Temperaturgesteuerte Schalteinrichtung mit einem Kippsystem

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine temperaturgesteuerte Schalteinrichtung mit einem Kippsystem der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

[0002] Zur Regelung und Überwachung von Wärmeerzeugungsanlagen und zu deren Abschaltung im Falle eines übermässigen Temperaturanstieges sind solche temperaturgesteuerte Schalleinrichtungen z.B. als Temperaturregler (TR), Temperaturwächter (TW), Temperaturbegrenzer (TB) usw. eingesetzt.

[0003] Als Antrieb der Schalteinrichtung kann ein Temperaturfühler dienen, der mit einem Dehnstoff gefüllt und mit einem Antriebselement so verbunden ist, dass jede Temperaturänderung in eine geradlinige Bewegung des Antriebselementes umgewandelt wird. Während ein Temperaturwächter (TW) nach seinem Abschalten bei genügend tief abgesunkener Temperatur selbsttätig wieder einschaltet, bleibt ein Temperaturbegrenzer (TB) blockiert, bis er von Hand wieder eingeschaltet wird. Dazu dient in der Regel ein zusätzlicher Rückstellknopf. Sicherheitstemperaturwächter (STW) und Sicherheitstemperaturbegrenzer (STB) sind teilweise mit erweiterten Sicherheitsfunktionen wie z.B. einer Betätigungssicherheitseinrichtung oder Bruchsicherheitseinrichtung ausgerüstet. Die Betätigungssicherheitseinrichtung gewährleistet, dass die mit einem STB gegen Übertemperatur geschützte Anlage nicht in Betrieb genommen werden kann, solange der Rückstellknopf eingedrückt ist. Die Bruchsicherheitseinrichtung bewirkt ein Abschalten der Wärmeanlage bei einem Verlust des Dehnstoffes durch ein Leck des Temperaturfühlers. Diese Eigenschaft wird auch als Eigensicherheit bezeichnet.

[0004] Aus der CH -A-629 623 (& DE-B-2 824 272) ist ein eigensicherer TB mit einem inversen, bistabilen Kippsystem bekannt. Der thermische Antrieb des TB und die Rückstellung erfolgen durch eine Krafteinwirkung in entgegengesetzter Richtung, wobei die Kraft auf ein durchschnappbares Teil des Kippsystems wirkt. Ausserdem weist das bistabile Kippsystem zwei Ruhelagen auf, was die Verwendung in einem TW oder TR ausschliesst.

[0005] Eine temperaturgesteuerte Schalteinrichtung mit einem Kippsystem gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist in der Ausführung als STB unter der Bezeichnung RAK Serie 08 aus dem Datenblatt 1146_D von Landis & Gyr vom Juni 1991 bekannt. Dieses Kippsystem besteht aus einem starren Träger und aus einer Schaltwippe mit einem Wippenkontaktstück, die im Träger eingespannt ist. Um trotz geometrischer Fertigungstoleranzen ein Kippen im optimalen Arbeitspunkt des Kippsystems zu erreichen, ist es erforderlich, mit einer die Ausrichtung des Trägers beeinflussenden Schraube die Lage der Schaltwippe so zu justieren, dass die zwei Schneidenlager des Trägers und ein mit dem Wippenkontaktstück einen elektrischen Schalter bildendes EIN-Kontaktstück annähernd auf einer fiktiven Gerade liegen. Das Kippsystem ist damit nicht sehr montagefreundlich. Die Rückstellung erfolgt bei diesem Kippsystem von der dem Antrieb gegenüberliegenden Seite.

[0006] Sicherheitsaspekte erfordern zur Vermeidung von Kriechströmen gewisse minimale Abstände zwischen dem Antrieb und den elektrischen Anschlussklemmen. Bei beiden Kippsystemen wäre ein teurer Umlenkhebel nötig, um die Rückstellung von der Antriebsseite her zu bewerkstelligen, damit Rückstellung, Antrieb und Befestigung der Schalteinrichtung auf der einen Seite, die Anordnung der Anschlussklemmen auf der gegenüberliegenden Seite möglich wären.

[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine temperaturgesteuerte Schalteinrichtung mit einem Kippsystem zu schaffen, das ohne Justierung in die Schalteinrichtung einbaubar ist, die sich durch eine kostengünstige Herstellung auszeichnet und zu verschiedenen temperaturgesteuerten Schalteinrichtungen mit einem Minimum unterschiedlicher Bauteile und einem Minimum an montageseitigen Einstellungen ausbilden lässt.

[0008] Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1.

[0009] Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Fig. 1 bis 5 näher erläutert.

[0010] Es zeigen:

Fig. 1

ein bistabiles Kippsystem in seiner ersten stabilen Lage,

Fig. 2

das bistabile Kippsystem in seiner zweiten stabilen Lage,

Fig. 3

einen Träger in der Draufsicht,

Fig. 4

eine Schaltwippe in der Draufsicht und

Fig. 5

einen schematischen Querschnitt von Teilen eines Sicherheitstemperaturbegrenzers.

