DE8617033U1 - Bimetallschalter - Google Patents

Description

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KARLSRUHE ' PEL! X-M ÖTTL>sf R¹ASSE '1a'¹ TELEFON 853356 ZUGELASSENER VERTRETER BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT

T 3384/86
18. Juni 1986

Temtech - Temperatur-Technik
Hans-Peter Bojer, Pforzheim
Zerrennerstraße 55

P-7530 Pforzheim
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BimetalIschalter

Die Neuerung betrifft einen einstellschalter zur Anwendung als Temperatufwächter für elektrische Geräte, mit einem zwei elektrische Anschlüsse tragenden isolierkörper, an welchem einerseits eine an ihrem freien, beweglichen Arm einen Kontakt tragende Kontaktfeder, an der ein sie betätigendes Bimetallelement angeordnet ist, und andererseits ein feststehender, dem Kontakt gegenüberstehender Gegenkontakt befestigt sind, wobei ein PTC-Widerstand im Bereich des Bimetallelementes vorgesehen ist.

Der neuerungsgemäße Bimetallschalter findet insbesondere 25

Anwendung als Temperaturwächter für elektrische Geräte,

beispielsweise für Elektroöfen, für Heizlüfter und für Haartrockner, und er hat die Aufgabe, einen Stromkreis bei Überschreiten einer bestimmten Temperatur zu unterbrechen i wobei diese Unterbrechung erst dann aufgehoben 30

werden kann, wenn das Gerät vorher abgeschaltet worden ist.

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Die Verwendung Von Bimetallschältern als Temperaturwächter für elektrische Geräte, etwa für Heizgeräte, ist bekannt, solche Werden in verschiedenen Ausführungsföfmen seit Jähren eingesetzt. Im Falle des Auftretens | einer zu einer Unzulässigen Erhöhung der Gerätetemperatur führenden Störung schaltet der in die Stromzuleitung eingesetzte Temperaturwächter zunächst das Gerät aus, | jedoch erfolgt ein erneutes Zuschalten nach entsprechender Abkühlung des Bimetallelementes. Wird die Fehler-Ursache nicht beseitigt, geschieht ein fortdauerndes Aus- und Einschalten in immer schnellerer Zeitfolge, was zum Ausfall des Temperaturwächters führen kann.

Zur Vermeidung des unerwünschten Taktens des Bimetallschalters ist vorgeschlagen worden, dessen Bimetall-I

element nach seinem ersten Ansprechen so lange elek- | trisch zu beheizen, bis das zu überwachende Gerät abge^ schaltet bzw. vom Netz getrennt worden ist. Zu diesem

Zwecke ist es bekannt, einen ohmschen Widerstand oder |

einen Kaltleiter mit positivem Temperatur-Koeffizienten ^E

im Bereich des Bimetallelementes vorzusehen, welche dieses bis zum Abschalten beheizen.

Es ist ein Temperaturwächter mit einer Kontaktanordnung und einem Bimetallelement bekannt, bei welchem ein Widerstand mit einem positiven Temperatur-Koeffizienten (PTC-Widerstand) im Bereich des Bimetalls angeordnet ist. Dabei erfolgt jedoch die Befestigung des PTC-

Widerstandes an einem der elektrischen Anschlüsse, was | einen unzureichenden Wärmeübergang auf das Bimetallelement bedingt (DE-OS 33 20 730).

Die Aufgabe der Neuerung besteht in einer Verbesserung

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des Überganges der von einem PTC-Widerstand eines Temperaturwächters erzeugten Wärme auf das Bimetallelement.

