[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen temperaturabhängigen Schalter, der einen
ersten und einen zweiten stationären Gegenkontakt sowie ein temperaturabhängiges Schaltwerk
mit einem Kontaktglied aufweist, wobei das Schaltwerk in seiner ersten Schaltstellung
das Kontaktglied gegen den ersten Gegenkontakt drückt und dabei über das Kontaktglied
eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Gegenkontakten herstellt und
in seiner zweiten Schaltstellung das Kontaktglied zu dem ersten Gegenkontakt beabstandet
hält, wobei eine Schließsperre vorgesehen ist, die ein erneutes Schließen eines einmal
geöffneten Schalters verhindert.
[0003] Der bekannte Schalter weist ein temperaturabhängiges Schaltwerk mit einer temperaturabhängigen
Bimetall-Schnappscheibe und einer bistabilen Federscheibe auf, die einen beweglichen
Gegenkontakt oder ein Stromübertragungsglied trägt. Wenn die Bimetall-Schnappscheibe
auf eine Temperatur oberhalb ihrer Ansprechtemperatur erhitzt wird, hebt sie den Gegenkontakt
oder das Stromübertragungsglied gegen die Kraft der Federscheibe von dem Gegenkontakt
oder den Gegenkontakten ab und drückt dabei die Federscheibe in ihre zweite stabile
Konfiguration, in der sich das Schaltwerk in seiner Hochtemperaturstellung befindet.
[0004] Kühlen sich der Schalter und damit die Bimetall-Schnappscheibe wieder ab, so springt
diese in ihre erste Konfiguration zurück. Sie kann sich konstruktionsbedingt mit ihrem
Rand aber nicht an einem Gegenlager abstützen, so dass die Federscheibe in der Konfiguration
verbleibt, in der der Schalter geöffnet ist.
[0005] Der bekannte Schalter bleibt also nach einmaligem Öffnen in seiner geöffneten Stellung,
auch wenn er wieder abkühlt. Allerdings haben Versuche in der Firma des Anmelders
ergeben, dass der bekannte Schalter sich bei stärkeren mechanischen Erschütterungen
doch wieder schließt, so dass er unter Sicherheitsaspekten in einigen Anwendungsfällen
ggf. nicht optimal einsetzbar ist.
[0006] Der aus der
DE 10 2007 042 188 B3 bekannte Schalter weist drei Schaltstellungen auf. In seiner Tieftemperaturstellung
ist der Schalter geschlossen, so dass die beiden Gegenkontakte elektrisch miteinander
verbunden sind.
[0007] In seiner Hochtemperaturstellung ist der Schalter geöffnet, so dass kein Strom durch
den Schalter fließen kann. In seiner Abkühlstellung bleibt der Schalter weiterhin
geöffnet, obwohl sich die Schnappscheibe wieder abgekühlt hat und somit ihre Tieftemperaturkonfiguration
wieder eingenommen hat.
[0008] Auf diese Weise ist der temperaturabhängige Schalter ein Einmalschalter, der nach
einmaligem Öffnen auch dann geöffnet bleibt, wenn sich die Temperatur der Schnappscheibe
wieder verringert hat.
[0010] Derartige temperaturabhängige Schalter werden in bekannter Weise dazu verwendet,
elektrische Geräte vor Überhitzung zu schützen. Dazu wird der Schalter elektrisch
mit dem zu schützenden Gerät und dessen Versorgungsspannung in Reihe geschaltet und
mechanisch so an dem Gerät angeordnet, dass er mit diesem in thermischer Verbindung
steht.
[0011] Unterhalb der Ansprechtemperatur der Schnappscheibe sind die beiden Gegenkontakte
elektrisch miteinander verbunden, so dass der Stromkreis geschlossen ist und der Laststrom
des zu schützenden Gerätes über den Schalter fließt. Erhöht sich die Temperatur über
einen zulässigen Wert hinaus, so hebt die Schnappscheibe das Kontaktglied gegen die
Stellkraft der Federscheibe von dem Gegenkontakt ab, wodurch der Schalter geöffnet
und der Laststrom des zu schützenden Gerätes unterbrochen wird.
[0012] Das jetzt stromlose Gerät kann dann wieder abkühlen. Dabei kühlt sich auch der thermisch
an das Gerät angekoppelte Schalter wieder ab, der daraufhin eigentlich selbsttätig
wieder schließen würde.
[0013] Bei den vier oben genannten Schaltern ist nun dafür gesorgt, dass diese Rückschaltung
in der Abkühlstellung nicht erfolgt, so dass sich das zu schützende Gerät nach dem
Abschalten nicht wieder automatisch einschalten kann. Dies ist eine Sicherheitsfunktion,
die Beschädigungen vermeiden soll, wie es beispielsweise für Elektromotoren gilt,
die als Antriebsaggregate eingesetzt werden.
[0014] Es ist auch bekannt, derartige temperaturabhängige Schalter mit einem sogenannten
Selbsthaltewiderstand zu versehen, der parallel zu den beiden Gegenkontakten geschaltet
ist, so dass er einen Teil des Laststroms übernimmt, wenn der Schalter öffnet. In
diesem Selbsthaltewiderstand wird dann Ohm'sche Wärme erzeugt, die ausreichend ist,
um die Schnappscheibe oberhalb ihrer Ansprechtemperatur zu halten.
[0015] Diese Selbsthaltung ist jedoch nur solange aktiv, wie das elektrische Gerät noch
eingeschaltet ist. Sobald das Gerät von dem Versorgungsstromkreis abgeschaltet wird,
fließt auch kein Strom mehr durch den temperaturabhängigen Schalter, so dass die Selbsthaltefunktion
entfällt.
[0016] Nach dem Wiedereinschalten des elektrischen Gerätes würde sich der Schalter wieder
in geschlossenem Zustand befinden, so dass sich das Gerät wieder aufheizen kann, was
zu Folgeschäden führen könnte.
[0017] Diese Problematik wird bei den aus der
DE 10 2007 042 188 B3 und der
DE 10 2013 101 392 A1 bekannten temperaturabhängigen Schaltern vermieden, bei denen die Selbsthaltefunktion
nicht elektrisch sondern durch ein bistables Federteil realisiert wird, das temperaturunabhängig
zwei stabile geometrische Konfigurationen aufweist, wie es in den oben zitierten Druckschriften
beschrieben ist.
[0018] Im Gegensatz dazu ist die Schnappscheibe eine bistabile Schnappscheibe, die temperaturabhängig
entweder eine Hochtemperaturkonfiguration oder eine Tieftemperaturkonfiguration einnimmt.
[0019] Bei den eingangs erwähnten
DE 10 2007 042 188 B3 ist die Federscheibe eine kreisförmige Feder-Schnappscheibe, an der mittig das Kontaktglied
befestigt ist. Das Kontaktglied ist beispielsweise ein bewegliches Kontaktteil, das
durch die Feder-Schnappscheibe gegen den ersten stationären Gegenkontakt gedrückt
wird, der innen an einem Deckel des Gehäuses des bekannten Schalters angeordnet ist.
[0020] Mit ihrem Rand drückt sich die Feder-Schnappscheibe an einem inneren Boden eines
Unterteils des Gehäuses ab, der als zweiter Gegenkontakt wirkt.
[0021] Auf diese Weise stellt die selbst elektrisch leitende Feder-Schnappscheibe eine elektrisch
leitende Verbindung zwischen den beiden Gegenkontakten her.
[0022] Der Außenanschluss des bekannten Schalters erfolgt zum einen über die Außenseite
des elektrisch leitenden Unterteiles und zum anderen über eine Durchkontaktierung
des ersten stationären Gegenkontaktes durch das Oberteil hindurch auf dessen Außenseite,
wo beispielsweise ein Lötanschluss vorgesehen sein kann.
[0023] Die bistabile Schnappscheibe ist bei den bekannten Schaltern eine Bimetall-Schnappscheibe,
die bei Überschreiten ihrer Ansprechtemperatur von ihrer konvexen in eine konkave
Konfiguration umspringt.
[0024] Die Bimetall-Schnappscheibe weist zentrisch eine Durchgangsöffnung auf, mit der sie
über das bewegliche Kontaktteil gestülpt ist, das an der Feder-Schnappscheibe befestigt
ist.
[0025] In ihrer Tieftemperaturstellung liegt die Bimetall-Schnappscheibe lose an dem Kontaktteil.
Erhöht sich die Temperatur der Bimetall-Schnappscheibe, so springt sie in ihre Hochtemperaturstellung
um, in der sie sich mit ihrem Rand innen an dem Oberteil des Gehäuses abdrückt und
dabei mit ihrem Zentrum so auf die Feder-Schnappscheibe drückt, dass diese von ihrer
ersten in ihre zweite stabile Konfiguration umspringt, wodurch das bewegliche Kontaktteil
von dem stationären Gegenkontakt abgehoben und der Schalter geöffnet wird.
