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Elektrische Übertemperatursicherung
Die Erfindung betrifft eine elektrische Ubertemperatursicherung, bei der ein einen definierten Schmelzpunkt aufweisender Schmelzkörper die Sicherung auslöst, die mindestens einen festen und einen beweglichen elektrischen Kontaktteil aufweist, wobei zwei in einem Isolierkörper vorgesehene elektrische Anschlusslamellen und eine diese elektrisch überbrückende Blattfeder vorgesehen sind, die mit einem Teil gegen einen im Isolierkörper geführten Stössel liegt, der in einem axial gerichteten Hohlraum eine gegen die Blattfeder über den Stössel bei einer Temperaturüberschreitung wirksam werdende, aber von einem Schmelzkörper oder Schmelzlot vorgespannt gehaltene Druckfeder aufweist, wobei der Stössel mit der Schmelzkörperseite durch die Blattfeder gegen eine auf Temperaturüberschreitung zu prüfende bzw.
zu überwachende Fläche liegt, nach der Patentschrift Nr. 275189.
Bisher sind bei solchen elektrischen Übertemperatursicherungen als Schmelzkörper Schmelzmetalle verwendet worden, die bei ihrer Schmelztemperatur einwandfrei funktionieren.
Es werden aber für Schmelzsicherungen eng gestufte Temperaturbereiche gefordert, die die Schmelzmetalle nicht alle beherrschen.
Es hat sich nun gezeigt, dass manche Lücke im Temperaturbereich für Übertemperatursicherungen
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Insbesondere haben sich in diesem Falle für die Bildung des Schmelzkörpers Kunststoffe bewährt, die strahlenvernetzt sind. Diese Kunststoffe verlieren zwar durch die Behandlung mit Kernstrahlen (Betaund Gammastrahlen) die Fähigkeit zu schmelzen, weisen aber dafür einen ausgeprägten Erweichungspunkt und eine damit naturgemäss verbundene starke Verringerung ihrer mechanischen Festigkeit auf. Ein bekannter solcher Kunststoff weist einen Erweichungspunkt von präzise 1210 auf.
Diese präzise Erweichungstemperatur ist bei einem Schmelzmetall nicht erreichbar.
Strahlungsvernetzter Kunststoff hat eine ausgesprochen gute Kriechbeständigkeit bis zu seiner Erweichungstemperatur. Tritt jedoch die Erweichung ein, so ist der Kunststoff in einem gummiähnlichen Zustand und der Schmelzkörper, welcher vor der Erweichungstemperatur noch fest genug war, für die im Stössel befindliche vorgespannte Druckfeder ein ausreichendes Widerlager abzugeben, verliert diese Eigenschaft. Der Schmelzkörper würde nun relativ langsam von der Feder durch die Kappenbohrung durchgezogen werden. Für den Effekt einer raschen Abschaltung ist daher notwendig, dass der Schmelzkörper auf Grund der verringerten Festigkeit von der Druckfeder durchstossen wird.
Es ist daher gemäss der Erfindung bei Verwendung von strahlenvernetztem Kunststoff notwendig, den Schmelzkörper im Umfangsbereich der Öffnung der Ausnehmung des Stössels bzw. der Fixierung festzuhalten. Als zweite konstruktive Massnahme muss das Durchstossenwerden des Schmelzkörpers beschleunigt werden. Zu diesem Zweck ist zwischen Druckfeder und Schmelzkörper ein diese bei Erreichen der Sollwert-Temperatur durchtrennender Stempel vorgesehen, der annähernd den
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Durchmesser der Ausnehmung des Stössels aufweist. Durch diese Massnahme wird nicht die Feder, sondern der Stempelkopf mit der Federkraft durch die Bohrung der Fixierung gedrückt. Es muss sich dann das dazwischenliegende Material des Schmelzkörpers zwangsweise auf die Spaltbreite zwischen Bohrung und Stempelkopf verringern.
Damit ergibt sich eine erhöhte Querschnittbelastung des Kunststoffes, was letztlich zum Abreissen führt. Der Zeitpunkt des Abreissens kann auch noch durch die Kantenbildung (Schneidenwinkel) des Stempelkopfes beeinflusst werden.
Vorzugsweise ist zwischen Schmelzkörper und Stössel eine vorgespannte, den Schmelzkörper gegen die Öffnung seiner Fixierung drückende gelochte Tellerfeder angeordnet, die vorzugsweise einen gegen den Schmelzkörper wirkenden gezackten Öffnungsrand aufweist, u. zw. vorzugsweise wie eine Krone.
