weg des magnetischen Flusses zwischen den anderen nicht an dem ersten ferromagnetischen Körper (5) anliegenden Polen der Permanentmagnete (2,3) verlaufen kann.

Thermomagnetisch gesteuerter Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Permanentmagnete (2,3) an verschiedenen Stellen in axialer Richtung längs des Reed-Schalters (1) mit umgekehrter Anordnung'ihrer Pole vorgesehen sind und ■ kurz vor den sich überlappenden Enden der Reed-Kontakte (12,13) enden, und daß der erste ferromagnetische Körper (4) in axialer Richtung zwischen den Permanentmagneten (2,3) derart angeordnet

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ist, daß sein eines Ende an einem Pol des einen Permanentmagneten (2) anliegt und sein anderes Ende kurz vor άΦ. sich überlappenden Enden der Reed-Kontakte (12,13} endet, und daß der zweite ferromagnetische Körper (5) in axialer Richtung zwischen dem ersten ferromagnetischen Körper (4) und dem anderen Permanentmagneten (3) derart angeordnet ist, daß sein eines Ende an dessen einem Pol und sein anderes Ende am anderen Ende des ersten ferromagnetischen Körpers (4) anliegt und daß er (5) die sich überlappenden Enden der Reed-Kontakte (12 ,13)überdeckt.

⁵· Thermomagnetisch gesteuerter Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, daß die beiden Permanentmagnete (2,3) in axialer Richtung anverschiedenen Stellen mit gleicher Anordnung ihrer Pole vorgesehen sind und kurz vor dem sich überlappenden Bereich der Reed-Kontakte (12,13) enden, und daß der erste ferromagnetische Körper (4) in axialer Richtung zwischen den Permanentmagneten (2,3) derart angeordnet ist, daß sein eines Ende an einem Pol eines Permanentmagneten anliegt und sein anderes Ende kurz vor den sich überlappenden Enden der Reed-Kontakte (12,13) endet und der zweite ferromagnetische Körper (5) in axialer Richtung zwischen dem ersten ferromagnetischen Körper (4) und dem anderen Permanentmagneten derart angeordnet ist, daß sein eines Ende an dessen einem Pol und sein anderes Ende am anderen Ende des ersten ferromagnetischen Körpers anliegt und daß er die sich überlappenden Enden der Reed-Kontakte (12,13) überdeckt.

⁶· Thermomagnetxscher Schalter nach Anspruch" f/iⁿ§adurch^folgenden gekennzeichnet, daß der Reed-Schalter (1), die Permanentmagnete (2,3) und die ferromagnetischen Körper (4,5) ineinem Gehäuse (11,20) aufgenommen sind, in dessen jeweils einander entgegengesetzten Endbereichen (6,7,21,22) aus nicht-leitendem und nichtmagnetischem Material die Zuleitungen (14,15) aufgenommen sind, und daß der zwischen diesen Endbereichen (6,7,21,22) liegende Teil (8,20) des Gehäuses wärmeleitend ist.

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7· Thermomagnetisch gesteuerter Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche des ersten ferromagnetischen Körpers (5) in radialer Richtung des Reed-Schalters Cl) mit den Außenflächen der beiden Permanentmagnete (2,3) fluchtend ausgebildet ist, und der zweite ferromagnetische Körper (4) die Außenflächen sowohl derbeiden Permanentmagnete (2,3) als auch die des ersten ferromagnetischen Körpers (5) umschließt und überdeckt.

8· Thermomagnetisch gesteuerter Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche des ersten ferromagnetischen Körpers (5) in radialer Richtung des Reed-Schalters (1) über die Außenfläche der beiden Permanentmagnete (2,3) herausragt und der zweite ferromagnetische Körper (4) durch zwei Teilkörper (4A,4B) gebildet wird,'die außerhalb der Außenflächen der beiden Permanentmagnete (2,3) mit ihren Enden an den ersten ferromagnetischen Körper (5) anliegend angeordnet sind.

⁹· Thermomagnetisch gesteuerter Schalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Permanentmagneten (2,3) und der erste ferromagnetische Körper ('5) zylindrisch ausgebildet und koaxial zueinander um den Reed-Schalter (1) angeordnet sind, und daß der ebenfalls zylindrisch ausgebildete zweite ferromagnetische Körper (4) konzentrisch mit und außerhalb der Permanentmagnete (2,3) und des ersten ferromagnetisehen Körpers (5) angeordnet ist.

10· Thermomagnetisch gesteuerter Schalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete (2,3) und der erste ferromagnetische Körper (5) zylindrisch ausgebildfetAind koaxial um den Reed-Schalter (1) angeordnet sind, und daß die beiden Teilkörper (4A und 4B) ebenfalls zylindrisch ausgebildet und konzentrisch mit und außerhalb der Permanentmagnete (2,3) angeordnet sind (Fig. 6).

11· Thermomagnetisch gesteuerter Schalter nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche der zylindrischen ferromagnetischen Körper mit einer axial verlaufenden Nut (9)

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versehen sind und eine der beiden Zuführungsleitungen ClU, 153 zum Reed-Schalter (1) bei ihrem Austritt aus dem Gehäuse (11) umgebogen und in-dieser Nut (9) zur anderen Seite des Reed-Schaliters. Cl) geführt ist. ' . ■--.-. ,' - . ■ ■

12.'Thermomagnetisch gesteuerter Schalter nach Anspruch 4^oder 5, dadurch .gekennzeichnet _Si daß die beiden . ■Permanentmagne.te (2,3) und die beiden'Eerroiiiagnetisehen. Körper (4,5)· z-ylindrisch'ausgebildet unc koaxial.;zueinander angeordnet sind.· . .

13. Thermomagnetisch gesteuerter Schalter nach Anspruch 12, dadurch. - gekennzeichnet, daß an. den Außenflächen der beiden Permanentmagnete.(2,3) und der beiden ferromagnetischen Körper (4,5) one sich in axialer Richtung erstreckende Nut. (9) vorgesehen" .ist und eine der Zuleitungen (14,15) zum Reed-SchalterCl) nach ihrem Austritt aus dem Gehäuse (11) umgebogen und in dieser Nut (9) zur anderen Seite des Reed-Schalters (1) geführt ist.

14..Thermomagnetisch gesteuerter Schalter nach Anspruch 4 oder 5, , dadurch gekennzeichnet, daß -die beiden Permanentmagnete (2,3) ■ zylindrisch ausgebildet sind, und daß zwischen ihnen ein oder mehrere nicht-magnetische Teile (41-)- derart angeordnet ist, daß er bzw. sie -zusammen mit den beiden ferromagnetischen Körpern (4,5). ebenfalls einen zylindrischen Bauteil bildet.

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