[0026] Kühlt sich die Temperatur des Schalters wieder ab, so springt die Bimetall-Schnappscheibe
wieder in ihre Tieftemperaturstellung um. Dabei gelangt sie mit ihrem Rand in Anlage
mit dem Rand der Feder-Schnappscheibe und mit ihrem Zentrum in Anlage mit dem Oberteil
des Gehäuses. Die Stellkraft der Bimetall-Schnappscheibe reicht jedoch nicht aus,
um die Feder-Schnappscheibe wieder in ihre erste Konfiguration umspringen zu lassen.
[0027] Erst durch starkes Abkühlen des Schalters krümmt sich die Bimetall-Schnappscheibe
weiter um, so dass sie schließlich den Rand der Feder-Schnappscheibe so weit auf den
inneren Boden des Unterteiles herunterdrücken kann, dass die Feder-Schnappscheibe
wieder in ihre erste Konfiguration umspringt und den Schalter wieder schließt.
[0028] Der aus der
DE 10 2007 042 188 B3 bekannte Schalter bleibt also nach einmaligem Öffnen solange geöffnet, bis er auf
eine Temperatur unter Raumtemperatur abgekühlt wurde, wozu beispielsweise ein Kältespray
verwendet werden kann.
[0029] Obwohl dieser Schalter in vielen Anwendungsfällen den entsprechenden Sicherheitsanforderungen
genügt, hat sich doch herausgestellt, dass durch das Verspannen der Bimetall-Schnappscheibe
zwischen dem Oberteil des Gehäuses und dem Rand der Feder-Schnappscheibe in seltenen
Fällen doch ein ungewolltes Rückspringen der Feder-Schnappscheibe erfolgt.
[0030] Der bekannte Schalter führt gemäß der obigen Darstellung den Laststrom des zu schützenden
Gerätes durch die Feder-Schnappscheibe, was nur bis zu einer gewissen Stromstärke
möglich ist. Bei höheren Stromstärken erwärmt sich nämlich die Feder-Schnappscheibe
so weit, dass diese Stromeigenerwärmung dazu führt, dass die Schalttemperatur der
Bimetall-Schnappscheibe erreicht wird, bevor das zu schützende Gerät tatsächlich seine
unzulässige Temperatur erreicht hat.
[0031] Aus der
DE 10 2013 101 392 A1 ist es auch bekannt, als Kontaktglied ein Stromübertragungsglied beispielsweise in
Form eines Kontakttellers zu verwenden, der von der Feder-Schnappscheibe getragen
wird. An der Innenseite des Deckels des Gehäuses sind jetzt beide stationären Gegenkontakte
angeordnet, wobei durch Anlage des Kontakttellers mit diesen beiden Gegenkontakten
eine elektrisch leitende Verbindung zwischen diesen hergestellt wird.
[0032] Bei diesem Schalter ist die Feder-Schnappscheibe mit ihrem Rand an dem Unterteil
des Gehäuses festgelegt, während zwischen der Feder-Schnappscheibe und dem inneren
Boden des Unterteils die Bimetall-Schnappscheibe vorgesehen ist.
[0033] Unterhalb der Ansprechtemperatur der Bimetall-Schnappscheibe drückt die Feder-Schnappscheibe
den Kontaktteller gegen die beiden Gegenkontakte. Springt die Bimetall-Schnappscheibe
in ihre Hochtemperaturstellung um, so drückt sie mit ihrem Rand gegen die Feder-Schnappscheibe
und zieht mit ihrem Zentrum die Feder-Schnappscheibe von dem Oberteil weg, so dass
der Kontaktteller außer Anlage mit den beiden Gegenkontakten gerät. Damit dies geometrisch
möglich ist, sind Kontaktteller, Feder-Schnappscheibe sowie Bimetall-Schnappscheibe
durch einen zentrisch verlaufenden Niet unverlierbar miteinander verbunden.
[0034] Wenn sich die Temperatur der Bimetall-Schnappscheibe wieder absenkt, springt diese
zwar in ihre Tieftemperaturstellung zurück, die Federscheibe verbleibt jedoch in ihrer
eingenommenen Konfiguration, da der Bimetall-Schnappscheibe ein Gegenlager für ihren
Rand fehlt, so dass sie das Stromübertragungsglied nicht wieder gegen die beiden stationären
Gegenkontakte drücken kann.
[0035] Dieser Schalter weist also konstruktionsbedingt eine Selbsthaltefunktion auf. Bei
starken mechanischen Erschütterungen kann in selten Fällen aber auch hier ein ungewolltes
Rückspringen der Feder-Schnappscheibe erfolgen.
[0036] Aus der eingangs bereits erwähnten
DE 25 44 201 A1 ist ein temperaturabhängiger Schalter mit einem als Kontaktbrücke ausgeführten Stromübertragungsglied
bekannt, bei dem die Kontaktbrücke über eine Schließfeder gegen zwei stationäre Gegenkontakte
gedrückt wird.
[0037] Über einen Betätigungsbolzen ist die Kontaktbrücke mit einem temperaturabhängigen
Schaltwerk in Kontakt, das aus einer Bimetall-Schnappscheibe sowie einer Federscheibe
besteht, die beide an ihrem Rand eingespannt sind.
[0038] Wie bei dem aus der
DE 10 2007 042 188 B3 bekannten Schalter sind die Federscheibe sowie die Bimetall-Schnappscheibe beide
bistabil, die Bimetall-Schnappscheibe auf temperaturabhängige Weise und die Federscheibe
auf temperaturunabhängige Weise.
[0039] Erhöht sich die Temperatur der Bimetall-Schnappscheibe, so drückt sie die Federscheibe
in ihre zweite Konfiguration, in der diese den Betätigungsbolzen gegen die Kontaktbrücke
drückt und diese dabei gegen die Kraft der Schließfeder von den stationären Gegenkontakten
abhebt.
[0040] Auch beim Abkühlen der Bimetall-Schnappscheibe verbleibt die Federscheibe in dieser
zweiten Konfiguration und hält den bekannten Schalter gegen die Kraft der Schließfeder
geöffnet.
[0041] Von außen kann jetzt durch einen Knopf Druck auf die Kontaktbrücke ausgeübt werden,
so dass dadurch über den Betätigungsbolzen die Federscheibe in ihre erste stabile
Konfiguration zurückgedrückt wird.
[0042] Neben der sehr aufwändigen Konstruktion weist dieser Schalter zum einen den Nachteil
auf, dass im geöffneten Zustand die Federscheibe die Kontaktbrücke gegen die Kraft
der Schließfeder von den Gegenkontakten abhebt, so dass die Federscheibe in ihrer
zweiten Konfiguration die Kraft der Schließfeder zuverlässig überwinden muss. Weil
die Schließfeder im geschlossenen Zustand jedoch für die sichere Anlage der Kontaktbrücke
an den Gegenkontakten sorgt, ist hier eine Federscheibe mit sehr hoher Stabilität
in der zweiten Konfiguration erforderlich.
[0043] Ein weiterer Schalter mit drei Schaltstellungen ist aus der bereits erwähnten
DE 86 25 999 U1 bekannt. Bei diesem bekannten Schalter ist eine einseitig eingespannte Federzunge
vorgesehen, die an ihrem freien Ende ein bewegliches Kontaktteil trägt, das mit einem
festen Gegenkontakt zusammenwirkt.
[0044] An dieser Federzunge ist eine Kalotte ausgebildet, die durch eine ebenfalls an der
Federzunge befestigte Bimetallplatte in ihre zweite Konfiguration gedrückt wird, in
der sie das bewegliche Kontaktteil zu dem stationären Gegenkontakt beabstandet.
[0045] Die Kalotte muss bei diesem Schalter gegen die Schließkraft der einseitig eingespannten
Federzunge das bewegliche Kontaktteil im Abstand zu dem festen Gegenkontakt halten,
so dass die Kalotte in ihrer zweiten Konfiguration eine hohe Stellkraft aufbringen
muss.
[0046] Der bekannte Schalter weist damit die oben bereits diskutierten Nachteile auf, dass
nämlich hohe Stellkräfte zu überwinden sind, was zu hohen Fertigungskosten und zu
einem nicht sicheren Zustand in der Abkühlstellung führt.
[0047] Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, den
eingangs erwähnten Schalter derart weiterzubilden, dass er bei konstruktiv einfachem
Aufbau für eine sichere Unterbrechung des Stromkreises auch in der Abkühlstellung
des Schalters und bei starken Erschütterungen sorgt.