Zum besseren Durchrrennen des Schmelzkörpers kann aber auch der Stempel eine geschärfte, gegen den Schmelzkörper wirkende Randkante aufweisen.
Gegebenenfalls kann die Tellerfeder in Wegfall kommen und der Schmelzkörper gegen die Öffnung seiner Fixierung vom Rand, vorzugsweise einem hinterschnittenen kantigen Rand, der Stösselöffnung gehalten sein.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und nachstehend beschrieben. Die Fig. l zeigt im Vertikalschnitt eine elektrische übertemperatursicherung, Fig. 2 und 3 zwei weitere Beispiele des Schmelzkörpers mit seiner Fixierung am Stössel.
Mit --1-- ist der Isolierkörper bezeichnet, der vorzugsweise aus Steatit besteht und als Gehäuse dient, in dem die Anschlusslamellen--2, 3-- für die elektrischen Leitungen vorgesehen sind. In einer oberen länglichen Ausnehmung-8-des Gehäuses-l-ist eine die Anschlusslamellen-2, 3-- überbrückende Blattfeder --9-- angeordnet. Gegen die Blattfeder --9-- liegt mit einer Seite ein in
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gegen die auf den Temperatur-Sollwert zu überwachende Fläche-23-liegt.
Der wesentlich zylindrische Stössel--10--weist eine koaxiale Bohrung --10a-- auf, in der
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wirksam ist, der von einer Fixierung-16--, z. B. einer gebördelten Hülse, am Stössel-IQ-- gehalten ist. Zwischen der Stirnfläche des Stössels und der Öffnung der Fixierung --16-- ist eine vorgespannte, gelochte Tellerfeder --26-- angeordnet, die den Schmelzkörper-15-gegen den Rand der Öffnung der Fixierung drückt, wobei diese Öffnung im Durchmesser etwas grösser als der Stempel --25-- ist, der im Durchmesser annähernd jenem der Ausnehmung-10a-im Stössel - -10-- entspricht, in der er axial verschiebbar ist.
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wobei das Material des Schmelzkörpers den Erweichungspunkt erreicht, dann drückt die Feder - -12-- vorerst über den Stempel--25--gegen den Schmelzkörper --15-- und schert diese an der Öffnung der Fixierung --16-- ab, wobei die Tellerfeder --26-- einen Ziehvorgang an der äusseren Partie des Materials des Schmelzkörpers verhindert. Der Stempel--25--liegt nun gegen die
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Stössel-10-gegenkann, womit der Zweck der übertemperatursicherung erfüllt ist.
Bei den folgenden Ausführungsbeispielen ist die Anordnung und Wirkung der Obertemperatursicherung im wesentlichen die gleiche. Gemäss Fig. 2 ist der Schmelzkörper --15-- auf Kunststoffolie durch die Fixierung --16-- unmittelbar gegen die Stirnfläche des Stössels --10-gepresst und der Stempel --2Sa-- weist eine geschärfte Randkante --2Sa'-- zum sicheren Abscheren des erweichten Folienmaterials auf.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 weist der Stössel --10-- am Rand der Öffnung seiner Ausnehmung --10a-- eine geschärfte Kante--lOb--auf, um, wie die Tellerfeder --26-- beim Ausführungsbeispiel nach Fig. l, den Schmelzkörper an der Öffnung der Fixierung --16-- gegen ein Nachziehen des äusseren Schmelzkörpermaterials beim Abtrennen durch den Stempel --25-- zu halten.
Trotz der beschriebenen Massnahmen ist jedoch ein begrenzter schleichender Durchstoss von 1 bis 1, 5 mm nicht zu verhindern. Die Kontaktfeder ist aber in der Lage, den schleichenden Vorhub aufzunehmen, ohne dabei sofort aus den Lagerstellen herauszuspringen.
Ausserdem kann ein Teil des schleichenden Vorhubes durch das Einstülpen bzw. Umbördeln der Fixierung um diese Höhe neutralisiert werden, wobei in einfacher Weise der umgebördelte Rand gewölbt ausgebildet ist.
Bei Kunststoffen, die einen ausgeprägten Schmelzpunkt aufweisen, kann die Druckfeder im Stössel unmittelbar gegen den Schmelzkörper liegen.