DE2941925A1

DE2941925A1 - Thermische sicherung

Info

Publication number: DE2941925A1
Application number: DE19792941925
Authority: DE
Inventors: John K Mcvey
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 1978-10-20
Filing date: 1979-10-17
Publication date: 1980-04-30
Also published as: AU5181179A; JPS5557223A; IT7926622A0; US4186366A; GB2035695A; IT1124622B; CA1106882A; FR2439469A1

Description

ILLINOIS TOOL WORKS INC,

Thermische Sicherung

Die Erfindung betrifft eine thermische Sicherung mit einem Gehäuse und zwei radial angeordneten elektrischen Leitungen.

Thermische Sicherungen mit axial angebrachten elektrischen Leitungen herrschen gegenwärtig gegenüber solchen mit radial angeordneten Leitungen vor. Dieses resultiert zumindest teilweise daraus, daß Konstruktionsschwierigkeiten bei der Herstellung einer zuverlässigen, billigen thermischen

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Sicherung mit radial angeordneten elektrischen Leitungen bestehen. In vielen Anwendungsfällen sind jedoch thermische Sicherungen mit radial angeordneten Leitungen zu bevorzugen, da sie weniger Platz innerhalb einer gedruckten Schaltung benötigen.

Es ist somit das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine einfache, zuverlässige thermische Sicherung mit radial angeordneten elektrischen Leitungen zu schaffen, die gut bei solchen Anwendungen benutzbar ist, bei denen die Größe der Vorrichtung von entscheidender Bedeutung ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch je einen in das Gehäuse hineinragenden Kontaktkopf an jeder der Leitungen, einen dünnen Federkontakt, dessen äußere Enden in Kontakt mit den Kontaktköpfen stehen, eine gegen ein zentrales Gebiet des Federkontaktes und dabei diesen weg von den Kontaktkörpern drückende Schraubenfeder, ein mit dem zentralen Gebiet des Federkontaktes in Kontakt stehendes, kraftübertragendes Element und eine temperaturempfindliche Tablette, die ein bei einer vorbestimmten Temperatur schmelzendes Material umfaßt, zwischen dem Gehäuse und dem kraftübertragenden Element angeordnet ist und eine derartige Form besitzt, daß nicht der gesamte Zwischenraum zwischen dem kraftübertragenden Element und dem Gehäuse von ihr ausgefüllt ist und somit beim Schmelzen des Materials die Schraubenfeder den Federkontakt von den Kontaktköpfen wegbewegt und dadurch die elektrische Verbindung zwischen den Leitungen unterbricht.

Eine erfindungsgemäße Weiterbildung, durch die die Aufrechterhaltung einer guten elektrischen Verbindung bis zum Erreichen der anzuzeigenden, vorbestimmten Temperatur

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sichergestellt wird, besteht darin, daß der Federkontakt ein Bimetallelement ist, das ein Metall mit guten Federeigenschaften und ein Metall mit guter elektrischer Leitfähigkeit umfaßt, wobei die aus dem federnden Meteall bestehende Schicht und die aus dem gut leitenden Metall bestehende Schicht dergestalt angeordnet sind, daß der Kontaktdruck zwischen dem Federkontakt und den Kontaktköpfen beim Ansteigen der Umgebungstemperatur auf die vorbestimmte Temperatur aufrechterhalten bleibt.

Eine weitere vorteilhafte, erfindungsgemäße Ausgestaltung sieht vor, daß das zentrale Gebiet des Federkontaktes von den Kontaktköpfen dergestalt weggebogen ist, daß der Federkontakt eine bogenartige Form aufweist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen thermischen Sicherung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die thermische Sicherung gemäß Anspruch 1 in einem Zustand vor Erreichen der Ansprechtemperatur und

Fig. 3 einen Längsschnitt durch die

Sicherung gem. Fig. 1 entlang den Linien 2-2, wobei die Sicherung in einem Zustand nach Erreichen der Ansprechtemperatur gezeigt ist.

