DE102012110908A1

DE102012110908A1 - Vorrichtung zur thermischen Sicherung von elektrischen Verbindungsstellen

Info

Publication number: DE102012110908A1
Application number: DE201210110908
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-11-13
Filing date: 2012-11-13
Publication date: 2014-05-15

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur thermischen Sicherung von elektrischen Verbindungsteilen, umfassend wenigstens ein Eingangsanschlussteil (2) zur Aufnahme eines elektrischen Eingangskontakts und wenigstens ein Ausgangsanschlussteil (3) zur Aufnahme eines elektrischen Ausgangskontaktes, die über eine elektrische Leitung (4) miteinander verbunden sind, wobei zwischen Eingangsanschlussteil (2) und Ausgangsanschlussteil (3) Mittel zur irreversiblen Unterbrechung der elektrischen Leitung (4) bei Überschreiten einer definierten Temperatur angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur thermischen Sicherung von elektrischen Verbindungsstellen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Feuerschäden an Gebäuden sind häufig verursacht durch Überhitzung von elektrischen Verbindungsteilen, wie beispielsweise Steckdosen, Schaltern oder auch Verbindungsteilen in Abzweigdosen. Ursache hierfür sind lockere Kontakte, wodurch sich ein höherer Übergangswiderstand ergibt. Beispielsweise werden Kontakte in Steckdosen durch Federkraft niederohmig gehalten. Wenn die Kontaktkraft zu gering ist, beispielsweise im Fall von ausgeleierten Kontaktfedern in den Steckdosen, ergibt sich ein erhöhter Übergangswiderstand, wodurch sich die Kontaktstelle erhitzt. Diese Überhitzung wird jedoch von den regelmäßig vorhandenen elektrischen Überstromschutzeinrichtungen nicht erkannt, da sich der Stromfluss in der Regel nicht ändert. Die Sicherungseinrichtungen lösen häufig erst aus, wenn es bereits zum Kabelbrand gekommen ist und durch thermische Verformung und Kontakt der Leitungen miteinander ein Kurzschluss erfolgt.
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zur thermischen Sicherung von elektrischen Verbindungsteilen zu schaffen, die Kabelbrände verursacht durch erhöhte Übergangswiderstände wirksam verhindert. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.
Mit der Erfindung ist eine Vorrichtung zur thermischen Sicherung von elektrischen Verbindungsteilen geschaffen, die ein Entstehen von Kabelbränden auf Grund von erhöhten Übergangswiderständen wirksam verhindert. Durch das Vorsehen von Mitteln zur irreversiblen Unterbrechung der elektrischen Leitung überschreiten einer definierten Temperatur ist eine Unterbrechung des Stromflusses bewirkt, bevor es zu einem Kabelbrand bzw. zur Entzündung brennbarer Stoffe kommen kann.
In Weiterbildung der Erfindung umfasst die elektrische Leitung einen aus zwei gegen eine Federspannung über ein Schmelzteil zusammengehaltenen überlappenden Leitungsabschnitten gebildeten Verbindungsabschnitt, wobei das Thermoelement derart ausgebildet ist, dass die Verbindung der Leitungsabschnitte bei Erreichen einer Grenztemperatur unterbrochen wird. Hierdurch ist eine einfache mechanische und zugleich zuverlässige Unterbrechung der elektrischen Leitung bei Überschreiten der Grenztemperatur gewährleistet. Die durch den Übergangswiderstand indizierte Hitzeentwicklung wird so gestoppt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Schmelzteil in Form eines Kunststoffteils ausgebildet, welches die beiden Leitungsabschnitte zusammenhält und das eine Schmelztemperatur im Bereich von 100° bis 300°C aufweist, wodurch bei Erreichen der Schmelztemperatur die Leitungsabschnitte bedingt durch die Federspannung auseinander bewegt werden, wodurch die elektrische Verbindung zwischen den Leitungsabschnitten unterbrochen ist. Alternativ kann das Schmelzteil auch aus einem Metall mit niedrigem Schmelzpunkt wie bspw. Zinn hergestellt sein.
Bevorzugt ist das Schmelzteil mit einer Sollbruchstelle versehen. Hierdurch ist eine ruckartige Trennung der Leitungsabschnitte erzielt, wodurch die Bildung eines Lichtbogens vermieden ist.
Vorzugsweise ist wenigstens einer beiden Leitungsabschnitte aus einem Federmetall, vorzugsweise Federstahl hergestellt und entgegen des gegenüberliegenden Leitungsabschnitts in Art einer Plattfeder gebogen ausgebildet. Hierdurch ist kein zusätzliches Federelement erforderlich.
In alternativer Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens einer der beiden Leitungsabschnitte durch eine Feder, bevorzugt eine Schrauben- oder Gummifeder, entgegen den gegenüberliegenden Leitungsabschnitt vorgespannt. Hierdurch ist eine zuverlässige Trennung der Verbindung zwischen den beiden Leitungsabschnitten beim Schmelzen des Thermoelements erzielt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Verbindungsteil ein Gehäuse auf, wobei das Thermoelement durch eine mit einer Flüssigkeit gefüllten Glasampulle mit definierter Auslösetemperatur gebildet ist, die derart zwischen Gehäuse und den Leistungsabschnitt angeordnet ist, dass die Leitungsabschnitte durch die Glasampulle gegeneinander gepresst sind. Derartige Glasampullen sind aus dem Bereich der Sprinkleranlagen bekannt. Sobald sich die Glasampulle erwärmt, so erwärmt sich die Flüssigkeit innerhalb der Glasampulle, bis diese aufgrund der Ausdehnung der Flüssigkeit zerplatzt. Es sind verschiedene Glasampullen für verschiedene Auslösetemperaturen verfügbar.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Verbindungsteil ein Gehäuse auf, wobei an dem Gehäuse ein Steg angeordnet ist, durch den die Leitungsabschnitte gegeneinander gepresst sind und der zumindest bereichsweise aus einem Kunststoff gebildet ist, der eine Schmelztemperatur von 100° bis 300° aufweist, wodurch bei Erreichen der Schmelztemperatur der Steg bedingt durch die Federspannung wegklappt und die Leitungsabschnitte auseinander bewegt werden. Hierdurch ist die Bauteilanzahl reduziert. Insbesondere ist kein separates Schmelzteil angeordnet.
Andere Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben.
Es zeigen:
1 die schematische Darstellung einer Steckdose;
2 die schematische Darstellung eines Schalters und
3 die schematische Darstellung des Verbindungsabschnitts aus 1,