[0011] Die Fig. 1 zeigt ein bistabiles Kippsystem 1, das aus einem u-förmigen Träger 2 und aus einer Schaltwippe 3 besteht, in seiner ersten stabilen Lage. Der Träger 2 weist ein erstes Schneidenlager 4, ein zweites paralleles Schneidenlager 5, eine Antriebsfläche 6 für das Kippsystem 1 und Bohrungen 7 zur Befestigung des Kippsystems 1 auf. Der Träger 2 ist mit Federbeinen 8 so ausgebildet, dass das zweite Schneidenlager 5 um das erste Schneidenlager 4 auf einem Kreisbogen bewegbar ist, was für die notwendigen Auslenkungen angenähert der Bewegung entlang einer y-Achse 9 entspricht. Die Schaltwippe 3 ist in der Form einer Blattfeder 10 mit einer freigestanzten Zunge 11, mit einer Aussparung 12 und mit einem aufgenieteten Wippenkontaktstück 13 ausgebildet. Die Schaltwippe 3 ist mit ihrer Aussparung 12 im ersten Schneidenlager 4 des Trägers 2 eingehängt und mit dem freien Ende der Zunge 11 im zweiten Schneidenlager 5 so abgestützt, dass die Blattfeder 10 unter Zugspannung steht, die die gewölbte Zunge 11 erzeugt. Der Träger 2 ist so ausgelegt, dass die auf seine beiden Schneidenlager 4 und 5 einwirkenden Kräfte zu keiner Verformung seiner u-förmigen Gestalt führen. Das freie Ende der Blattfeder 10 mit dem Wippenkontaktstück 13 überragt den Träger 2 auf der Seite des zweiten Schneidenlagers 5. Die von der Zunge 11 erzeugte Zugspannung enthält eine Kraftkomponente entlang der y-Achse 9, die immer vom Schneidenlager 5 zum Schnittpunkt der Blattfeder 10 mit der y-Achse 9 gerichtet ist. Die erste stabile Lage der Schaltwippe 3 ist beschreibbar durch einen Wert auf der y-Achse 9, nämlich den Wert y₁, bei dem die Blattfeder 10 die y-Achse 9 schneidet.

[0012] Die Fig. 2 zeigt dasselbe Kippsystem 1 in seiner zweiten stabilen Lage. Der Antriebspunkt 6 ist aus seiner Ruhelage 6′ in Richtung der y-Achse 9 verschoben, so dass sich das zweite Schneidenlager 5 durch die Ebene der Blattfeder 10 hindurch bewegt hat und der Kippvorgang von der ersten stabilen Lage (Fig. 1) in die zweite stabile Lage erfolgt ist. Die Blattfeder 10 befindet sich daher zwischen der Antriebsfläche 6 und dem zweiten Schneidenlager 5, wobei die Lage der Schaltwippe 3 analog durch einen Wert y₂ beschreibbar ist. Die Lage y₁ ist von der Lage y₂ verschieden und die positive Richtung auf der y-Achse 9 ist so festgelegt, dass der Wert y₁ grösser als der Wert y₂ ist.

[0013] Die Fig. 3 zeigt den Träger 2 in der Draufsicht in der Richtung der y-Achse 9 (Fig. 1). Der Träger 2 ist in der Form eines trapezförmigen Rahmens 14 so ausgebildet, dass der Träger 2 in der Ebene des Rahmens 14 annähernd starr ist. Die Bohrungen 7 sind mit einem Gewinde versehen und auf einer ersten Seite des Rahmens 14 in der Nähe des ersten Schneidenlagers 4 angeordnet. Die Antriebsfläche 6 ist auf einer der ersten gegenüberliegenden zweiten Seite des Rahmens 14 in der Nähe des zweiten Schneidenlagers 5 angeordnet. Die Schenkel des Trapezes, die der dritten und vierten Seite des Rahmens 14 entsprechen, sind die Federbeine 8, die die Bewegung des zweiten Schneidenlagers 5 entlang der y-Achse 9 gegen eine vorbestimmte Federkraft ermöglichen. Die Antriebsfläche 6 weist ein Loch 15 auf, das das Kippsystem 1 (Fig. 1) in einer temperaturgesteuerten Schalteinrichtung mit Bruchsicherheit verwendbar macht. Weiter kann die Antriebsfläche 6 eine Prägung aufweisen.

[0014] Die Fig. 4 zeigt die Schaltwippe 3 in der Draufsicht in der Richtung der in der Fig. 1 eingezeichneten y-Achse 9. Die Schaltwippe 3 ist als rechteckförmige Blattfeder 10 mit der entlang der Längsseite freigestanzten Zunge 11 ausgebildet. Auf der einen Breitseite der Blattfeder 10 beim Übergang zur Zunge 11 befindet sich das Wippenkontaktstück 13 und auf der anderen Breitseite der Blattfeder 10, dem freien Ende der Zunge 11 gegenüberliegend befindet sich die zum Ende der Zunge 11 parallele, rechteckförmige Aussparung 12.

[0015] Der Kippvorgang von der ersten stabilen Lage y₁ (Fig. 1) in die zweite stabile Lage y₂ (Fig. 2) wird ausgelöst, wenn das zweite Schneidenlager 5 des Trägers 2 entlang der y-Achse 9 von der einen Seite gegen und auf die andere Seite der Blattfeder 10 über den Wert y₁ hinaus bis zu einem Wert y_s1 bewegt wird. Die Blattfeder 10 ändert dann in einem ersten Schaltpunkt y_s1 mit einer sprunghaften Bewegung ihre Lage von y₁ nach y₂. Die Rückkehr von der zweiten stabilen Lage y₂ in die erste stabile Lage y₁ erfolgt analog, wenn das zweite Schneidenlager 5 in umgekehrter Richtung gegen und über den Punkt y₂ hinaus bis zu einem zweiten Schaltpunkt y_s2 bewegt wird. Um das Kippsystem 1 zwischen den beiden stabilen Lagen hin und her zu schalten, muss das zweite Schneidenlager 5 eine Wegstrecke Δy = |y_s2 - y_s1| zurücklegen, die ungefähr der Differenz Δy ≅ |y₂ - y₁| entspricht und als mechanische Schaltdifferenz bezeichnet wird. Aufgrund von Lager- und Reibungskräften fällt die y-Lage der beiden Schaltpunkte y_s1 und y_s2 nicht genau mit den rein geometrisch definierten Werten y₁ bzw. y₂ zusammen. Die Kippbewegung des Wippenkontaktstückes 13 erfolgt entgegen der Bewegungsrichtung des zweiten Schneidenlagers 5, weshalb das Kippsystem 1 ein inverses Kippsystem heisst.