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Die in Fig. 1 gezeigte thermische Sicherung 10 besitzt ein äußeres Gehäuse 12, das entweder aus elektrisch leitfähigem oder isolierendem Material bestehen kann. Aus dem Gehäuse 12 erstrecken sich zwei radial angeordnete elektrische Leitungen 14 und 16 heraus. Ein Längsschnitt durch die Sicherung in Fig. 1 entlang der Linie 2-2 ist in Fig. 2 dargestellt. Die radial angeordneten elektrischen Leitungen 14 und 16 besitzen vergrößerte Kontaktköpfe 18 und 20, die sich in das Gehäuse 12 hineinerstrecken. Die Leitungen und 16 werden an ihrem Platz gehalten durch einen keramischen Isolator 19, durch den die Leitungen 14,16 sich hindurcherstrecken· Der Boden des Gehäuses ist durch geeignete Dichtungsmittel wie beispielsweise Epoxy oder Silikon abgedichtet, um so die Ansammlung von Feuchtigkeit in dem Gehäuse zu verhindern.

Eine elektrische Verbindung zwischen den Leitungen 14 und 16 wird durch einen dünnen Federkontakt 24 geschaffen, der in der in Fig. 2 gezeigten bogenförmigen Lage gehalten wird, wenn die Vorrichtung zusammengesetzt wird. Der Federkontakt 24 besteht vorzugsweise aus einem Bimetallelement, das ein Metall mit guten Federeigenschaften, wie beispielsweise rostfreien Stahl, und ein Metall mit guter elektrischer Leitfähigkeit, wie beispielsweise Kupfer, umfaßt. Das Kupfer wird verwendet, um der Vorrichtung ihre Stromleitfähigkeit zu geben, während der rostfreie Stahl gute Federeigenschaften bei erhöhten Temperaturen bewirkt. Eine Schraubenfeder 30 ist komprimiert und drückt gegen das zentrale Gebiet des Federkontaktes 24 und belastet dabei das Zentrum des Federkontaktes 2 4 in Aufwärtsrichtung weg von den Kontaktköpfen 18,20. Die resultierende Bogenform des Federkontaktes 24 und die Anordnung der Kupferschicht 26 an der Unterseite und der Stahlschicht 28 an der Oberseite

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halten so den Kontaktdruck auf die Kontaktköpfe 18,20 aufrecht, um ein frühzeitiges öffnen des Stromkreises vor dem Erreichen der vorbestimmten, anzuzeigenden Temperatur zu verhindern.

Eine Scheibe 32, die entweder aus Isoliermaterial oder aus Metall bestehen kann, steht in Verbindung mit der Oberseite des zentralen Gebietes 34 des Federkontaktes 24 und übt eine Kraft auf dieses Gebiet aus. Eine temperaturempfindliche Tablette 38 ist zwischen der Scheibe 32 und der oberen Wand 36 des Gehäuses angeordnet. Während die Tablette 38 ausschließlich aus einem organischen, bei der vorbestimmten Temperatur schmelzenden Material bestehen kann, wird bevorzugt, daß die Tablette eine Mischung aus einem organischen Material und aus einer Vielzahl von kugelförmigen Glasperlen umfaßt, wobei das Volumen der Isolierperlen vorzugsweise das Volumen des temperaturempfindlichen Materials wesentlich überschreitet. Die Herstellung der thermisch empfindlichen Tablette auf diese Weise beseitigt die Lücken, die in gepreßten organischen Tabletten auftreten, wie sie üblicherweise in temperaturempfindlichen Vorrichtungen benutzt werden. Die Beseitigung dieser Lücken vergrößert in hohem Maße die Festigkeit der sonst relativ brüchigen Tablette, wodurch die Verläßlichkeit der thermischen Sicherung verbessert wird. Der Aufbau der Tablette aus einer Mischung von organischem Material und Isolierteilchen ist in größerem Detail in der deutschen Patentanmeldung P 29 33 898.5 der Anmelderin beschrieben. Auf diese Patentanmeldung wird hiermit Bezug genommen. Während kugelförmige Glasperlen bei einer solchen Tablette mit organischem Material bevorzugt werden, können die Isolierteilchen jedoch auch unterschiedliche Formen haben und aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Die Isolierteilchen sollten jedoch eine wesentlich höhere

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Schmelztemperatur haben als die Schmelztemperatur des organischen Materials.

