CH682862A5

CH682862A5 - Lotpille für eine Temperatursicherung für elektrische Geräte.

Info

Publication number: CH682862A5
Application number: CH2576/91A
Authority: CH
Inventors: Helmut Bayer
Original assignee: Electrovac
Priority date: 1990-10-18
Filing date: 1991-09-03
Publication date: 1993-11-30
Also published as: AT394637B; GB9119882D0; FR2668295A1; DE4128558A1; ATA210290A; IT1251589B; ITMI912621A0; ITMI912621A1; US5159309A

Description

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CH 682 862 A5

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lotpille für eine Temperatursicherung für elektrische Geräte, welche Sicherung eine Wärmeübertragungsplatte zur Aufnahme der Lotpille und einen auf dieser abgestützten, gegen diese vorgespannten Steuerstös-sel aufweist, wobei die Lotpille bei Erreichen einer bestimmten Temperatur schmilzt und eine Bewegung des Steuerstössels ermöglicht.

Lotpillen für Temperatursicherungen für elektrische Geräte der erwähnten Art sind bekannt. Diese bestehen durchgehend aus einer Lotlegierung, die bei Erreichen der gewünschten Temperatur schmilzt und damit eine Bewegung des auf der Lotpille abgestützten Steuerstössels ermöglicht, der seinerseits Steuerbefehle auslöst.

Der Nachteil der bekannten Lotpillen besteht darin, dass diese, wenn sie unter achsialem Druck des Steuerstössels stehen, ein ausgeprägtes Kriechverhalten speziell bei höheren Temperaturen zeigen. Dies äussert sich darin, dass bereits lange vor Erreichen des Schmelzpunktes eine Höhenabnahme der Lotpillen eintritt, die ihrerseits eine schleichende Bewegung des Steuerstössels bewirkt, und damit auch die gewünschte Auslösetemperatur der Temperatursicherung Undefiniert beeinflusst.

Solche Lotpillen werden z.B. gemäss der DE-PS 2 826 205 zur Temperatursicherung derart eingesetzt, dass sie in einer als Korsett wirkenden Hülse angeordnet sind, wobei der Steuerstössel in dieser Hülse gleitet und die Lotpille auf einer Wärmeübertragungsplatte aufliegt.

Für eine sichere und genaue Auslösung der Temperatursicherung wäre es jedoch wünschenswert, eine Lotpille zur Verfügung zu haben, die bis zum Erreichen des Schmelzpunktes ein stabiles Verhalten zeigt, d.h. dass durch den achsialen Druck des Steuerstössels keine Höhenabnahme der Lotpille bis zur Auslösetemperatur eintritt.

Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die Lotpille allseitig von einem metallischen Überzug umgeben ist, der einen wesentlich höheren Schmelzpunkt aufweist als das von diesem umschlossene Lot.

Durch diese Massnahmen ist sichergestellt, dass bei einer Annäherung der Temperatur an die Schmelztemperatur das Innere der Lotpille zwar erweicht, aber vorerst durch den einen wesentlich höheren Schmelzpunkt aufweisenden Überzug zusammengehalten wird, so dass die Lotpille der Belastung durch den Steuerstössel sehr lange standhalten kann und die Lotpille erst bei Erreichen der Schmelztemperatur des Lotes der Lotpille aufbricht und der Steuerstössel gegen die Wärmeübertragungsplatte bewegt werden kann.

Durch den metallischen Überzug der Lotpille ergibt sich daher eine, erst bei Erreichen des Schmelzpunktes, rasche Höhenabnahme der Lotpille, die ihrerseits eine rasche Bewegung des Steuerstössels bewirkt und somit eine wesentlich genauere Einhaltung der vorgesehenen Auslösetemperatur gewährleistet.

Nach einem weiteren Merkmal kann vorgesehen sein, dass der Überzug aus Nickel oder einer Nikkeilegierung, wie Nickel-Chrom-Legierungen, Nickelphosphorlegierungen gebildet ist.

Solche Überzüge zeichnen sich durch eine hohe Festigkeit aus und schützen das Innere der Lotpille zuverlässig vor einer Oxidation, die zu einer Veränderung der Eigenschaften des Lotes führen würde.

Weiters kann vorgesehen sein, dass der Überzug mehrschichtig aufgebaut ist und z.B. aus einer Nikkei- und einer Chromschichte besteht.

Durch diese Massnahmen lässt sich eine sehr gute Anpassung der Eigenschaften des Überzugs an die jeweiligen Erfordernisse erreichen. Ferner kann eine erfindungsgemässe Weiterbildung darin bestehen, dass zwischen dem metallischen Überzug und dem die Lotpille bildenden Lot eine Kupferschichte vorgesehen ist, wodurch sich insbesondere eine einwandfreie Beschichtung mit Nickel bzw. Nickellegierungen erzielen lässt.

Die vorgeschlagenen Überzüge aus Nickel und Nickellegierungen lassen sich relativ leicht aufbringen und können sowohl galvanisch, wie auch stromlos auf das Lot aufgebracht werden.

Weiters kann auch vorgesehen sein, dass der Überzug aus einer Silberlegierung besteht.

Bei dieser Lösung muss jedoch darauf geachtet werden, dass die gewählte Legierung eine entsprechende Festigkeit aufweist.