a) in Ausgangsstellung;
b) in unterbrochenem Zustand bei Überschreiten einer Grenztemperatur.

Die als Ausführungsbeispiel gewählte Vorrichtung gemäß 1 ist in Form einer Steckdose 1 ausgebildet. Die Steckdose 1 umfasst eine Eingangsanschlussklemme 2 zum Anschluss einer Phase und eine weitere Eingangsanschlussklemme 2’ zum Anschluss eines Nullleiters. Die Eingangsanschlussklemmen 2, 2’ sind jeweils über eine Leitung 4, 4’ mit einer Ausgangsanschlussklemme 3, 3’ verbunden. Die Ausgangsanschlussklemmen 3, 3’ sind in bekannter Art und Weiser als Federklemmen zur Aufnahme eines – nicht dargestellten – Kontaktstifts eines – nicht dargestellten – Netzsteckers ausgebildet.
Phasenseitig ist in der Leitung 4 ein Verbindungsabschnitt 41 angeordnet, der aus zwei einander überlappenden Leitungsabschnitten 42, 43 gebildet ist. Die beiden Leitungsabschnitte 42, 43 sind jeweils mit einer zueinander entgegen ausgerichteten Einbuchtung 44 versehen. Im Bereich der Einbuchtungen 44 sind die beiden Leitungsabschnitte 42, 43 über eine Kunststoffhülse 5 derart miteinander verbunden, dass sie gegeneinander gepresst werden, wodurch eine niederohmige Verbindung erzielt ist. Die Einbuchtungen 44 fungieren hierbei als zusätzliches federndes Element, wodurch die Verbindung der beiden Leitungsabschnitte 42, 43 verbessert ist.
Im Ausführungsbeispiel ist der Ausgangsanschlussklemme 3 zugewandter zweiter Leitungsabschnitt 43 aus Federstahl hergestellt und entgegen dem gegenüberliegenden ersten Leitungsabschnitt in Art einer Blattfeder gebogen ausgebildet. Der zweite Leitungsabschnitt 43 ist so gegen die Kunststoffhülse 5 vorgespannt. Im Ausführungsbeispiel ist die Kunststoffhülse 5 aus Polyamid (PA12) hergestellt. PA12 hat eine Schmelztemperatur von 178° Celsius.
In 3 ist die Funktionsweise des Verbindungsabschnitts 41 der Steckdose 1 dargestellt. In 3a) ist der Verbindungsabschnitt 41 im Ausgangszustand gezeigt. Die Leitungsabschnitte 42, 43 sind über die Kunststoffhülse 5 gegeneinander gepresst, wodurch eine niederohmige Verbindung erzielt ist. Bei Überschreiten der Grenztemperatur – vorliegend entsprechend der Schmelztemperatur von 178° Celsius – weicht die Kunststoffhülse 5 auf und wird durch die Vorspannung des federartig ausgestalteten zweiten Leitungsabschnitts 43 zerstört. Durch die Federkraft wird der zweite Leitungsabschnitt 43 von dem ersten Leitungsabschnitt 42 wegbewegt, wodurch die elektrische Verbindung zwischen den beiden Leitungsabschnitten 42, 43 unterbrochen ist (vgl. 3b)).
In 2 ist ein elektrisches Verbindungsteil in Form eines Schalters 1’ gezeigt. Eingangsseitig des Schalters ist eine Eingangsanschlussklemme 2 zum Anschluss einer Phase angeordnet. Das Ausgangsanschlussteil ist hier durch eine den Schaltkontakt 31 aufnehmende Kontakt 32 gebildet. Zwischen Kontaktaufnahme 32 und Eingangsanschlussklemme 4 ist in der Leitung 4 widerrum ein Verbindungsabschnitt 41 der vorstehend beschriebenen Art angeordnet. Ergibt sich zwischen Schaltkontakt 31 und Kontaktaufnahme 32 bspw. aufgrund des Versagens einer Feder des Schalters 1’ ein hoher Übergangswiderstand, durch den eine Hitzeentwicklung entsteht, wird bei Erreichen der Schmelztemperatur des Schmelzteils, vorliegend der Kunststoffhülse 5, diese zerstört und die elektrische Verbindung zwischen dem ersten Leitungsabschnitt 41 und dem zweiten Leitungsabschnitt 42 wird unterbrochen, wodurch die Hitzeentwicklung gestoppt wird. Selbstverständlich kann es sinnvoll sein, zusätzlich auch eine Vorrichtung der zuvor beschriebenen Art in dem Nullleiter vorzusehen.