[0048] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Schließsperre das temperaturabhängige
Schaltwerk in dessen zweiter Schaltstellung dauerhaft mechanisch arretiert.
[0049] Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst.
[0050] Weil erfindungsgemäß die Schließsperre das Schaltwerk mechanisch dauerhaft arretiert,
kann es sich nach einmaligem Öffnen nicht wieder schließen, selbst wenn starke Erschütterungen
oder Temperaturschwankungen auftreten. Durch die mechanische Arretierung des temperaturabhängigen
Schaltwerkes wird folglich auch der Schalter mechanisch arretiert, was im Rahmen der
vorliegenden Anmeldung synonym verwendet wird.
[0051] Die Schließsperre wird vorzugsweise durch Verrasten zwischen dem Kontaktglied und
dem Gehäuse des Schalters oder durch federnde Zungen realisiert, die nach dem Öffnen
des Schalters ihre Lage verändern und sich dabei so positionieren, dass sie wie Abstandshalter
wirken, die zwischen dem Kontaktglied oder der dieses tragenden Feder- oder Schnappscheibe
und einem Bauteil zu liegen kommen, das oberhalb der Feder- oder Schnappscheibe liegt.
[0052] Das temperaturabhängige Schaltwerk enthält ein temperaturabhängiges Schnappglied,
vorzugsweise eine Bimetall-Schnappscheibe, das bzw. die in üblicher Weise das Öffnen
des Schaltwerkes bewirkt, indem es bzw. sie das Kontaktglied von dem Gegenkontakt
abhebt. Erfindungsgemäß wird der einmal geöffnete Schalter dann im geöffneten Zustand
arretiert.
[0053] Das temperaturabhängige Schaltwerk kann aber wie häufig üblich zusätzlich eine bistabile
Federscheibe aufweisen, die bei geschlossenem Schalter die Schließkraft und damit
den Kontaktdruck zwischen dem beweglichen Kontaktglied und der Gegenkontakt bewirkt.
Dadurch wird die Bimetall-Schnappscheibe mechanisch entlastet, was ihre Lebensdauer
und die Langzeitstabilität der Ansprechtemperatur positiv beeinflusst.
[0054] Vor diesem Hintergrund ist es bevorzugt, wenn das temperaturabhängige Schaltwerk
eine temperaturabhängige Schnappscheibe mit einer geometrischen Hochtemperaturkonfiguration
und einer geometrischen Tieftemperaturkonfiguration sowie eine bistabile Federscheibe
umfasst, an der das Kontaktglied angeordnet ist, wobei die Federscheibe zwei temperaturunabhängig
stabile geometrische Konfigurationen aufweist und in ihrer ersten Konfiguration das
Kontaktglied gegen den ersten Gegenkontakt drückt und in ihrer zweiten Konfiguration
das Kontaktglied zu dem ersten Gegenkontakt beabstandet hält.
[0055] Weiter ist es bevorzugt, wenn die Schnappscheibe sich beim Übergang von ihrer Tieftemperaturkonfiguration
in ihre Hochtemperaturkonfiguration mit ihrem Rand an einem Teil des Schalters abstützt
und dabei so auf die Federscheibe einwirkt, dass diese von ihrer ersten in ihre zweite
stabile Konfiguration umspringt, wobei weiter vorzugsweise die Schnappscheibe und
die Federscheibe über ihr jeweiliges Zentrum an dem Kontaktglied festgelegt sind.
[0056] Hier ist von Vorteil, dass für den neuen Schalter weitgehend übliche temperaturabhängige
Schaltwerke verwendet werden können, so dass der konstruktive Aufwand für die Aufnahme
der Serienfertigung des neuen Schalters gering ist.
[0057] Besonders bevorzugt ist es, wenn die Schnappscheibe an dem Kontaktglied festgelegt
ist, und für den Rand der Schnappscheibe ein Freiraum vorgesehen ist, in den der Rand
zumindest zum Teil hineinragt, wenn die Schnappscheibe bei in ihrer zweiten Konfiguration
befindlicher Federscheibe wieder ihre Tieftemperaturkonfiguration einnimmt.
[0058] Diese Konstruktion weist die aus der eingangs erwähnten
DE 10 2013 101 392 A1 bekannten Vorteile auf. Wenn die Schnappscheibe wieder in ihre Tieftemperaturstellung
zurückspringt, so gelangt ihr Rand in den Freiraum, in dem für sie kein Widerlager
vorgesehen ist, so dass sie die Federscheibe nicht wieder in ihre erste Konfiguration
zurückdrücken kann.
[0059] Auch starke mechanische Erschütterungen führt hier nicht dazu, dass die Federscheibe
wieder in ihre erste Konfiguration zurückspringt, in der sie den Schalter wieder schließen
würde, das sie daran erfindungsgemäß durch die Schließsperre gehindert wird.
[0060] Ohne diesen Freiraum, also bei einem Aufbau des Schalters, wie er beispielsweise
in der eingangs erwähnten
DE 10 2013 101 392 A1 als Ausgangspunkt der dortigen Erfindung dient, würde die Bimetall-Schnappscheibe
beim Zurückspringen in ihre Tieftemperaturkonfiguration Druck auf die Federscheibe
ausüben, die diese wieder in ihre andere stabile geometrische Konfiguration umschnappen
lassen würde. Dieser Vorgang wird erfindungsgemäß jedoch durch die Schließsperre verhindert.
[0061] Wenn jetzt in einer Weiterbildung zusätzlich zu der mechanischen Arretierung durch
die Schließsperre der Freiraum für den Rand der Bimetall-Schnappscheibe vorgesehen
wird, entsteht zunächst einmal kein Schließdruck, den die Schließsperre aufnehmen
muss. Wie in der
DE 10 2013 101 392 A1 dargelegt, bleibt der Schalter dauerhaft geöffnet.
[0062] Wenn jedoch starke mechanische Erschütterungen dazu führen, dass die Bimetall-Schnappscheibe
in ihre Tieftemperaturkonfiguration zurückspringt, so hält die gemäß der vorliegenden
Erfindung vorgesehene mechanische Arretierung den Schalter dennoch geöffnet.
[0063] In dieser Weiterbildung muss die Schließsperre nur in seltenen Fällen den Schließdruck
aufnehmen, was die Zuverlässigkeit des neuen Schalters weiter steigert.
[0064] Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn das Kontaktglied ein mit dem ersten Gegenkontakt
zusammenwirkendes bewegliches Kontaktteil umfasst, und die Federscheibe mit dem zweiten
Gegenkontakt zusammenwirkt, wobei die Federscheibe vorzugsweise zumindest in ihrer
ersten Konfiguration über ihren Rand elektrisch mit dem zweiten Gegenkontakt in Verbindung
steht.
[0065] Diese Konfiguration ist prinzipiell bereits aus der
DE 10 2007 042 188 B3 oder der
DE 10 2013 101 392 A1 bekannt. Sie führt dazu, dass die Schnappscheibe in keiner Stellung des Schalters
strombelastet ist, sondern dass der Laststrom des zu schützenden elektrischen Gerätes
durch die Federscheibe fließt.
[0066] In einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst das Kontaktglied ein mit beiden Gegenkontakten
zusammenwirkendes Stromübertragungsglied.
[0067] Hier ist von Vorteil, dass der neue Schalter erheblich höhere Ströme führen kann
als der aus der
DE 10 2007 042 188 B3 bekannte Schalter. Das Kontaktglied sorgt nämlich im geschlossenen Zustand des Schalters
für den elektrischen Kurzschluss zwischen den beiden Gegenkontakten, so dass nicht
nur die Schnappscheibe, sondern auch die Federscheibe jetzt nicht mehr vom Laststrom
durchflossen wird, wie es prinzipiell bereits aus der
DE 10 2013 101 392 A1 bekannt ist.
[0068] Besonders bevorzugt ist es, wenn der Schalter ein Gehäuse umfasst, an dem die beiden
Gegenkontakte vorgesehen sind, und in dem das Schaltwerk angeordnet ist.
[0069] Diese Maßnahme ist an sich bekannt, sie sorgt dafür, dass das Schaltwerk vor dem
Eintrag von Verschmutzungen geschützt ist. Das Gehäuse kann ein individuelles Gehäuse
des Schalters oder eine Tasche an dem vor Überhitzung zu schützenden Gerät sein.
[0070] Wenn die Federscheibe mit ihrem Rand an dem Gehäuse festgelegt und das Kontaktglied
ein bewegliches Kontaktteil ist, ist der Rand der Federscheibe immer fest mit dem
Gehäuse verbunden, so dass dort für einen guten elektrischen Übergangswiderstand gesorgt
wird. Damit kann der neue Schalter größere Ströme führen als der aus der
DE 10 2007 042 188 B3 bekannte Schalter, wo auch der Kontaktwiderstand zu dem Unterteil durch den Kontaktdruck
der Federscheibe selbst bestimmt wird.