[0016] Die Fig. 5 zeigt schematisch eine temperaturgesteuerte Schalteinrichtung in der betriebsmässigen EIN-Stellung, die als STB ausgebildet ist. Ein Metallstreifen 16 und der Träger 2 sind gemeinsam übereinander auf einer isolierenden Grundplatte 17 befestigt. Der Metallstreifen 16 ist in seiner Grösse so bemessen und derart mit einer Prägestelle 16a ausgebildet, dass das zweite Schneidenlager 5 des Trägers 2 vorgespannt und nur in Richtung der positiven y-Achse 9 gegenüber dem ersten Schneidenlager 4 auslenkbar ist. Die y-Lage des zweiten Schneidenlagers 5 kann folglich nur Werte annehmen, die grösser als ein mit y_a bezeichneter Wert sind. Ein zylinderförmiges Antriebselement 18, das in der y-Richtung 9 bewegbar ist und dessen y-Lage durch einen mit einem Dehnstoff gefüllten Temperaturfühler 28 bestimmt ist, greift mit steigender Temperatur an der Antriebsfläche 6 mit einer Kraft K in Richtung der positiven y-Achse 9 an.

[0017] Das Wippenkontaktstück 13 ist zwischen einem ersten Kontaktstück 19 und einem zweiten Kontaktstück 20 bewegbar. In der ersten stabilen Lage (Fig. 1) stützt sich das Wippenkontaktstück 13 auf dem ersten Kontaktstück 19 und in der zweiten stabilen Lage (Fig. 2) auf dem zweiten Kontaktstück 20 ab. Das Wippenkontaktstück 13 und das erste Kontaktstück 19 bilden einen elektrischen Kontakt in der EIN-Stellung der Schalteinrichtung, das Wippenkontaktstück 13 und das zweite Kontaktstück 20 in der AUS-Stellung. Das erste Kontaktstück 19 und das zweite Kontaktstück 20 sind je auf einem auf der Grundplatte 17 befestigten Metallstreifen 21 bzw. 22 aufgenietet. Eine mit einem Schraubgewinde 23 versehene Bruchsicherheitsfeder 24 ist annähernd parallel zum Kippsystem 1 auf der Grundplatte 17 befestigt. Im Gewinde 23 ist eine Einstellschraube 25 eingeschraubt, die durch das Loch 15 im Träger 2 hindurch auf dem Antriebselement 18 so aufliegt, dass die Feder 24 unter Spannung steht und der Bewegung des Antriebselementes 18 folgen kann. Ein Rückstellstössel 26 zum Rückstellen des Kippsystems 1 ist in der Nähe des ersten Kontaktstückes 19 an der Grundplatte 17 parallel zur y-Achse 9 verschiebbar angebracht, wobei sich eine Feder 27 der Betätigung widersetzt. Die Metallstreifen 16, 21 bzw. 22 zum Träger 2 und zum ersten bzw. zweiten Kontaktstück 19, 20 dienen als Stromleitungen. Sie sind anschlussseitig über Steckkontakte 16b, 21b bzw. 22b kontaktierbar. Der Abstand a des ersten Kontaktstückes 19 von der Grundplatte 17 ist so bemessen, dass nach dem Zusammenbau der Schalteinrichtung das Wippenkontaktstück 13 unabhängig von Fertigungstoleranzen mit einer vorbestimmten Kraft auf dem ersten Kontaktstück 19 aufliegt.

[0018] Die Lage des ersten Kontaktstückes 19 bezüglich der Lage des festen Schneidenlagers 4 des Kippsystems 1 bestimmt die Lage der Schaltwippe 3 in der EIN-Stellung und damit auch den y-Wert des Schaltpunktes EIN→AUS, y_s1, bei dem das Kippsystem 1 in die AUS-Stellung kippt. Die Eichung auf eine bestimmte Ausschalttemperatur, bei der das Kippsystem 1 in die AUS-Stellung kippen soll, erfolgt nun, indem der Temperaturfühler 28 auf die Ausschalttemperatur gebracht und die y-Lage des Antriebselementes 18 so eingestellt wird, dass das Kippsystem 1 in die AUS-Stellung kippt. Um einen optimalen Kippvorgang zu erzielen müssen das erste Schneidenlager 4, das zweite Schneidenlager 5 und das Wippenkontaktstück 13 im Schaltpunkt y_s1 annähernd auf einer fiktiven Geraden liegen. Diese Bedingung ist automatisch erfüllt, da das Antriebselement 18 das zweite Schneidenlager 5 gegen diese fiktive Gerade bewegt, die durch das erste Schneidenlager 4 und das auf dem ersten Kontaktstück 19 aufliegende Wippenkontaktstück 13 definiert ist.