Lösung der gestellten Aufgabe wird von einem Bi- r. metallschalter ausgegangen, der einen zwei elektrische Anschlüsse tragenden Isolierkörper besitzt, an welchem einerseits eine an ihrem freien, beweglichen Arm einen

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„ kontakt befestigt sind und wobei ein PTC-Widerstand

im Einflußbereich des Bimetallelementes vorgesehen ist.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der PTC-Widerstand am Isolierstück sowie unter dem freien Arm

der Kontaktfeder angeordnet ist.
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Die vorgeschlagene Anordnung des PTC-Widerstandes direkt am Isolierkörper und unterhalb der Kontaktfeder hat einen hervorragenden Wärmeübergang auf das Bimetallelement zur Folge und sie bewirkt darüber hinaus eine direkte Wärmeleitung über die Kontaktfeder zu dem Bimetallelement. Dadurch kann mit geringeren, durch den PTC-Widerstand zu erzeugenden Temperaturen gearbeitet werden.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Neuerung sitzt der PTC-Widerstand in einer Ausnehmung des

Isolierkörpers. Diese Maßnahme erübrigt nicht nur einen zusätzlichen Platzbedarf für den Einbau des PTC-Widerstandes, sondern auch eine zusätzliche Isolation gegenüber der Umgebung.

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Zweckmäßig ist der PTC-Widerstand zwischen den freien

Enden zweier Federzungen eingeklemmt, die mit ihren Halteblättern an der Kontaktfeder bzw. dem Gegenkontakt

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befestigt sind. Durch diese Federn wird eine optimale Kontaktierung auch bei unterschiedlicher Dicke des PTG-Widerständes erreicht,

Die erwünschte Wärmeleitung vom PTC-Widerstand zur Kontaktfeder und dem Bimetallelement wird zusätzlich verbessert, wenn das Hälteblatt der oberen Federzunge unter der Kontaktfeder liegt.

Zweckmäßig ist die Breite der oberen Federzunge kleiner als die Breitenabmessung des PTC-Widerstandes. Durch diese Maßnahme wird die Warmeabstrahlung des PTC-Widerstandes in Richtung auf das Bimetallelement verbessert*

Jede Federzunge kann eine zweifach gegensinnig gebogene Biegestelle aufweisen, was die federnde Kontaktgabe mit dem PTC-Widerstand verbessert.

Es liegt im Rahmen der Neuerung, daß die obere Federzunge und die Kontaktfeder einstückig durch Umbiegen des Halteblattes der Federzunge um einen Winkel von 180 Grad aus demselben Blechstreifen hergestellt sind.

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Der neuerungsgemäße Bimetallschalter wird nachstehend an einem Ausfiihrungsbeispiel und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. In dieser Zeichnung zeigen

Fig. 1 den Bimetallschalter in einem Längsschnitt, in stark vergrößertem Maßstab;

Fig. 2 den Bimetallschalter gemäß Fig. 1,

in einer Draufsicht; 10

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Bimetallschalter nach den Figuren 1 und 2, geschnitten entlang der Linie III - III in Figur 2.

Der in der Zeichnung dargestellte Bimetallschalter besteht im wesentlichen aus einem Isolierkörper 1, zwei elektrischen Anschlüssen 2 und 3, einer Kontaktfeder 4, einem Bimetallelement 5, einem PTC-Widerstand 6 sowie

zwei Federzungen 7 und 8. 20

Der quaderförmig ausgebildete Isolierkörper 1 ist aus einem formgepreßten,thermoplastischen bzw. duroplastischen Isoliermaterial hergestellt. Dieser Isolierkörper

1 weist in seiner Mitte eine im Grundriß rechteckige Ausnehmung 9 für den PTC-Widerstand 6 auf. In zwei Durchgangslöchern 10 und 11 des Isolierkörpers 1 sitzen Niete 12 und 13, beispielsweise aus Kupfer, welche jeweils zur Befestigung der beiden Anschlüsse

2 und 3, der Kontaktfeder 4 und der beiden Federzungen 7 und 8 dienen.

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-ει Die z.B. aus einem Blechstreifen ausgestanzten Anschlüsse 2 und 3 sind aus einem elektrisch gut leitenden Material, beispielsweise aus Kupfer, Messing oder Neusilber gefertigt. Sie sind an ihren beiden Enden mit einem zur Befestigung eines (nicht dargestellten) elektrischen Anschlußdrahtes dienenden Loch 14 versehen. Die beiden Anschlüsse 2 und 3 sind außerdem im Bereich des Isolierkörpers 1 U-förmig ausgebildet, wobei sie zwei U-Schenkel 15 und 16 sowie eine dazwischenliegende U-Basis 14 bilden, mit welchen sie die beiden Enden des Isolierkörpers 1 formschlüssig umfassen - vgl. insbesondere Figur 3. Mit den Nieten 12 und 13 sind die U-Schenkel 15 und 16 der Anschlüsse 2 und 3 am Isolierkörper 1 angenietet.