[0071] Wenn als Kontaktglied ein Stromübertragungsglied eingesetzt wird, so wird durch die
Festlegung der Federscheibe mit ihrem Rand an dem Gehäuse dafür gesorgt, dass das
Kontaktglied gegenüber den Gegenkontakten sicher positioniert bleibt.
[0072] Weiter ist es bevorzugt, wenn das Gehäuse ein von einem Oberteil verschlossenes Unterteil
aufweist, wobei an einer Innenseite des Oberteils der erste Gegenkontakt oder jeder
der beiden Gegenkontakte angeordnet ist.
[0073] Diese Maßnahme ist konstruktiv an sich bekannt, sie sorgt bei dem neuen Schalter
dafür, dass beim Montieren des Oberteils an dem Unterteil gleichzeitig auch die geometrisch
richtige Zuordnung zwischen dem Gegenkontakt oder den Gegenkontakten zu dem jeweiligen
Kontaktglied hergestellt wird.
[0074] Weiter ist es bevorzugt, wenn das Unterteil einen inneren Boden aufweist, über dessen
Randbereich der Freiraum vorgesehen ist.
[0075] Diese Maßnahme ist insbesondere konstruktiv von Vorteil, denn sie ermöglicht auf
einfachste Weise, einen an sich bekannten temperaturabhängigen Schalter mit den drei
eingangs erwähnten Schaltstellungen zu versehen, wenn dort jeweils ein bistabiles
Federteil mit zwei temperaturunabhängig stabilen Konfigurationen verwendet wird.
[0076] Diese Maßnahme würde beispielsweise bei dem aus der
DE 196 23 570 A1 bekannten Schalter mit beweglichem Kontaktteil für sich noch nicht dazu führen, dass
der Schalter in der Abkühlstellung geöffnet bleibt, weil sich nämlich dort die Bimetall-Schnappscheibe
mit ihrem Rand an dem äußeren Rand des Bodens abstützt und so das Federteil wieder
in seine Hochtemperaturstellung drücken würde.
[0077] Die gleiche Situation ergibt sich bei dem aus der
DE 10 2011 016 142 A1 bekannten Schalter, bei dem unterhalb eines Stromübertragungsgliedes eine an ihrem
Rand fest eingespannte Federscheibe sowie darunter eine Schnappscheibe angeordnet
ist, die sich mit ihrem Rand ebenfalls innen am Boden des Unterteiles abstützt, so
dass sie bei Abkühlung ein bistabiles Federteil wieder in ihre erste Konfiguration
drücken würde.
[0078] Um dies zu vermeiden, würde ohne den jetzt zusätzlich vorgesehenen Freiraum erforderlich
sein, die Stellkraft der Federscheibe in ihrer zweiten Konfiguration so hoch auszulegen,
dass sie durch die Schnappscheibe nicht in ihre erste Konfiguration zurückgedrückt
werden kann.
[0079] Mit anderen Worten, insbesondere dadurch, dass die Schnappscheibe zwischen der Federscheibe
und dem Boden des Unterteils angeordnet wird, am Rand des Bodens jedoch ein Freiraum
für den Rand der Schnappscheibe in ihrer Abkühlstellung vorgesehen ist, lässt sich
der neue Schalter nicht nur einfach herstellen, er bleibt auch sicher in seiner Abkühlstellung
geöffnet.
[0080] Das Unterteil kann dabei aus elektrisch leitfähigem Material und vorzugsweise das
Oberteil aus elektrisch isolierendem Material gefertigt sein, wobei die bistabile
Schnappscheibe eine Bi- oder Trimetall-Schnappscheibe sein kann.
[0081] Besonders bevorzugt ist es, wenn die Schließsperre unmittelbar mit dem Kontaktglied
zusammenwirkt.
[0082] Hier ist von Vorteil, dass die Schließsperre im Zentrum der Schnapp- und ggf. Federscheibe
wirkt, also dort, wo die Schließkraft ausgeübt wird, die die Schließsperre aufnehmen
muss. Ein weiterer Vorteil ist dadurch gegeben, dass in den neuen Schalter bekannte
temperaturabhängige Schaltwerke eingesetzt werden können. Lediglich das Kontaktglied
muss modifiziert werden.
[0083] Dabei ist es bevorzugt, wenn die Schließsperre zumindest ein erstes Rastglied an
dem Kontaktglied und ein damit zusammenwirkendes zweites Rastglied aufweist, das in
dem Gehäuse angeordnet und mit diesem verbunden ist.
[0084] Diese Maßnahme ist konstruktiv von Vorteil, denn neben der geringen konstruktiven
Änderung an dem Kontaktglied ist zusätzlich nur noch zumindest ein Rastglied in dem
Gehäuse vorzusehen.
[0085] Das erste Rastglied kann dabei im Bereich einer Außenfläche des Kontaktglieds und/oder
einer Innenfläche in einer Bodenöffnung des Kontaktglieds angeordnet sein, wobei vorzugsweise
das erste oder zweite Rastglied als umlaufende Nut, als umlaufende Wulst, als federnde
Zunge, Ausnehmung oder Rastnase ausgebildet sein kann, wobei das erste Rastglied auch
umfänglich verteilt angeordnete Rastnasen und/oder federnde Zungen aufweisen kann.
[0086] Das erste und/oder zweite Rastglied können dabei radial nachgiebig ausgebildet ist.
[0087] Auch diese Maßnahme ist konstruktiv von Vorteil, denn eines oder beide Rastglieder
können federnd und/oder aus elastischem Material ausgebildet sein, was er ermöglicht,
dass die beiden Rastglieder beim erstmaligem Öffnen des Schalters bzw. des Schaltwerkes
ohne Überwindung größerer Kräfte in Eingriff miteinander gelangen können.
[0088] Ferner ist es bevorzugt, wenn die Schließsperre zumindest ein Sperrglied aufweist,
das mit dem Kontaktglied und einem zwischen dem Oberteil und dem Unterteil angeordneten
Bauteil zusammenwirkt.
[0089] Während die zuvor erwähnten Rastglieder sozusagen unterhalb der Schnapp- und ggf.
Federscheibe angeordnet sind, werden die Sperrglieder oberhalb der Schnapp- und ggf.
Federscheibe angeordnet und dienen quasi als Abstandhalter, die verhindern, dass nach
einem Öffnen des Schalters das Kontaktglied wieder in Anlage mit dem ersten Gegenkontakt
gelangt, wobei vorzugsweise das Sperrglied mit dem Kontaktglied oder mit einer das
Kontaktglied tragenden Federscheibe oder Schnappscheibe verbunden ist.
[0090] Auch diese Maßnahme ist konstruktiv von Vorteil, wobei die wie Abstandshalter wirkenden
Sperrglieder zudem für ein zuverlässiges Offenhalten des Schalters sorgen.
[0091] Dabei ist es bevorzugt, wenn das Bauteil eine Scheibe mit einer Durchgangsöffnung
für das Kontaktglied umfasst, und das Sperrglied zumindest eine radial nach außen
federnde Zunge aufweist, die unter Spannung in der Durchgangsöffnung sitzt, wenn sich
das temperaturabhängige Schaltwerk in seiner ersten Schaltstellung befindet, und die
sich an einer Unterseite der Scheibe abstützt, wenn sich das temperaturabhängige Schaltwerk
in seiner zweiten Schaltstellung befindet.
[0092] Hier ist von Vorteil, dass übliche temperaturabhängige Schaltwerke verwendet werden
können, an deren Kontaktglied und/oder deren Federscheibe bzw. Schnappscheibe das
oder die Sperrglieder auch nachträglich montiert werden können. Als Scheibe dient
dabei die sowieso zwischen Oberteil und Unterteil des Gehäuses vorhandene Isolierfolie,
die als Abdichtung und/oder zur elektrischen Isolation dient.
[0093] Andererseits ist es bevorzugt, wenn das Bauteil als Distanzring ausgebildet ist,
und das Sperrglied zumindest eine radial nach außen federnde Zunge aufweist, die an
dem als Stromübertragungsglied ausgebildeten Kontaktglied angeordnet ist, wobei die
Zunge unter Spannung an einer Innenfläche des Distanzringes anliegt, wenn sich das
temperaturabhängige Schaltwerk in seiner ersten Schaltstellung befindet, und sich
an dem Distanzring abstützt, wenn sich das temperaturabhängige Schaltwerk in seiner
zweiten Schaltstellung befindet, oder wenn das Bauteil als Distanzring ausgebildet
ist, und das Sperrglied zumindest eine radial nach innen federnde Zunge aufweist,
die an einer Innenfläche des Distanzringes angeordnet ist und unter Spannung an dem
als Stromübertragungsglied ausgebildeten Kontaktglied anliegt, wenn sich das temperaturabhängige
Schaltwerk in seiner ersten Schaltstellung befindet, und sich an dem Stromübertragungsglied
abstützt, wenn sich das temperaturabhängige Schaltwerk in seiner zweiten Schaltstellung
befindet.