[0019] Als Material für die Grundplatte 17 eignet sich insbesondere Keramik wegen seiner mechanischen Stabilität und elektrischen Isoliereigenschaft. Nachteilig sind aber die damit verbundenen grösseren Fertigungstoleranzen, die sich auf die relativen Lagen der das Verhalten des Kippsystems 1 bestimmenden Teile auswirken. Der grosse Vorteil des Kippsystems 1 liegt darin, dass es trotz solcher Fertigungstoleranzen ohne Justierung bei der beim Eichen eingestellten Ausschalttemperatur automatisch in einer bezüglich des Kippvorganges optimalen Lage ist.

[0020] Die Lage des zweiten Kontaktstückes 20 bezüglich des ersten Schneidenlagers 4 des Kippsystems 1 bestimmt den y-Wert des zweiten Schaltpunktes AUS→EIN, y_s2. Über den Abstand b zwischen dem ersten Kontaktstück 19 und dem zweiten Kontaktstück 20 ist die Wegdifferenz Δy = |y_s2 - y_s1| zwischen den beiden Schaltpunkten innerhalb bestimmter Grenzen einstellbar, nämlich insoweit, als dass das Wippenkontaktstück 13 nach der Eichung der Schalteinrichtung immer noch in beiden stabilen Lagen mit einer vorbestimmten Kraft auf das erste oder das zweite Kontaktstück 19 bzw. 20 drückt. Die relative Lage der Kontaktstücke 19 und 20 zum festen Schneidenlager 4 des Kippsystems 1, sowie die Beschränkung der Bewegungsmöglichkeit des zweiten Schneidenlagers 5 durch den Metallstreifen 16 bestimmen die Reihenfolge der Punkte y_a und y_s2 auf der y-Achse 9 und damit das Verhalten der Schalteinrichtung.

[0021] Die Schalteinrichtung arbeitet als Temperaturbegrenzer, wenn der Abstand a des ersten Kontaktstückes 19 von der Grundplatte 17 und der Abstand b des zweiten Kontaktstückes 20 vom ersten Kontaktstück 19 so bemessen sind, dass die Bedingung y_s1 > y_a > y_s2 erfüllt ist. Der Schaltpunkt y_s2 liegt ausserhalb des Bewegungsbereiches des zweiten Schneidenlagers 5, so dass ein selbsttätiges Einschalten nicht möglich ist. Diese Arbeitsmöglichkeit ergibt sich dadurch, dass die Festlegung der Lage der Schaltpunkte EIN→AUS, y_s1, und AUS→EIN, y_s2, geometrisch bestimmt ist durch die relative Anordnung des ersten Schneidenlagers 4 und des ersten und des zweiten Kontaktstückes 19 bzw. 20, während die Erreichbarkeit der Schaltpunkte y_s1 und y_s2 durch die Bewegungsmöglichkeit des zweiten bewegbaren Schneidenlagers 5 festlegbar ist.

[0022] Die Stabilität der AUS-Stellung ist gesichert durch eine zusätzliche Besonderheit im Aufbau und in der Ausgestaltung der temperaturbegrenzenden Schalteinrichtung. Der Abstand b ist nämlich so gross eingestellt und die Zunge 11 ist so ausgebildet, dass die nach dem Kippen am zweiten Kontaktstück 20 aufliegende Schaltwippe 3 die Zunge 11 mit einer Kraft gegen das zweite Schneidenlager 5 drückt, deren Komponente entlang der y-Achse 9 grösser ist als die durch die Federbeine 8 bewirkte Rückstellkraft des Trägers 2. Nach Abschluss des Kippvorganges sind deshalb das zweite Schneidenlager 5 noch weiter in positiver y-Richtung 9 ausgelenkt sowie der Träger 2 vom Antriebselement 18 losgelöst. Das Kippsystem 1 ist damit in der AUS-Stellung vollständig unabhängig von der y-Lage des Antriebselementes 18 und nur von Hand rückstellbar.

[0023] Die Rückstellung kann nur von Hand mittels des Rückstellstössels 26 erfolgen, der die Blattfeder 10 von der AUS-Stellung abhebt. Dabei ändert sich die Richtung des Kraftvektors der Zunge 11 auf das Schneidenlager 5 derart, dass die Rückstellfederkraft des Trägers 2 das zweite Schneidenlager 5 gegen seine Ruhelage zieht, bis der Träger 2 wieder auf dem Antriebselement 18 aufliegt. Falls die Temperatur des Fühlersystems 28 genügend weit unter die Ausschalttemperatur gesunken ist, kreuzen sich die Blattfeder 10 und das zweite Schneidenlager 5 derart, dass der Kippvorgang von der AUS-Stellung in die EIN-Stellung erfolgt.

[0024] Die Bewegungsrichtung des Rückstellstössels 26 ist mit Vorteil die gleiche wie die des Antriebselementes 18 bei steigender Temperatur, so dass die Rückstellung ohne Umlenkhebel von der gleichen Seite wie der Antrieb des Temperaturfühlers 28 erfolgen kann. Dies erlaubt eine Ausführung der Schalteinrichtung, bei der Befestigung, Antrieb und Rückstellstössel auf der einen Seite und die Anschlussklemmen anwendungsfreundlich auf der gegenüberliegenden Seite angeordnet sind, so dass keine Probleme mit Kriechströmen auftreten.