Der Federkontakt 24 besitzt vorzugsweise eine Silberplatierung an seiner äußeren Oberfläche, um so den Kontaktwiderstand zu verringern. Vorzugsweise ist ebenfalls eine dünne Nickelschicht auf den Federkontakt platiert vor dessen Bedeckung mit der Silberschicht, um so ein Wandern des Silbers in die Kupferschicht hinein bei erhöhten Temperaturen zu verhindern.

Der Ausdruck "isolierend" oder "Isolier-", wie er hier benutzt wird zur Beschreibung der Eigenschaften verschiedener Komponenten der thermischen Sicherung, bezieht sich auf die Eigenschaft der elektrischen Isolation. Während Glasperlen gute elektrische Isolatoren sind, sind sie auch relativ gute Wärmeleiter, und dies ist ein Vorteil bei der Herstellung der Tablette 38, da das organische Material überhalb der Vielzahl der Isolierteilchen angeordnet werden kann, worauf das Material dann über die Teilchen aufgrund von Schwerkraft fließen kann, wie es in der erwähnten Anmeldung beschrieben ist.

Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Sicherung, nachdem die vorbestimmte Temperatur des Schmelzpunktes des organischen Materials 40 erreicht worden ist. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, besitzt die Tablette 38 einen zylindrisch ausgebildeten Hohlraum 44, der sich teilweise durch die Tablette hindurcherstreckt. Wenn das organische Material schmilzt, verteilen sich die Glasperlen 42 neu, wie in Fig. 3 dargestellt, in der das thermisch empfindliche organische Material 40 sich in einem flüssigen Zustand befindet. Wenn dies auftritt, bewegt sich die Scheibe 32 aufgrund des in Querrichtung

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verringerten, von dem organischen Material zwischen der Scheibe 32 und der oberen Wand 36 des Gehäuses 12 eingenommenen Volumens nach oben. Der bogenförmige Federkontakt 24 bewegt sich dann nach oben und unterbricht den Kontakt mit den Kontaktköpfen 18 und 20 der Leitungen 14 und 16 aufgrund der Entspannung der zusammengedrückten Schraubenfeder 30.

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Claims

Patentansprüche

Thermische Sicherung mit einem Gehäuse und zwei radial angeordneten elektrischen Leitungen, gekennzeichnet durch je einen in das Gehäuse (12) hineinragenden Kontaktkopf (18,20) an jeder der Leitungen (14,16), einen dünnen Federkontakt (24) , dessen äußere Enden in Kontakt mit den Kontaktköpfen (18,20) stehen, eine gegen ein zentrales Gebiet (34) des Federkontaktes (24) und dabei diesen weg von den Kontaktköpfen (18,20) drückende Schraubenfeder (30), ein mit dem zentralen Gebiet (34) des Federkontaktes (24) in Kontakt stehendes, kraftübertragendes Element (Scheibe 32) und eine temperaturempfindliche Tablette (38), die ein bei einer vorbestimmten Temperatur schmelzendes Material umfaßt, zwischen dem Gehäuse (12) und dem kraftübertragenden Element angeordnet ist und eine derartige Form besitzt, daß nicht der gesamte Zwischenraum zwischen dem kraftübertragenden Element (Scheibe 32) und dem Gehäuse (12) von ihr ausgefüllt ist und somit beim Schmelzen des Materials die Schraubenfeder (30) den Federkontakt (24) von den Kontaktköpfen (18,20) wegbewegt und dadurch die elektrische Verbindung zwischen den Leitungen (14,16) unterbricht.
2. Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Federkontakt (24) ein Bimetallelement ist, das ein Metall mit guten Federeigenschaften und ein Metall mit guter elektrischer Leitfähigkeit umfaßt, wobei die aus dem federnden Metall bestehende Schicht (28) und die aus

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dem gut leitenden Metall bestehende Schicht (26) dergestalt angeordnet sind, daß der Kontaktdruck zwischen dem Federkontakt (24) und den Kontaktköpfen (18,20) beim Ansteigen der Umgebungstemperatur auf die vorbestimmte Temperatur aufrechterhalten bleibt.
3. Sicherung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zentrale Gebiet (34) des Federkontaktes (24) von den Kontaktköpfen (18,20) dergestalt weggebogen ist, daß der Federkontakt eine bogenartige Form aufweist.

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