[0094] Derartige Distanzringe werden in temperaturabhängigen Schaltern häufig zwischen Unterteil
und Oberteil eingefügt, um die erforderlich Bauhöhe zu erreichen, die einen hinreichend
großen Schaltweg zwischen Gegenkontakt und Kontaktglied ermöglicht, um im geöffneten
Schalter für die notwendige elektrische Isolation zu sorgen.
[0095] Das Sperrglied kann dabei mehrere, zu einem Ring angeordnete federnde Zungen aufweisen,
der wie eine Art Krone oder Federbesen an dem Kontaktglied, der Schnapp- oder Federscheibe
oder dem Distanzring angeordnet wird, und ebenfalls nachträglich ohne große konstruktive
Änderungen bei bestehenden Schalterkonstruktionen vorgesehen werden kann.
[0096] Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.
[0097] Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden
Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden
Erfindung zu verlassen.
[0098] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in
der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- in einer schematischen Seitendarstellung ein erstes Ausführungsbeispiel des neuen
Schalters in seiner Tieftemperaturstellung;
- Fig. 2
- eine Darstellung wie Fig. 1, jedoch in Hochtemperaturstellung des neuen Schalters;
- Fig. 3
- in einer schematischen Seitendarstellung ein zweites Ausführungsbeispiel des neuen
Schalters in seiner Tieftemperaturstellung;
- Fig. 4
- eine Darstellung wie in Fig. 3, jedoch in Hochtemperaturstellung des neuen Schalters;
- Fig. 5
- in einer Darstellung wie Fig. 3 und 4 den neuen Schalter in seiner Abkühlstellung;
- Fig. 6
- ein erstes Ausführungsbeispiel für eine bei den Schaltern aus Fig. 1 bis 5 einsetzbare
Schließsperre;
- Fig. 7
- ein zweites Ausführungsbeispiel für eine bei den Schaltern aus Fig. 1 bis 5 einsetzbare
Schließsperre;
- Fig. 8
- ein drittes Ausführungsbeispiel für eine bei den Schaltern aus Fig. 1 bis 5 einsetzbare
Schließsperre;
- Fig. 9
- ein viertes Ausführungsbeispiel für eine bei den Schaltern aus Fig. 1 bis 5 einsetzbare
Schließsperre;
- Fig. 10
- ein fünftes Ausführungsbeispiel für eine bei den Schaltern aus Fig. 1 bis 5 einsetzbare
Schließsperre;
- Fig. 11
- ein sechstes Ausführungsbeispiel für eine bei den Schaltern aus Fig. 1 bis 5 einsetzbare
Schließsperre; und
- Fig. 12
- ein siebtes Ausführungsbeispiel für eine bei dem Schalter aus Fig. 3 bis 5 einsetzbare
Schließsperre.
[0099] In Fig. 1 ist in einer schematischen, geschnittenen Seitenansicht ein Schalter 10
gezeigt, der in der Draufsicht rotationssymmetrisch ausgebildet ist, vorzugsweise
eine kreisrunde Form aufweist.
[0100] Der Schalter 10 weist ein Gehäuse 11 auf, in dem ein temperaturabhängiges Schaltwerk
12 vorgesehen ist.
[0101] Das Gehäuse 11 umfasst ein topfartiges Unterteil 14 aus elektrisch leitendem Material
sowie ein flaches, isolierendes Oberteil 15, das durch einen umgebogenen Rand 16 an
dem Unterteil 14 gehalten wird. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist der umgebogene
Rand 16 nicht quer über das Oberteil 15 durchgezogen dargestellt.
[0102] Zwischen dem Oberteil 15 und dem Unterteil 14 ist ein Distanzring 17 vorgesehen,
der das Oberteil 15 gegenüber dem Unterteil 14 beabstandet hält.
[0103] Das Oberteil 15 weist eine Innenseite 18 auf, an der ein erster stationärer Gegenkontakt
19 sowie ein zweiter stationärer Gegenkontakt 21 vorgesehen sind. Die Gegenkontakte
19 und 21 sind als Nieten ausgebildet, die sich durch das Oberteil 15 hindurch erstrecken
und außen in Köpfen 22 bzw. 23 enden, die dem Außenanschluss des Schalters dienen.
[0104] Das Schaltwerk 12 umfasst als Kontaktglied ein Stromübertragungsglied 24, das in
dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein Kontaktteller ist, dessen Oberseite 25 elektrisch
leitend beschichtet ist, so dass er bei der in Fig. 1 gezeigten Anlage an den Gegenkontakten
19 und 21 für eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Gegenkontakten
19 und 21 sorgt.
[0105] Das Stromübertragungsglied 24 ist über einen Niet 26, der ebenfalls als Teil des
Kontaktgliedes anzusehen ist, mit einer bistabilen Federscheibe 27 sowie einer bistabilen
Schnappscheibe 28 verbunden.
[0106] Die Federscheibe 27 weist zwei temperaturunabhängige Konfigurationen auf, von denen
die erste Konfiguration in Fig. 1 und die zweite Konfiguration in Fig. 2 gezeigt ist.
[0107] Die Schnappscheibe 28 weist zwei temperaturabhängige Konfigurationen auf, nämlich
ihre Tieftemperaturkonfiguration, die in Fig. 1 gezeigt ist, sowie ihre Hochtemperaturkonfiguration,
die in Fig. 2 gezeigt ist.
[0108] Innen in dem Unterteil 14 ist eine umlaufende Schulter 29 vorgesehen, auf der der
Distanzring 17 aufliegt. Zwischen der Schulter 29 und dem Distanzring 17 ist die Federscheibe
27 mit ihrem Rand 31 eingeklemmt, während sie mit ihrem Zentrum 32 auf einer Schulter
33 an dem Niet 26 aufliegt. An ihrem Zentrum 32 ist die Federscheibe 27 somit zwischen
dem Stromübertragungsglied 24 und der Schulter 33 eingeklemmt.
[0109] In Fig. 1 weiter unten und radial weiter außen ist an dem Niet 26 noch eine Schulter
34 zu sehen, auf der die Schnappscheibe 28 mit ihrem Zentrum 35 aufliegt.
[0110] Das Zentrum 35 liegt frei auf der Schulter 34 auf.
[0111] Mit ihrem Rand 36 liegt die Schnappscheibe 28 frei oberhalb eines inneren Bodens
37 des Unterteiles 14.
[0112] Gemäß Fig. 1 ist die Innenseite 37 als keilförmige, radial nach außenansteigende
Auflageschulter 38 ausgebildet, die wie bei dem aus der
DE 10 2011 016 142 A1 bekannten Schalter als Auflagefläche für den Rand 36 dient.
[0113] Der Niet 36 weist noch einen Boden 42 auf, der auf den inneren Boden 37 zuweist,
zu diesem jedoch in der Tieftemperaturstellung des Schalters 10 gemäß Fig. 1 einen
bei 43 bezeichneten Abstand aufweist.
[0114] Wenn sich die Temperatur der Schnappscheibe 28 jetzt erhöht, so hebt sich ihr Rand
36 in Fig. 1 nach oben, so dass die Schnappscheibe 26 von ihrer in Fig. 1 gezeigten
konvexen Stellung in ihre in Fig. 2 gezeigte konkave Stellung umspringt, in der ihr
Rand 36 sich an einen Teil des Schalters 10 abstützt, in diesem Fall an der Federscheibe
27, wie es in Fig. 2 zu erkennen ist.
[0115] Beim Übergang von ihrer Tieftemperaturkonfiguration der Fig. 1 in ihre Hochtemperaturkonfiguration
der Fig. 2 stützt sich die Schnappscheibe 28 also mit ihrem Rand 37 an der Federscheibe
27 ab, wobei sie mit ihrem Zentrum 35 auf die Schulter 34 des Nietes 26 drückt und
dadurch das Stromübertragungsglied 24 gegen die Kraft der Federscheibe 27 von den
stationären Gegenkontakten 19 und 21 wegdrückt.
[0116] Durch diese Bewegung legt sich der Niet 26 mit seinem Boden 42 auf den inneren Boden
37 des Unterteils 14 ab, wobei gleichzeitig die Federscheibe 27 von ihrer in Fig.
1 gezeigten ersten Konfiguration in ihre ebenfalls stabile zweite geometrische Konfiguration
umschnappt, die in Fig. 2 gezeigt ist.