[0025] Weiter kann die Grundplatte 17 ein Anschlagsmittel 29 aufweisen und der Metallstreifen 21 federnd so an der Grundplatte 17 angebracht sein, dass er mit einer vorbestimmten minimalen Kraft gegen das Anschlagsmittel 29 drückt, so dass sich das erste Kontaktstück 19 immer in einer wohl definierten Lage befindet, und es kann der Rückstellstössel 26 zweistufig ausgeführt sein, so dass beim Betätigen des Rückstellstössels 26 dessen erste Stufe auf dem Metallstreifen 21 und dessen zweite Stufe auf der Schaltwippe 3 so zur Auflage kommt, dass ein Abstand zwischen dem Wippenkontaktstück 13 und dem ersten Kontaktstück 19 verbleibt und der elektrische Kontakt zwischen ihnen sicher unterbrochen ist, solange der Rückstellstössel betätigt ist. Die Rückstellung ist dadurch betätigungssicher. Das Anschlagsmittel 29 kann auch als ein integrales Teil der Grundplatte 17 ausgeführt sein.

[0026] Mit der Einstellschraube 25 ist der Abstand c zwischen der Bruchsicherheitsfeder 24 und der Zunge 11 der Schaltwippe 3 so einstellbar, dass die Bruchsicherheitsfeder 24 bei einem Verlust des Dehnstoffes durch ein Leck des Temperaturfühlers 28 das Antriebselement 18 gegen den Temperaturfühler 28 hin weg drückt, mit einer vorbestimmten Kraft auf der Zunge 11 der Schaltwippe 3 zum Aufliegen kommt und den Kippvorgang in die AUS-Stellung auslöst. Die Bruchsicherheitsfeder 24 verharrt in ihrer Ruhelage und verhindert ein Wiedereinschalten der überwachten Anlage, solange der Defekt des Fühlersystems 28 nicht behoben ist.

[0027] Das Kippsystem 1 eignet sich vorzüglich für die Erweiterung der temperaturgesteuerten Schalteinrichtung mit Sicherheitsfunktionen wie Bruchsicherheit oder Betätigungssicherheit.

[0028] Eine Verwendung der temperaturgesteuerten Schalteinrichtung in einem Temperaturwächter oder Temperaturregler ist möglich bei einem genügend grossen Abstand a des ersten Kontaktstückes 19 von der Grundplatte 17 und einem genügend kleinen Abstand b des zweiten Kontaktstückes 20 vom ersten Kontaktstück 19, so dass die Bedingung y_a < y_s2 < y_s1 erfüllt ist. Erstens liegen beide Schaltpunkte y_s1 und y_s2 im Bewegungsbereich des zweiten Schneidenlagers 5 und zweitens ist die Komponente des Kraftvektors in y-Richtung 9, mit dem die Zunge 11 der Schaltwippe 3 gegen das zweite Schneidenlager 5 drückt, kleiner als die der Auslenkung des zweiten Schneidenlagers 5 entgegenwirkende Kraft der Federbeine 8, so dass die Antriebsfläche 6 immer mit einer Kraft auf dem Antriebselement 18 aufliegt und der Bewegung des Antriebselementes 18 sowohl bei sinkender wie bei steigender Temperatur folgen kann.

[0029] An den Träger 2 sind hohe Materialanforderungen bezüglich Oberflächenhärte, elektrischer Leitfähigkeit, mechanischer Biegefähigkeit, Belastbarkeit und Prägbarkeit, Stanzbarkeit, sowie guter Federeigenschaften gestellt. Er ist deshalb vorzugsweise aus einer Legierung wie z.B. CuNi9Sn2 gefertigt. An die Schaltwippe 3 sind ähnliche Anforderungen gestellt. Die Schaltwippe 3 besteht deshalb vorzugsweise aus einer Kupferlegierung wie CuZn23Al3.5Co oder CuSn1Ni1CrTi. Der Träger 2 und die Schaltwippe 3 sind problemlos zu einem Kippsystem 1 mit hinreichender Stabilität für die weitere Montage in eine temperaturgesteuerte Schalteinrichtung vormontierbar. Es ist denkbar, den Träger 2 aus zwei Teilen aus verschiedenen Materialien auszubilden, nämlich einem starren Teil mit den beiden Schneidenlagem 4 und 5 aus einem Material hoher Oberflächenhärte und den Federbeinen 8 aus einem Material mit guten Federeigenschaften, so dass die Lagerfunktion und die Bewegungsfunktion des Trägers 2 materialmässig getrennt sind.

[0030] Es ist denkbar, die elektrische Funktion des zweiten Kontaktstückes 20 wegzulassen und durch ein mechanisches Anschlagsmittel oder einen Fortsatz der Grundplatte 17 zu ersetzen.

[0031] Zusammenfassend ergeben sich mehrere Vorteile. Das Kippsystem 1 besteht nur aus zwei Teilen, die vormontierbar sind. Die optimale Einstellung des Kippsystems 1 ergibt sich bei der Eichung der temperaturgesteuerten Schaltung automatisch, was die Montage deutlich vereinfacht. Das Kippverhalten und damit die Funktionsweise als TR, TW oder TB ist mittels eines einzigen Parameters, nämlich des Abstandes b des zweiten Kontaktstückes 20 vom ersten Kontaktstück 19 einstellbar. Weiter ist die Bruchsicherheitsfunktion bei einem Sicherheitstemperaturbegrenzer oder Sicherheitstemperaturwächter mit einer einfachen Feder 24 und einfacher Einstellweise modulartig einbaubar. Die Betätigungssicherheit bei einem TB oder STB ist allein durch einfache konstruktive Massnahmen verwirklichbar und ermöglicht ohne Umlenkmechanik die Betätigung von der Antriebsseite her, so dass die Anschlussmesser anwendungsfreundlich auf der gegenüberliegenden Seite angeordnet werden können. Mit dem Kippsystem 1 ist es also möglich, temperaturgesteuerte Schalteinrichtungen mit verschiedenen Funktionen und verschiedenen Sicherheitsanforderungen wie TR, TW, TB, STB und STW mit einem Minimum unterschiedlicher Bauteile und einem Minimum an montageseitigen Einstellungen zu fertigen.