Die Kontaktfeder 4, welche einen im wesentlichen länglich-rechteckigen Grundriß besitzt und aus einem elektrisch gut leitenden Material besteht, trägt an ihrem langen, freien, beweglichen Arm 18 einen pilzförmigen, elektrischen Kontakt 19, der eine Edelmetallauflage besitzen kann und an der Kontaktfeder 4 angenietet ist.

Die Kontaktfeder 4 ist mit Hilfe des Nietes 12 am Isolierkörper 1 befestigt und sie weist eine kreisförmige, nach oben gewölbte Ausprägung 20 auf. Die Kontaktfeder 4 trägt an ihrer Oberseite zwei hochstehende, im Querschnitt L-förmige Laschen 21, welche durch teilweises Ausstanzen und zweimal gegensinniges Abbiegen hergestellt sind und deren freien Enden gegeneinander weisen. Zwischen diesen Laschen 21 ist das

Bimetallelement 5 eingespannt.

Das Bimetallelement 5 weist an seinen beiden Schmalseiten zwei Aussparungen 22 auf, in welche die Laschen

21 der Kontaktfeder 4 eingreifen, was ein seitliches Herausrutschen verhindert. Bei ihrer Erwärmung stützt sich die Bimetallplatte 5 auf der Ausprägung 20 auf und verbiegt die Kontaktfeder 4.

Dem beweglichen Kontakt 19 steht ein mit ihm zusammenarbeitender, feststehender Gegenkontakt 23 gegenüber, welcher als Kopf des Nietes 13 ausgebildet ist. Bei Erwärmung des Bimetallelementes 5 wird durch Verbiegen der Kontaktfeder 4 der Kontakt 19 vom Gegenkontakt 23 abgehoben.

Der PTC-Widerstand 6 (positive temperatur jcoefficient) weist die Gestalt eines kleinen Quaders auf, er ist am Isolierstück 1 direkt unter dem freien Arm 18 der Kontaktfeder 4 angeordnet und ist in die Ausnehmung 9 des Isolierstückes 1 lose eingesetzt.

Die Halterung des PTC-Widerstandes 6 in der Ausnehmung 9 geschieht mittels der freien Enden 24 der beiden gleich ausgebildeten Federzungen 7 und 8, zwischen welchen er elastisch eingeklemmt ist. Die angeformten Halteblätter 25 der beiden Federzungen 7 und 8 sind mittels der Niete 12 und 13 an der Kontaktfeder 4 bzw. dem Gegenkontakt 23 befestigt und dadurch mit diesen sowie den Anschlüssen 2 und 3 elektrisch verbunden. Das Halteblatt 25 der oberen Federzunge 7 liegt unter der Kontaktfeder 4.

Jede Federzunge 7, 8 weist eine zweifach gegensinnige Biegestelle 26 auf, und die Breite 27 der oberen

Federzunge 7 beträgt etwa die Hälfte der Breitenrabmessung 28 des PTC-Widerstandes 6.

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Die Funktion des dargestellten Temperaturwächters ist folgende.

Der Bimetallschalter wird mit seinen Anschlüssen 2 und 3 in die Stromzuführung eines zu überwachenden, elektrischen Gerätes - beispielsweise eines Haartrockners eingeschaltet und in der Nähe von dessen Wärmequelle angeordnet. Erwärmt sich nun dieses Gerät in Folge einer Störung auf unzulässige Temperaturen, dann verbiegt sich das Bimetallelement 5, wodurch der beweg-10