[0117] Während die Federscheibe 27 in ihrer ersten Konfiguration gemäß Fig. 1 das Stromübertragungsglied
24 in Anlage mit dem Gegenkontakten 19 und 21 hält, hält sie in ihrer zweiten Konfiguration
gemäß Fig. 2 das Stromübertragungsglied 24 in einem Abstand zu den Gegenkontakten
19 und 21, so dass der Schalter 10 geöffnet ist.
[0118] Während der Schalter 10 in Fig. 1 in seiner geschlossenen Tieftemperaturstellung
ist, befindet er sich in Fig. 2 in seiner geöffneten Hochtemperaturstellung.
[0119] Wenn sich nun die Temperatur des zu schützenden Gerätes und damit die Temperatur
des Schalters 10 wieder abkühlt, so schnappt die Schnappscheibe 28 wieder von ihrer
Hochtemperaturkonfiguration gemäß Fig. 2 in ihre Tieftemperaturkonfiguration zurück,
die sie schon in Fig. 1 eingenommen hatte.
[0120] Die Schnappscheibe 28 befindet sich wieder in ihrer Tieftemperaturkonfiguration,
auf die sie sich infolge der Abkühlung des zu schützenden Gerätes abgekühlt hat. Der
Rand 36 der Schnappscheibe 28 hat sich in Fig. 3 nach unten bewegt, er liegt jetzt
auf der Auflageschulter 38 auf.
[0121] Die Schnappscheibe 28 wird beim Übergang in ihre Tieftemperaturkonfiguration die
Federscheibe 27 wieder in ihre erste Konfiguration drücken, wie dies bei dem Schalter
gemäß
DE 10 2011 016 142 A1 der Fall ist.
[0122] Erfindungsgemäß ist jedoch eine Schließsperre 39 vorgesehen, die im Bereich der in
Fig. 2 angedeuteten Kreise I, II, III, IV und V angeordnet ist. Aus Gründen der Übersichtlichkeit
sind in den Fig. 6 bis 12 verschiedenen Ausführungsbeispiele der Schließsperre 39
gezeigt.
[0123] Während in den Fig. 1 und 2 ein erstes Ausführungsbeispiel des neuen Schalters 10
gezeigt ist, bei dem als Kontaktglied ein Stromübertragungsglied 24 mit Niet 26 Verwendung
findet, zeigen die Fig. 3 bis 5 ein zweites Ausführungsbeispiel des neuen Schalters,
bei dem als Kontaktglied ein bewegliches Kontaktteil 45 eingesetzt wird, das Teil
des Schaltwerkes 12' ist.
[0124] Der Schalter 10' aus Fig. 3 weist wieder ein topfartiges Unterteil 14' auf, auf dessen
umlaufender Schulter 29 wieder ein Distanzring 17 aufliegt, der das Oberteil 15' unter
Zwischenlage einer Isolationsfolie 46 trägt.
[0125] Unterteil 14' und Oberteil 15' sind hier jeweils aus elektrisch leitendem Material
gefertigt, so dass über ihre Außenflächen Kontakt zu einem zu schützenden elektrischen
Gerät hergestellt werden kann. Die Außenflächen dienen gleichzeitig auch dem elektrischen
Außenanschluss.
[0126] Das Oberteil 15' wird wieder durch den umgebogenen Rand 16 des Unterteils 14' an
diesem gehalten, wobei außen auf dem Oberteil 15' noch eine weitere Isolationsschicht
47 angebracht ist.
[0127] Das Schaltwerk 12' umfasst auch hier die Federscheibe 27 sowie die Schnappscheibe
28, wobei die Federscheibe 27 mit ihrem Rand 31 zwischen der Schulter 29 und dem Distanzring
17 eingeklemmt ist.
[0128] Mit ihrem Zentrum 32 ist die Federscheibe 27 an dem Kontaktteil 45 festgelegt, wozu
auf dieses ein Ring 49 aufgepresst ist.
[0129] Der Ring 49 weist eine umlaufende Schulter 51 auf, auf der die Schnappscheibe 28
mit ihrem Zentrum 35 aufliegt.
[0130] Auf diese Weise ist das temperaturabhängige Schaltwerk 12' aus Fig. 3 genauso eine
unverlierbare Einheit aus Kontaktglied, Federscheibe 27 und Schnappscheibe 28 wie
das Schaltwerk 12 aus den Fig. 1 und 2.
[0131] Bei der Montage der Schalter 10 und 10' kann das Schaltwerk 12, 12' also als Einheit
unmittelbar in das Unterteil 14, 14' eingelegt werden.
[0132] Das bewegliche Kontaktteil 45 arbeitet mit einem festen Gegenkontakt 19' zusammen,
der innen an dem Oberteil 15 angeordnet ist.
[0133] Als zweiter Gegenkontakt 21' dient die Außenseite des Unterteiles 14', das aus elektrisch
leitendem Material gefertigt ist.
[0134] In der in Fig. 3 gezeigten Stellung befindet sich der Schalter 12' in seiner Tieftemperaturstellung,
in der sich die Federscheibe 27 in ihrer ersten Konfiguration und die Schnappscheibe
28 in ihrer Tieftemperaturkonfiguration befinden.
[0135] Die Federscheibe 27 drückt dabei das bewegliche Kontaktteil 45 gegen den stationären
Gegenkontakt 19'.
[0136] Das bewegliche Kontaktteil 45 weist einen Boden 52 auf, der auf den inneren Boden
37 des Unterteils 14' zuweist und zu diesem einen Abstand aufweist, wie es vergleichbar
dem Abstand 43 aus Fig. 1 ist.
[0137] Unterhalb des Randes 36 der Schnappscheibe 28 ist ein umlaufender Freiraum 40 vorgesehen,
der in einem Randbereich 41 des inneren Bodens 37 vorgesehen ist.
[0138] Der insoweit beschriebene Schalter 10' weist grob dieselben geometrischen Merkmale
auf, wie ein Ausführungsbeispiel für einen Schalter aus der eingangs erwähnten
DE 10 2013 101 392 A1.
[0139] Bei diesem bekannten Schalter befindet sich im Randbereich 41 jedoch eine keilförmige,
umlaufende Auflageschulter 38, die dieselbe Funktion aufweist wie die umlaufende Schulter
29 bei dem Schalter aus den hiesigen Fig. 1 und 2. Diese Schulter 38 ist in dem neuen
Schalter 10' nicht vorgesehen.
[0140] Weil die Federscheibe 27 mit ihrem Rand 31 zwischen Distanzring 17 und Schulter 29
eingeklemmt ist, ist sie dort mit einem sehr geringen Übergangswiderstand elektrisch
leitend mit dem Unterteil 14' verbunden.
[0141] An ihrem Zentrum 32 ist die Federscheibe 27 zwischen dem beweglichen Kontaktteil
45 und dem Ring 49 eingeklemmt, so dass auch dort ein elektrisch sehr geringer Übergangswiderstand
herrscht.
[0142] In der geschlossenen Tieftemperaturstellung des Schalters 10' gemäß Fig. 3 ist somit
eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Gegenkontakt 19' und dem Gegenkontakt
22' über das bewegliche Kontaktteil 45 und die Federscheibe 27 hergestellt.
[0143] Die Schnappscheibe 28 liegt dabei frei unterhalb der Federscheibe 27 auf der Auflageschulter
38 auf.
[0144] Wenn sich jetzt die Temperatur des zu schützenden Gerätes und damit die Temperatur
der Schnappscheibe 28 erhöht, so schnappt diese von der in Fig. 3 gezeigten konvexen
Tieftemperaturkonfiguration in ihre konkave Hochtemperaturkonfiguration um, die in
Fig. 4 gezeigt ist.
[0145] Bei diesem Umschnappen stützt sich die Schnappscheibe 28 mit ihrem Rand 26 an einem
Teil des Schalters 10' ab, in diesem Fall an dem Rand 31 der Federscheibe 27.
[0146] Mit ihrem Zentrum 35 drückt die Schnappscheibe 28 dabei auf die Schulter 51 und hebt
damit das bewegliche Kontaktteil 45 von dem stationären Kontaktteil 19' ab.
[0147] Dadurch biegt sie gleichzeitig die Federscheibe 27 an ihrem Zentrum 32 nach unten
durch, so dass die Federscheibe 27 von ihrer ersten stabilen geometrischen Konfiguration
der Fig. 3 in ihre zweite geometrisch stabile Konfiguration der Fig. 4 umschnappt.
[0148] In dieser zweiten Konfiguration drückt die Federscheibe 27 den Boden 52 des Kontaktteiles
45 gegen den inneren Boden 37 des Unterteiles 14'.