[0032] Die verschiedenen Metallstreifen 16, 21 und 22, die die Strom- oder Spannungspfade der Schalteinrichtung bilden, sowie ein als Schutzkontakt dienender Metallstreifen 30, der mit dem Gehäuse des Temperaturfühlers 28 verbunden ist, sind anschlussseitig vorteilhaft in der Form von Steckkontakten 16b, 21b, 22b bzw. 30b auf der dem Antriebselement 18 gegenüberliegenden Seite der Schalteinrichtung ausgebildet und in einer Vertiefung 31 eines auf der isolierenden Grundplatte 17 befestigten Gehäuseoberteils 32 angeordnet, so dass die Schalteinrichtung mit einem einzigen steckbaren Gehäuseteil eines Buchsengehäuses anschliessbar oder auf die zu steuemde Anlage aufsteckbar ist. Die versenkte Anordnung der als Anschlussmesser dienenden Steckkontakte 16b, 21b, 22b und 30b, wobei der Steckkontakt 30b leicht vorsteht, ergibt einen gewissen Isolierschutz.

Ansprüche

1. Temperaturgesteuerte Schalteinrichtung mit einem auf einer Grundplatte (17) angeordneten Kippsystem (1), das einen Träger (2), der mit einem ersten Schneidenlager (4) und mit einem zweiten parallelen Schneidenlager (5) ausgebildet ist, und eine Schaltwippe (3) mit einem Wippenkontaktstück (13) umfasst, wobei die Schaltwippe (3) als Blattfeder (10) mit einer Aussparung (12) und mit einer Zunge (11) ausgebildet, mit der Aussparung (12) im ersten Schneidenlager (4) des Trägers (2) eingehängt und mit dem freien Ende der Zunge (11) im zweiten Schneidenlager (5) abgestützt ist, und wobei das Wippenkontaktstück (13) mit einem ersten Kontaktstück (19) einen elektrischen Schalter bildet, und mit einem Antriebselement (18), das von einem mit einem Dehnstoff gefüllten Temperaturfühler (28) gesteuert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schneidenlager (5) gegenüber dem ersten Schneidenlager (4) entlang einer y-Achse (9) bewegbar ist, dass das Kippsystem (1) durch eine Krafteinwirkung auf eine Antriebsfläche (6) auf dem Träger (2) von einer EIN-Stellung in eine AUS-Stellung kippbar ist und dass die Richtung der Kippbewegung von der EIN-Stellung in die AUS-Stellung der auf die Antriebsfläche (6) einwirkenden Kraft (K) entgegengesetzt ist.

2. Temperaturgesteuerte Schalteinrichtung nach Anspruch 1 und mit einer Bruchsicherheitseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Bruchsicherheitseinrichtung aus einer Feder (24) und aus einer Einstellschraube (25) besteht und dass die Einstellschraube (25) so auf dem Antriebselement (18) aufliegt, dass die Feder (24) bei einem Verlust des Dehnstoffes durch ein Leck des Temperaturfühlers (28) mit einer vorbestimmten Kraft auf die Zunge (11) drückt, so dass das Kippsystem (1) in die AUS-Stellung kippt.

3. Temperaturgesteuerte Schalteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) aus der Legierung CuNi9Sn2 besteht.

4. Temperaturgesteuerte Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltwippe (3) aus der Legierung CuZn23Al3.5Co oder der Legierung CuSn1Ni1CrTi besteht.

5. Temperaturgesteuerte Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die temperaturgesteuerte Schalteinrichtung ein Temperaturbegrenzer ist, dass die relativen Lagen des ersten Schneidelagers (4), des ersten Kontaktstückes (19) sowie eines zweiten Kontaktstückes (20), das mit dem Wippenkontaktstück (13) in der AUS-Stellung einen elektrischen Kontakt bildet, so vorbestimmt sind und dass die Bewegungsmöglichkeit des zweiten Schneidenlagers (5) bezüglich des ersten Schneidelagers (4) so eingeschränkt ist, dass in der AUS-Stellung der Schaltpunkt AUS→EIN (y_s2) des Kippsystems (1) ausserhalb des Bewegungsbereiches des zweiten Schneidenlagers (5) liegt.

6. Temperaturgesteuerte Schalteinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (b) des zweiten Kontaktstückes (20) vom ersten Kontaktstück (19) so gross bemessen ist und dass die Rückstellfederkraft des Trägers (2) und die Kraftkomponente der Zunge (11) der Schaltwippe (3) in Richtung der y-Achse (9) im Verhältnis so bemessen sind, dass in der AUS-Stellung die Antriebsstelle (6) des Trägers (2) vom Antriebselement (18) losgelöst ist.

7. Temperaturgesteuerte Schalteinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, mit einem Rückstellstössel (26) und mit einem Anschlagsmittel (29), dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kontaktstück (19) auf einem Metallstreifen (21) angebracht ist, der federnd an der Grundplatte (17) befestigt ist und mit einer vorbestimmten Kraft gegen das Anschlagsmittel (29) drückt, und dass der Rückstellstössel (26) mit zwei Stufen versehen ist, so dass der Rückstellstössel (26) beim Betätigen so auf den Metallstreifen (21) und auf die Schaltwippe (3) drückt, dass der elektrische Kontakt zwischen dem Wippenkontaktstück (13) der Schaltwippe (3) und dem ersten Kontaktstück (19) während des Rückstellens unterbrochen ist.