Gemäss einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung beträgt die Dicke des metallischen Überzuges 0,5 um bis 20 fim, vorzugsweise 1 um bis 3 um, insbesondere etwa 2 um.

Dabei bietet die Wahl der Dicke des Überzugs die Möglichkeit, die Festigkeitseigenschaften der Lotpille zu beeinflussen. So wird der Zusammenbruch der Lotpille mehr und mehr gegen den Schmelzpunkt der Lotlegierung hin verschoben, je dicker und fester der Überzug ist. Gleichzeitig ergibt sich auch ein steilerer Festigkeitsabfall der Lotpille in einem dem Schmelzpunkt der Lotlegierung nahen Temperaturbereich.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Temperatursicherung,

Fig. 2 eine erfindungsgemässe Lotpille im Schnitt, und

Fig. 3 ein Diagramm der Festigkeit Höhenabnahme der Lotpille unter achsialem Druck in Abhängigkeit von der Temperatur.

Die Temperatursicherung weist zwei in einem Gehäuse 1 angeordnete Kontakte 2, 3 auf, an deren einem ein federnder Kontakt 4 gehalten ist, der an dem zweiten anliegt und einen in einer Bohrung des Gehäuses 1 geführten Steuerstössel 5 gegen eine im Gehäuse 1 gehaltenen Wärmeleitplatte 6 presst.

Dieser Steuerstössel 5 ist über eine Lotstopscheibe 7 auf einer Lotpille 8 abgestützt und drückt diese gegen die Wärmeleitplatte 6. Alternativ kann der Steuerstössel 5 direkt auf der Lotpille 8 abgestützt sein.

Rund um die Führung für den Steuerstössel 5 ist eine umlaufende Lotauffangkammer 9 angeordnet.

Die Lotpille 8 weist, wie aus der Fig. 2 zu erse-

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hen ist, einen aus der gewählten Lotlegierung bestehenden Kern 10 und einen diesen allseitig umgebenden Überzug 11 aus einem eine gegenüber der gewählten Lotlegierung des Kernes 10 erheblich höhere Schmelztemperatur aufweisenden Metall oder einer Metallegierung auf. Dieser Überzug kann mehrschichtig aufgebaut sein, z.B. aus einer Nickel-und einer Chromschichte. In jedem Fall kann bei einem Kern aus einer Zinn-Blei-Legierung noch eine auf diesem unmittelbar aufgebrachte Kupferschichte vorhanden sein.

Die Dicke dieses Überzuges kann zweckmässigerweise zwischen 0,5 um bis 20 um, vorzugsweise 1 um bis 3 um, insbesondere etwa 2 um betragen, wobei sich mit zunehmender Dicke ein steilerer Verlauf der Höhenabnahme der Lotpille unter achsialem Druck gegenüber dem schmelzpunktnahen Temperaturbereich ergibt.

So zeigt Fig. 3 Diagramme verschieden dick beschichteter Lotpillen aus gleichem Material.

Dabei zeigt die Kurve I die Verhältnisse bei einer herkömmlichen Lotpille ohne Überzug. Eine solche weist eine sehr flache Kennlinie auf, d.h. Höhenabnahme der Lotpille nimmt mit steigender Temperatur nahezu linear ab.

Die Kurven II und III zeigen die Höhenabnahme verschiedener erfindungsgemässer Lotpillen 8, wobei die Kurve III die Verhältnisse bei Lotpillen 8 mit stärkerem Überzug 11 zeigt, wogegen die Kurve II die Verhältnisse bei Lotpillen mit dünnerem Überzug zeigt.

Aus der Fig. 3 ist zu ersehen, dass sich die Höhenverminderung der Lotpille bei achsialer Belastung in Abhängigkeit von der Temperatur mit steigender Dicke des Überzuges 10 mehr und mehr dem mit der Kurve IV dargestellten optimalen Verlauf der Höhenabnahme in Abhängigkeit von der Temperatur nähert.

Claims

Patentansprüche

1. Lotpille für eine Temperatursicherung für elektrische Geräte, welche Sicherung eine Wärmeübertragungsplatte zur Aufnahme der Lotpille und einen auf dieser abgestützten, gegen diese vorgespannten Steuerstössel aufweist, wobei die Lotpille bei Erreichen einer bestimmten Temperatur schmilzt und eine Bewegung des Steuerstössels ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Lotpille (8) allseitig von einem metallischen Überzug (11) umgeben ist, der einen wesentlich höheren Schmelzpunkt aufweist als das von diesem umschlossene Lot (10).

2. Lotpille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug (11) aus Nickel oder einer Nickellegierung, wie Nickel-Chrom-Legierungen, Nickelphosphorlegierungen gebildet ist.

3. Lotpille nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug (11) mehrschichtig aufgebaut ist, und z.B. aus einer Nickel- und einer Chromschichte besteht.

4. Lotpille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug (11 ) aus einer Silberlegierung besteht.

5. Lotpille nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem metallischen Überzug (11) und dem die Lotpille bildenden Lot eine Kupferschichte vorgesehen ist.

6. Lotpille nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des metallischen Überzuges (11 ) 0,5 um bis 20 um, vorzugsweise 1 um bis 3 (im, insbesondere etwa 2 um beträgt.

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