[0149] In Fig. 4 ist also die Hochtemperaturstellung des Schalters 10' gezeigt, in der dieser
geöffnet ist.
[0150] Wenn sich das zu schützende Gerät und damit die Schnappscheibe 28 jetzt wieder abkühlen,
so schnappt die Schnappscheibe 28 wieder in ihre Tieftemperaturstellung um, wie sie
beispielsweise in Fig. 3 gezeigt ist. Dazu bewegt sich der Rand 36 in Fig. 4 nach
unten und damit in den Freiraum 40 hinein.
[0151] Der Schalter 10' befindet sich nun in seiner Abkühlstellung, die in Fig. 5 gezeigt
ist.
[0152] Die Federscheibe 27 ist nach wie vor in ihrer geometrisch stabilen zweiten Konfiguration,
in der sie das Kontaktteil 45 auf Abstand zu dem Gegenkontakt 19' hält, wobei das
Kontaktteil 45 mit seinem Boden 52 auf dem inneren Boden 37 des Unterteiles 14 aufliegt.
[0153] Die Schnappscheibe 28 befindet sich wieder in ihrer Tieftemperaturkonfiguration,
wobei sie sich mit ihrem Rand 36 in den Freiraum 40 hineinbewegt hat. Die Schnappscheibe
28 ist somit nicht in der Lage, das Kontaktteil 45 bzw. die Federscheibe 27 an ihrem
Zentrum 32 in Fig. 5 nach oben zu drücken.
[0154] Auch bei dem Schalter 10' aus den Fig. 3 bis 5 sind wieder Schließsperren 39 vorgesehen,
die im Bereich der in Fig. 5 angedeuteten Kreise VI, VII, VIII, IX und X angeordnet
sind. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind verschiedene Ausführungsbeispiele der
hier verwendeten Schließsperren 39 ebenfalls in den Fig. 6 bis 11 schematisch dargestellt.
[0155] Aufgabe der Schließsperren 39 ist es, in einem einmal geöffneten Schalter 10, 10'
das temperaturabhängige Schaltwerk 12, 12' in der Hochtemperaturstellung dauerhaft
mechanisch so zu verriegeln, dass er auch beim Abkühlen der Schnappscheibe 28 nicht
wieder schließen kann.
[0156] Während bei dem Schalter 10 der Fig. 1 und 2 die Schließsperren 39 dauerhaft den
durch die abgekühlte Schnappscheibe 28 ausgeübten Schließdruck aufnehmen müssen, fehlt
dieser Schließdruck bei dem Schalter 10' der Fig. 3 bis 5, weil der Rand 36 der Schnappscheibe
28 keine Auflageschulter 38 vorfindet sondern in dem Freiraum 40 zu liegen kommt.
[0157] Fig. 6 zeigt in schematischer Seitenansicht ein eine Außenfläche 54 aufweisendes
Kontaktglied 55, das das bewegliche Kontaktteil 45 aus Fig. 5, den Niet 26 aus Fig.
2 oder das Stromübertragungsglied 24 aus Fig. 2 symbolisieren soll. Parallel zu der
Außenfläche 54 ist ein Bauteil 56 des Schalters 10 oder 10' angedeutet, das in Fig.
6a einen Rastträger symbolisiert, der auf dem Boden 37 angeordnet ist, und in Fig.
6b den Distanzring 17 des Schalters 10. Das Bauteil 56 ist also in dem Schalter 10,
10' angeordnet und mit diesem verbunden.
[0158] Zwischen Bauteil 56 und Kontaktglied 55 ist die Schließsperre 39 ausgebildet, die
hier unmittelbar mit dem Kontaktglied 55 zusammenwirkt. Die Schließsperre 39 umfasst
ein erstes Rastglied, das an der Außenfläche 54 angeordnet ist, und ein zweites Rastglied,
das an dem Bauteil 56, genauer dessen Außenfläche 59 angebracht ist.
[0159] In Fig. 6 sind die Rastglieder als Rastnasen 57, 58 ausgebildet, die beim Öffnen
des Schalters aneinander vorbeigleiten, wozu sie federnd oder elastisch nachgiebig
ausgebildet sind. In Fig. 6a befindet sich der Schalter 10, 10' im geschlossenen Zustand
gemäß Fig. 1 oder 3, und in Fig. 6b im geöffneten Zustand gemäß Fig. 2, 4 oder 5.
[0160] In Fig. 6b sind die Rastnasen 57, 58 so miteinander verrastet, dass das Kontaktglied
55 nicht mehr nach oben (also zum Schließen des Schalters 10, 10') bewegt werden kann,
weil es dauerhaft mechanisch arretiert mit dem Bauteil 56 ist.
[0161] Die Darstellungen in den Fig. 7 und 8 entsprechen der aus der Fig. 6, nur dass die
Rastglieder als umlaufende Nut 61 bzw. umlaufende Wulst 62 ausgebildet sind. In Fig.
7 ist die Nut 61 an dem Kontaktglied 55 und in Fig. 8 an dem Bauteil 56 angeordnet.
[0162] Die Wulst 61 besteht aus elastischem Material und ist somit radial nachgiebig. Sie
gleitet beim Öffnen des Schalters 10, 10' an der Außenfläche 54 bzw. 59 entlang bis
sie in die Nut 62 eingreift und das Kontaktglied 55 dauerhaft an dem Bauteil 56 mechanisch
arretiert.
[0163] Auch die Darstellungen in den Fig. 9 und 10 entsprechen der aus der Fig. 6, nur dass
die Rastglieder hier als Sperrglied in Form einer federnden Zunge 68 bzw. Ausnehmung
69 ausgebildet sind. In Fig. 9 ist die Ausnehmung 69 an dem Kontaktglied 55 und in
Fig. 10 an dem Bauteil 56 angeordnet.
[0164] Die federnde Zunge 68 radial nachgiebig. Sie liegt unter Spannung an der Außenfläche
54 bzw. 59 an und gleitet beim Öffnen des Schalters 10, 10' an der Außenfläche 54
bzw. 59 entlang bis sie in die Ausnehmung 69 eingreift und das Kontaktglied 55 dauerhaft
an dem Bauteil 56 mechanisch arretiert.
[0165] Die Schließsperren 39 aus den Fig. 6 bis 10 können in den Kreisen I bis IV, VI und
VII ausgebildet sein.
[0166] Fig. 11 zeigt in schematischer Seitenansicht ein eine vorzugsweise zentrische Bodenöffnung
64 aufweisendes Kontaktglied 55, das das bewegliche Kontaktteil 45 aus Fig. 3 oder
den Niet 26 aus Fig. 1 symbolisieren soll. Die Bodenöffnung 64 weist eine Innenfläche
65 auf und sitzt auf einem Zapfen 66, der an dem inneren Boden 37 des Schalters 10,
10' befestigt ist und eine Außenfläche 67 aufweist.
[0167] An der Innenfläche 65 und der Außenfläche 67 können die Rastglieder 57, 58; 61, 62
aus den Fig. 6 bis 10 angeordnet sein, um das Kontaktglied 55 mechanisch an dem Boden
37 zu arretieren, wenn sich der Schalter 10, 10' zum ersten Mal in seine Hochtemperaturstellung
bewegt hat, in der das Kontaktglied auf dem Boden 37 aufliegt.
[0168] Die Schließsperre 39 aus der Fig. 11 kann in den Kreisen V und VIII ausgebildet sein.
[0169] Fig. 12 zeigt in einer schematischen Seitenansicht ausschnittsweise den Schalters
10' aus Fig. 3 bis 5 im Bereich des beweglichen Kontaktteiles 45, wobei Fig. 12a der
Tieftemperaturstellung und Fig. 12b der Hochtemperaturstellung entspricht.
[0170] Oberhalb des Kotaktteils 45 ist die Isolierfolie 46 zu sehen, in der eine Durchgangsöffnung
71 vorgesehen ist, durch die hindurch das Kontaktteil 45 in Anlage mit dem Gegenkontakt
19 gelangt. Um das Kontaktteil 45 herum verteilt sind mehrere Sperrglieder 72 angeordnet,
die als Federzungen ausgebildet und nach Art einer Krone oder eines Federbesens angeordnet
sind.
[0171] Die Federzungen erstrecken sich schräg nach oben von einem Ring 73, über den sie
an dem Kontaktteil 45 und/oder an der Federscheibe 27 befestigt sind. In der Tieftemperaturstellung
der Fig. 12a verlaufen die Federzungen durch die Durchgangsöffnung 71 hindurch und
sind mechanisch funktionslos.
[0172] Wenn der Schalter 10' öffnet, bewegt sich das Kontaktteil 45 nach unten in die Hochtemperaturstellung
der Fig. 12b. Dabei kommen die Federungen aus der Durchgangsöffnung 71 frei und bewegen
sich radial nach außen unter die Unterseite 74 der Isolierfolie 46.