8. Temperaturgesteuerte Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die temperaturgesteuerte Schalteinrichtung ein Temperaturregler oder ein Temperaturwächter ist und dass die relativen Lagen des ersten Schneidelagers (4), des ersten Kontaktstückes (19) sowie eines zweiten Kontaktstückes (20), das mit dem Wippenkontaktstück (13) in der AUS-Stellung einen elektrischen Kontakt bildet, so vorbestimmt sind, dass in der AUS-Stellung der Schaltpunkt AUS→EIN (y_s2) des Kippsystems (1) im Bewegungsbereich des zweiten Schneidenlagers (5) liegt.

9. Temperaturgesteuerte Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit elektrischen Anschlussmessem (16b; 21b; 22b; 30b) und mit einem Gehäuseoberteil (32), dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussmesser (16b; 21b; 22b; 30b) als Teil der Metallstreifen (16; 21; 22; 30) ausgebildet und anschlussseitig in der Form von Steckkontakten auf der isolierenden Grundplatte (17) auf der dem Antriebselement (18) gegenüberliegenden Seite in einer Vertiefung (31) des Gehäuseoberteils (32) angeordnet sind und dass die Vertiefung (31) zur Aufnahme eines Gehäuseteils eines Buchsengehäuses ausgebildet ist.

Claims

1. A temperature-controlled switching device comprising a tilt system (1) which is arranged on a base plate (17) and which includes a carrier (2) provided with a first knife-edge mounting (4) and a second parallel knife-edge mounting (5), and a switching rocker (3) with a rocker contact portion (13), wherein the switching rocker (3) is in the form of a leaf spring (10) with an opening (12) and a tongue (11), is suspended with the opening (12) in the first knife-edge mounting (4) of the carrier (2) and is supported with the free end of the tongue (11) in the second knife-edge mounting (5), and wherein the rocker contact portion (13) with a first contact portion (19) forms an electrical switch, and further comprising a drive element (18) which is controlled by a temperature sensor (28) filled with an expansion substance, characterised in that the second knife-edge mounting (5) is movable relative to the first knife-edge mounting (4) along a y-axis (9), that the tilt system (1) is tiltable from an ON-position into an OFF-position by the action of a force on a drive surface (6) on the carrier (2), and that the direction of the tilt movement from the ON-position into the OFF-position is opposite to the force (K) acting on the drive surface (6).

2. A temperature-controlled switching device according to claim 1 and including a fail-safe device characterised in that the fail-safe device comprises a spring (24) and an adjusting screw (25) and that the adjusting screw (25) bears against the drive element (18) in such a way that upon a loss of the expansion substance due to a leak in the temperature sensor (28) the spring (24) presses against the tongue (11) with a predetermined force so that the tilt system (1) tilts into the OFF-position.

3. A temperature-controlled switching device according to claim 1 or claim 2 characterised in that the carrier (2) comprises the alloy CuNi9Sn2.

4. A temperature-controlled switching device according to one of claims 1 to 3 characterised in that the switching rocker (3) comprises the alloy CuZn23Al3.5Co or the alloy CuSn1Ni1CrTi.

5. A temperature-controlled switching device according to one of claims 1 to 4 characterised in that the temperature-controlled switching device is a temperature limiter, that the relative positions of the first knife-edge mounting (4), the first contact portion (19) and a second contact portion (20) which with the rocker contact portion (13) in the OFF-position forms an electrical contact are so predetermined and that the possibility of movement of the second knife-edge mounting (5) with respect to the first knife-edge mounting (4) is so restricted, that in the OFF-position the switching point OFF → ON (y_s2) of the tilt system (1) lies outside the range of movement of the second knife-edge mounting (5).

6. A temperature-controlled switching device according to claim 5 characterised in that the spacing (b) of the second contact portion (20) from the first contact portion (19) is so great and that the return spring force of the carrier (2) and the force component of the tongue (11) of the switching rocker (3) in the direction of the y-axis (9) are in relationship of such magnitudes that in the OFF-position the drive location (6) of the carrier (2) is disengaged from the drive element (18).

7. A temperature-controlled switching device according to claim 5 or claim 6 with a reset thrust member (26) and with a stop means (29) characterised in that the first contact portion (19) is mounted on a metal strip (21) which is resiliently fixed to the base plate (17) and presses with a predetermined force against the stop means (29), and that the reset thrust member (26) is provided with two steps so that upon being actuated the reset thrust member (26) presses against the metal strip (21) and against the switching rocker (3) in such a way that the electrical contact between the rocker contact portion (13) of the switching rocker (3) and the first contact portion (19) is interrupted during the reset operation.

8. A temperature-controlled switching device according to one of claims 1 to 4 characterised in that the temperature-controlled switching device is a temperature regulator or a temperature monitor and that the relative positions of the first knife-edge mounting (4), the first contact portion (19) and a second contact portion (20) which with the rocker contact portion (13) in the OFF-position forms an electrical contact are so predetermined that in the OFF-position the switching point OFF → ON (y_s2) of the tilt system (1) is in the range of movement of the second knife-edge mounting (5).

9. A temperature-controlled switching device according to one of claims 1 to 8 having electrical connection blades (16b; 21b; 22b; 30b) and a housing top portion (32), characterised in that the connection blades (16b; 21b; 22b; 30b) are in the form of part of the metal strips (16; 21; 22; 30) and are arranged at the connection side in the form of plug contacts on the insulating base plate (17) on the side opposite to the drive element (18) in a recess (31) in the housing top portion (32) and that the recess (32) is designed to receive a housing portion of a socket housing.