liehe Kontakc 19 vom Gegenkontakt 23 abgehoben und der Stromkreis unterbrochen wird. In Folge der Öffnung der Kontaktanordnung liegt jetzt der PTC-Widerstand 6 - welcher über die beiden Federzungen 7 und 8 mit dem Kontakt 19 sowie dem Gegenkontakt 23 elektrisch verbunden ist - im Stromkreis, jedoch ist der zum Gerät fließende Strom gering, da der elektrische Widerstand des PTC-Widerstandes 6 in Folge der hohen Umgebungstemperatur groß ist. Mit dem Absinken der Temperatur des durch den Temperaturwächter abgeschalteten Gerätes sinkt nun nicht nur die Temperatur des Bimetallelementes 5, sondern auch die Temperatur des PTC-Widerstandes ab, wodurch in Folge von dessen positiven Temperatur-Koeffizienten sich sein Widerstand verringert und er sich infolge dessen selbst erwärmt. Dabei gibt eier

PTC-Widerstand 6 an das Bimetallelement 5 Wärme ab, so daß jenes die Kontaktfeder 4 in hochgebogener Stellung hält und die beiden Kontakte in geöffneter Stellung verbleiben.

Erst nachdem das überwachte Gerät abgeschaltet ist, nimmt der PTC-Widerstand 6 keinen Strom mehr auf und gibt keine Wärme mehr ab. Infolge dessen kann jetzt

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das Bimetallelement 5 die Kontaktanordnung schließen und das Gerät läßt sich nadh erfolgter Behebung des Fehlers bzw. der Störung wieder in Betrieb nehmen.

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T 3384/86 18. Juni 1986

Zusammenstellung der verwendeten Bezugsziffern

1 Isolierkörper

2 Anschluß 3 Anschluß

4 Kontaktfeder

5 Bimetallelement

6 PTC-Widerstand

7 Federzunge (obere) 8 Federzunge (untere)

9 Ausnehmung

10 Durchgangsloch

11 Durchgangsloch

12 Niet 13 Niet

14 Loch

15 U-Schenkel

16 U-Schenkel

17 U-Basis

18 Arm (von 4)

19 kontakt

20 Ausprägung

21 Laschen

22 Aussparungen 23 Gegenkontakt

24 Enden (von 7, 8)

25 Halteblätter

26 Biegestelle

27 Breite (von 7)

28 ßifeitenabmessUng (von 6)

Claims (6)

Ά 1 1 I I I I I I I I I 1 I I te ιιιιιϊιιιι; -ΙΟΙ T 3384/36 18. Juni 1986 Schutzansprüche

1. Bimetallschalter zur Anwendung als Temperaturwächter für elektrische Geräte, mit einem zwei elektrische Anschlüsse tragenden Isolierkörper, an welchen?

einerseits eine an ihrem freien, beweglichen Arm einen Kontakt tragende Kontaktfeder, an der ein sie betätigendes Bimetall angeordnet ist, und andererseits ein feststehender, dem Kontakt gegenüberstehender Gegenkontakt befestigt sind, wobei ein PTC-Widerstand im Bereich des Bimetalielementes vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet , daß der PTC-Widerstand (6) am Isolierstück (1) sowie unter dem freien Arm (18) der Kontaktfeder (4) angeordnet ist.

2. Bimetallschalter nach Anspruch 1, dadurch κ »

g«e kennzeichnet , daß der PTC-Widerstand (6) in einer Ausnehmung (9) des Isolierkörpers (i) sitzt.

3. Bimetallschalter nach Anspruch 1 oder 2, d a -

% 25 durch gekennzeichnet, daß der PTC-Widerstand (6) zwischen den freien Enden (24) zweier Federzungen (7 und 8) eingeklemmt ist, die mit ihren Halteblättern (25) an der Kontaktfeder (4) bzw. dem Gegenkontakt (23) befestigt sind. 30

4. Bimetallschalter nach Anspruch 3, dadurch

gekennzeichnet , daß das Halteblatt (25)

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der oberen Federzunge (7) unter der Kontaktfeder (4) liegt.

5. Bimetallschalter nach Anspruch 3 oder 4, d a durch gekennzeichnet, daß die Breite (27) der oberen Federzunge (7) kleiner ist als die Breitenabmessung (28) des PTC-Widerstandes (6).

6. Bimetallschalter nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Federzunge (7 und 8) eine zweifach gegens.Innig gebogene Biegestelle (26) aufweist.