[0173] Wenn der Schalter 10' wieder abkühlt und die Federscheibe 27 aufgrund einer starken
Erschütterung wieder in ihre Tieftemperaturkonfiguration umschnappen würde, könnte
der Schalter dennoch nicht wieder schließen, weil die Sperrglieder 72 als Abstandshalter
wirken und eine Bewegung des Kontaktteils 45 nach oben verhindern.
[0174] Auch auf diese Weise wird der Schalter 10' in seiner Hochtemperaturstellung mechanisch
dauerhaft arretiert.
[0175] Die Schließsperre 39 aus der Fig. 12 kann in den Kreisen IX und X ausgebildet sein.
1. Temperaturabhängiger Schalter, der
einen ersten und einen zweiten stationären Gegenkontakt (19, 21; 19', 21') sowie ein
temperaturabhängiges Schaltwerk (12; 12') mit einem Kontaktglied (24; 26; 45) aufweist,
wobei das Schaltwerk (12; 12') in seiner ersten Schaltstellung das Kontaktglied (24;
26; 45) gegen den ersten Gegenkontakt (19, 19') drückt und dabei über das Kontaktglied
(24; 26; 45) eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Gegenkontakten
(19, 21; 19', 21') herstellt, und in seiner zweiten Schaltstellung das Kontaktglied
(24; 26; 45) zu dem ersten Gegenkontakt (19; 19') beabstandet hält, wobei eine Schließsperre
vorgesehen ist, die ein erneutes Schließen eines einmal geöffneten Schalters verhindert,
dadurch gekennzeichnet, dass die Schließsperre (39) das temperaturabhängige Schaltwerk (12; 12') in dessen zweiter
Schaltstellung dauerhaft mechanisch arretiert.
2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das temperaturabhängige Schaltwerk (12; 12') eine temperaturabhängige Schnappscheibe
(28) mit einer geometrischen Hochtemperaturkonfiguration und einer geometrischen Tieftemperaturkonfiguration
sowie eine bistabile Federscheibe (27) umfasst, an der das Kontaktglied (24; 26; 45)
angeordnet ist, wobei die Federscheibe (27) zwei temperaturunabhängig stabile geometrische
Konfigurationen aufweist und in ihrer ersten Konfiguration das Kontaktglied (24; 26;
45) gegen den ersten Gegenkontakt (19, 19') drückt und in ihrer zweiten Konfiguration
das Kontaktglied (24; 26; 45) zu dem ersten Gegenkontakt (19; 19') beabstandet hält.
3. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnappscheibe (28) sich beim Übergang von ihrer Tieftemperaturkonfiguration
in ihre Hochtemperaturkonfiguration mit ihrem Rand (36) an einem Teil des Schalters
(10; 10') abstützt und dabei so auf die Federscheibe (27) einwirkt, dass diese von
ihrer ersten in ihre zweite stabile Konfiguration umspringt.
4. Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnappscheibe (28) an dem Kontaktglied (24; 26; 45) festgelegt ist, und dass
für den Rand (36) der Schnappscheibe (28) ein Freiraum (40) vorgesehen ist, in den
der Rand (36) zumindest zum Teil hineinragt, wenn die Schnappscheibe (28) bei in ihrer
zweiten Konfiguration befindlicher Federscheibe (27) wieder ihre Tieftemperaturkonfiguration
einnimmt.
5. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnappscheibe (28) und die Federscheibe (27) über ihr jeweiliges Zentrum (35,
32) an dem Kontaktglied (24; 26; 45) festgelegt sind.
6. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktglied (24; 26; 45) ein mit dem ersten Gegenkontakt (19') zusammenwirkendes
bewegliches Kontaktteil (45) umfasst, und dass die Federscheibe (28) mit dem zweiten
Gegenkontakt (21') zusammenwirkt.
7. Schalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Federscheibe (27) zumindest in ihrer ersten Konfiguration über ihren Rand (31)
elektrisch mit dem zweiten Gegenkontakt (21') in Verbindung steht.
8. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktglied (24; 26; 45) ein mit beiden Gegenkontakten (19, 21) zusammenwirkendes
Stromübertragungsglied (24) umfasst.
9. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Gehäuse (11, 11') umfasst, an dem die beiden Gegenkontakte (19, 21; 19', 21')
vorgesehen sind, und in dem das Schaltwerk (12; 12') angeordnet ist.
10. Schalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11; 11') ein von einem Oberteil (15; 15') verschlossenes Unterteil (14;
14') aufweist, wobei an einer Innenseite (18; 18') des Oberteils (15; 15') der erste
Gegenkontakt (19; 19') oder jeder der beiden Gegenkontakte (19, 21) angeordnet ist.
11. Schalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterteil (14; 14') einen inneren Boden (37) aufweist, über dessen Randbereich
(41) der Freiraum (40) vorgesehen ist.
12. Schalter nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die bistabile Schnappscheibe (28) eine Bi- oder Trimetall-Schnappscheibe ist.
13. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließsperre (39) unmittelbar mit dem Kontaktglied (24; 26; 45) zusammenwirkt.
14. Schalter nach Anspruch 10 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließsperre (39) zumindest ein erstes Rastglied (57, 58; 61, 62; 68, 69) an
dem Kontaktglied (24; 26; 45) und ein damit zusammenwirkendes zweites Rastglied (57,
58; 61, 62; 68, 69) aufweist, das in dem Gehäuse (11, 11') angeordnet und mit diesem
verbunden ist.
15. Schalter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rastglied (57, 58; 61, 62; 68, 69) im Bereich einer Außenfläche (54) des
Kontaktglieds (24; 26; 45) angeordnet ist.
16. Schalter nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rastglied (57, 58; 61, 62; 68, 69) im Bereich einer Innenfläche (65) in
einer Bodenöffnung (64) des Kontaktglieds (24; 45) angeordnet ist.
17. Schalter nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das erste oder zweite Rastglied (57, 58; 61, 62; 68, 69) als umlaufende Nut (61),
umlaufende Wulst (62), federnde Zunge (68), Ausnehmung (69 oder Rastnase (57, 58)
ausgebildet ist.
18. Schalter nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder zweite Rastglied (57, 58; 61; 68) radial nachgiebig ausgebildet
ist.
19. Schalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließsperre (39) zumindest ein Sperrglied (72) aufweist, das mit dem Kontaktglied
(45) und einem zwischen dem Oberteil (15; 15') und dem Unterteil (14; 14') angeordneten
Bauteil (17; 46) zusammenwirkt.
20. Schalter nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (46) eine Scheibe mit einer Durchgangsöffnung (71) für das Kontaktglied
(45) umfasst, und das Sperrglied (72) zumindest eine radial nach außen federnde Zunge
aufweist, die unter Spannung in der Durchgangsöffnung (71) sitzt, wenn sich das temperaturabhängige
Schaltwerk in seiner ersten Schaltstellung befindet, und die sich an einer Unterseite
(74) der Scheibe abstützt, wenn sich das temperaturabhängige Schaltwerk in seiner
zweiten Schaltstellung befindet.
21. Schalter nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrglied (72) mit dem Kontaktglied (45) verbunden ist.
22. Schalter nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrglied (72) mit einer das Kontaktglied (45) tragenden Federscheibe (27) oder
Schnappscheibe (28) verbunden ist.
23. Schalter nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil als Distanzring (17) ausgebildet ist, und das Sperrglied (72) zumindest
eine radial nach außen federnde Zunge (68) aufweist, die an dem als Stromübertragungsglied
(24) ausgebildeten Kontaktglied (24; 26; 45) angeordnet ist, wobei die Zunge (68)
unter Spannung an einer Innenfläche des Distanzringes (17) anliegt, wenn sich das
temperaturabhängige Schaltwerk in seiner ersten Schaltstellung befindet, und sich
an dem Distanzring (17) abstützt, wenn sich das temperaturabhängige Schaltwerk in
seiner zweiten Schaltstellung befindet.
24. Schalter nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil als Distanzring (17) ausgebildet ist, und das Sperrglied (72) zumindest
eine radial nach innen federnde Zunge (68) aufweist, die an einer Innenfläche des
Distanzringes (17) angeordnet ist und unter Spannung an dem als Stromübertragungsglied
(24) ausgebildeten Kontaktglied (24; 26; 45) anliegt, wenn sich das temperaturabhängige
Schaltwerk in seiner ersten Schaltstellung befindet, und sich an dem Stromübertragungsglied
(24) abstützt, wenn sich das temperaturabhängige Schaltwerk in seiner zweiten Schaltstellung
befindet.