Revendications

1. Dispositif de commutation commandé par la température, comprenant un système basculant (1) disposé sur une plaque de base (17) et qui comprend un support (2), qui est réalisé avec un premier support à couteau (4) et un second support à couteau parallèle (5), et une bascule de commutation (3) comportant un élément de contact (13), et dans lequel la bascule de commutation (3) est réalisée sous la forme d'un ressort à lame (10) comportant une ouverture (12) et une languette (11), est accrochée au moyen de l'ouverture (12) au premier support à couteau (4) du support (2) et prend appui, par l'extrémité libre de la languette (11) dans le second support à couteau (5), et dans lequel l'élément de contact (13) de la bascule forme, avec un premier élément de contact (19), un interrupteur électrique, et comportant un élément d'entraînement (18), qui est commandé par un capteur de température (28) rempli par un matériau de dilatation, caractérisé en ce que le second support à couteau (5) peut se déplacer par rapport au premier support à couteau (4), le long d'un axe y (9), que le système basculant (1) peut basculer depuis une position OUVERTURE dans une position FERMETURE, lors de l'action d'une force sur une surface d'entraînement (6) située sur le support (2) et que le mouvement de basculement depuis la position OUVERTURE dans la position FERMETURE s'effectue en sens opposé à la force (K) qui agit sur la surface d'entraînement (6).

2. Dispositif de commutation commandé par la température selon la revendication 1, comportant un dispositif de sécurité en cas de rupture, caractérisé en ce que le dispositif de sécurité en cas de rupture est constitué par un ressort (24) et par une vis de réglage (25) et que la vis de réglage (25) s'applique sur l'élément d'entraînement (18) de telle sorte que dans le cas d'une perte du matériau de dilatation par un trou du capteur de température (28), le ressort (24) repousse la languette (11) avec une force prédéterminée de sorte que le système basculant (1) bascule dans la position FERMETURE.

3. Dispositif de commutation commandé par la température selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le support (2) est constitué par un alliage CuNi9Sn2.

4. Dispositif de commutation commandé par la température selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la bascule de commutation (3) est formée par l'alliage CuZn23Al3,5Co ou par l'alliage CuSn1Ni1CrTi.

5. Dispositif de commutation commandé par la température selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dispositif de commutation commandé par la température est un limiteur de température, que les positions relatives du premier support à couteau (4), du premier élément de contact (19) ainsi que d'un second élément de contact (20), qui établit un contact électrique avec l'élément de contact (13) de la bascule dans la position FERMETURE, sont prédéterminés de telle sorte et la possibilité de déplacement du second support à couteau (5) par rapport au premier support à couteau (4) est limitée de telle sorte que, dans la position FERMETURE, le point de commutation FERMETURE → OUVERTURE (y_s2) du sytème basculant (1) est situé à l'extérieur de la zone de déplacement du second support à couteau (5).

6. Dispositif de commutation commandé par la température selon la revendication 5, caractérisé en ce que la distance (b) entre le second élément de contact (20) et le premier élément de contact (19) est dimensionnée d'une manière suffisante et la force de rappel du support (2) et la composante de force de la languette (11) de la bascule de commutation (3) dans la direction de l'axe y (9) sont dimensionnées, dans leur rapport, de telle sorte que, dans la position OUVERTURE, la surface d'entraînement (6) du support (2) est écartée de l'élément d'entraînement (18).

7. Dispositif de commutation commandé par la température selon la revendication 5 ou 6, comportant un poussoir de rappel (26) et un moyen de butée (29), caractérisé en ce que le premier élément de contact (19) est disposé sur une bande métallique (21), qui est fixée élastiquement à la plaque de base (17) et s'appuie avec une force prédéterminée contre le moyen de butée (29), et que le poussoir de rappel (26) comporte deux parties étagées, de sorte que lors de l'actionnement, le poussoir de rappel (26) repousse la bande métallique (21) et la bascule de commutation (3) de telle sorte que le contact électrique entre l'élément de contact (13) de la bascule de commutation (3) et le premier élément de contact (19) est interrompu pendant le rappel.

8. Dispositif de commutation commandé par la température selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dispositif de commutation commandé par la température est un régulateur de température ou un contrôleur de température et que les positions relatives du premier support à couteau (4), du premier élément de contact (19) ainsi que d'un second élément de contact (20), qui établit un contact électrique avec l'élément de contact (13) de la bascule, dans la position OUVERTURE, sont prédéterminés de telle sorte que, dans la position OUVERTURE, le point de commutation OUVERTURE → FERMETURE (y_s2) du système basculant (1) est situé dans la zone de déplacement du second support à couteau (5).

9. Dispositif de commutation commandé par la température selon l'une des revendications 1 à 8 comportant des couteaux de connexion électriques (16b;21b;22b;30b) et une partie supérieure (32) du boîtier, caractérisé en ce que les couteaux de connexion (16b;21b;22b;30b) sont agencés en tant que partie des bandes métalliques (16;21; 22;30) et sont disposés, côté connexion, sous la forme de contacts à enfichage sur la plaque de base isolante (17) sur le côté, qui est situé à l'opposé de l'élément d'entraînement (18), dans un renfoncement (31) de la partie supérieure (32) du boîtier et que le renfoncement (31) sert à loger une partie d'un boîtier à douille.

Zeichnung