Claims

Vorrichtung zur thermischen Sicherung von elektrischen Verbindungsteilen, umfassend wenigstens ein Eingangsanschlussteil (2) zur Aufnahme eines elektrischen Eingangskontakts und wenigstens ein Ausgangsanschlussteil (3) zur Aufnahme eines elektrischen Ausgangskontaktes, die über eine elektrische Leitung (4) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Eingangsanschlussteil (2) und Ausgangsanschlussteil (3) Mittel zur irreversiblen Unterbrechung der elektrischen Leitung (4) bei Überschreiten einer definierten Temperatur angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leitung (4) eine aus zwei gegen eine Federspannung über ein Schmelzteil zusammengehaltenen überlappenden Leitungsabschnitten (42, 43) gebildeten Verbindungsabschnitt (41) umfasst, wobei das Thermoelement derart ausgebildet ist, dass der elektrische Kontakt der Leitungsabschnitte (42, 43) bei Erreichen einer Grenztemperatur unterbrochen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmelzteil in Form eines Kunststoffteils (5) ausgebildet ist, welches die beiden Leitungsabschnitte (42, 43) zusammenhält und das eine Schmelztemperatur im Bereich von 100 bis 300 Grad aufweist, wodurch bei Erreichen der Schmelztemperatur die Leitungsabschnitte (42, 43) bedingt durch die Federspannung auseinander bewegt werden, wodurch der elektrische Kontakt zwischen den Leitungsabschnitten (42, 43) unterbrochen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der beiden Leitungsabschnitte (42, 43) aus einem Federmetall hergestellt ist und in einer dem gegenüberliegenden Leitungsabschnitt (43, 42) entgegen gerichteten Richtung in Art einer Blattfeder gebogen ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der beiden Leitungsabschnitte (42, 43) durch eine Feder, bevorzugt eine Schrauben- oder Gummifeder, dem gegenüberliegenden Leitungsabschnitt (43, 42) entgegen gerichtet vorgespannt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsteil ein Gehäuse aufweist, wobei das Thermoelement durch eine mit einer Flüssigkeit gefüllten Glasampulle mit definierter Auslösetemperatur gebildet ist, die derart zwischen Gehäuse und den Leitungsabschnitten (42, 43) angeordnet ist, dass die Leitungsabschnitte (42, 43) durch die Glasampulle gegeneinander gepresst sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsteil ein Gehäuse aufweist, wobei an dem Gehäuse ein Steg angeordnet ist, durch den die Leitungsabschnitte (42, 43) gegeneinander gepresst sind und der zumindest bereichsweise aus einem Kunststoff gebildet ist, der eine Schmelztemperatur im Bereich von 100 bis 300 Grad Celsius aufweist, wodurch bei Erreichen der Schmelztemperatur bedingt durch die Federspannung der Steg wegklappt und die Leitungsabschnitte (42, 43) auseinander bewegt werden.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsteil durch eine Steckdose (1) gebildet ist, wobei das Ausgangsanschlussteil in Form eines federnden Steckkontaktes (3) zur Aufnahme eines Kontaktstifts eines mit der Steckdose (1) korrespondierenden Steckers ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsteil durch einen einen Schaltkontakt (31) aufweisenden Schalter (1') gebildet ist, wobei das Ausgangsanschlussteil in Form einer Aufnahme (32) für den Schaltkontakt (31) ausgebildet ist.