DE102018131975A1

DE102018131975A1 - Thermisch auslösbare Anzeige- oder Schalteinrichtung

Info

Publication number: DE102018131975A1
Application number: DE102018131975.4A
Authority: DE
Inventors: Stephan Hierl
Original assignee: Dehn and Soehne GmbH and Co KG
Current assignee: Dehn SE and Co KG
Priority date: 2018-12-12
Filing date: 2018-12-12
Publication date: 2020-06-18
Anticipated expiration: 2038-12-13
Also published as: EP3685417A1; CN113383401A; WO2020120057A8; WO2020120057A1; EP3685417B1; JP2022513465A; US11295915B2; JP7394136B2; US20220013314A1; DE102018131975B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine thermisch auslösbare Anzeige- oder Schalteinrichtung mit einem beweglichen, mechanisch vorgespannten Schieber, welcher unmittelbar oder mittelbar die Anzeige- oder Schalteinrichtung auslöst oder betätigt sowie mit einem unter Wärmeeinwirkung seinen Aggregatszustand ändernden Formteil, wobei das Formteil im Funktionszustand den beweglichen Schieber blockierend anordenbar ist. Erfindungsgemäß ist im Ausgangszustand das Formteil lose in einem Aufnahmeraum befindlich. Zum Überführen des Formteiles in den Funktionszustand wird der Schieber in eine Position bewegt, derart, dass sich ein Spaltraum zwischen Schieber und einem Schieberanschlag öffnet, wobei das Formteil in den Spaltraum gelangt und gleichzeitig der Schieber vorgespannt ist.

Description

Die Erfindung geht aus von einer thermisch auslösbaren Anzeige- oder Schalteinrichtung mit einem beweglichen, mechanisch vorspannbaren Schieber, welcher unmittelbar oder mittelbar die Anzeige- oder Schalteinrichtung auslöst oder betätigt sowie mit einem unter Wärmeeinwirkung seinen Aggregatzustand ändernden Formteil, wobei das Formteil im Funktionszustand den beweglichen Schieber blockierend anordenbar ist, gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.
Aus der DE 10 2017 105 436 B3 ist eine thermisch auslösbare, mechanische Schalteinrichtung vorbekannt. Diese besteht aus einem wärmeempfindlichen Mittel sowie einem mechanischen Kraftspeicher, wobei das wärmeempfindliche Mittel als Schmelzformteil ausgebildet ist. Das Schmelzformteil blockiert den Bewegungsweg eines als Stößel realisierten Schaltstückes oder gibt diesen Bewegungsweg frei. Der Stößel steht vom mechanischen Kraftspeicher unter Vorspannung. Weiterhin ist ein Gehäuse vorhanden, das die vorgenannten Mittel aufnimmt. Der Stößel ist im Inneren des Gehäuses gelagert und durch eine stirnseitige Öffnung verschieblich. Der Stößel stützt sich unter Vorspannung gegen das Schmelzformteil ab, wobei das Schmelzformteil eine der stirnseitigen Öffnung gegenüberliegende zweite Öffnung verdeckend angeordnet ist. Mit dem Erreichen der Schmelztemperatur des Schmelzformteiles wird selbiges durch den Stößel verdrängt und der Stößel in eine geänderte Lageposition verbracht. Hierdurch ist eine Anzeige- oder Schalteinrichtung unmittelbar oder mittelbar auslösbar.
Bei dem Überspannungsableiter mit mindestens einem Ableitelement, beispielsweise einem Varistor, sowie einer Abtrennvorrichtung gemäß DE 10 2006 037 551 B4 soll das mindestens eine Ableitelement ein- oder allpolig vom Netz getrennt werden.
Die Abtrennvorrichtung umfasst eine Lötstelle, welche in den elektrischen Anschlusspfad innerhalb des Ableiters eingebunden ist. Die Lötstelle ist über einen beweglichen Leiterabschnitt oder eine beweglich leitende Brücke mit dem Ableitelement einerseits und der Leiterabschnitt oder die Brücke andererseits mit einem elektrischen Außenanschluss des Ableiters verbunden. Weiterhin ist eine Vorspannkraft erzeugende Feder vorhanden, wobei der diesbezügliche Kraftvektor mittelbar oder unmittelbar auf den Leiterabschnitt oder die Brücke in Abtrennrichtung wirkt.
Ein thermisch auslösbares Sperrelement blockiert den beweglichen Leiterabschnitt oder die bewegliche leitende Brücke hinsichtlich des Vorspannkraftvektors, so dass die Lötstelle der Abtrennvorrichtung keiner permanenten kraftseitigen Belastung ausgesetzt ist.
Mit der Lösung nach DE 10 2006 037 551 B4 kann also verhindert werden, dass das thermisch aktivierbare Element, zum Beispiel ausgebildet als Lötperle, über die gesamte Einsatzdauer, beginnend mit der Herstellung eines entsprechenden Produktes einer mechanischen Belastung unterliegt. Allerdings ist die vorgestellte Lösung konstruktiv sehr aufwändig und mithin kostenintensiv.
Aus dem Vorgenannten ist es Aufgabe der Erfindung, eine thermisch auslösbare Anzeige- oder Schalteinrichtung mit einem beweglichen, mechanisch vorgespannten Schieber sowie mit einem unter Wärmeeinwirkung seinen Aggregatzustand ändernden Formteil anzugeben, welche in einfacher Weise und kostengünstig herstellbar ist, und die Möglichkeit besteht, dass ein Aktivieren der Einrichtung nachträglich, das heißt unabhängig vom eigentlichen Montage- und Herstellungsprozess, erfolgen kann. Es soll demnach die Möglichkeit bestehen, die thermische Auslösefunktion erst dann in Bereitschaft zu bringen, wenn ein Einsatz des hiermit ausgerüsteten Bauteiles oder Bauelementes vorgesehen oder erfolgt ist.
Ziel der Erfindung ist es also, ein quasi Freischalten der Anzeige- oder Schaltvorrichtung durch den Kunden zu gestatten, wobei hierdurch gleichzeitig vermieden wird, dass das eingesetzte Formteil einer im Vorfeld entstehenden unnötigen Belastung ausgesetzt ist.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit der Merkmalskombination nach Anspruch 1 sowie mit einer Überspannungsableiteranordnung nach Anspruch 8.
Es wird demnach von einer thermisch auslösbaren Anzeige- oder Schalteinrichtung ausgegangen, welche einen beweglichen, mechanisch vorgespannten Schieber umfasst.
Der Schieber kann unmittelbar oder mittelbar die Anzeige- oder Schalteinrichtung auslösen oder betätigen.
Dabei kann der Schieber selbst als isolierender Trennschieber zwischen zwei Kontakten befindlich sein und diese entweder unterbrechen oder schließen. Der Schieber kann aber auch einen an sich bekannten Mikrotaster oder dergleichen betätigen.
Die Anzeigeeinrichtung kann in Form einer Anzeigefläche gestaltet werden, die sich unterhalb eines Anzeigefensters befindet und auf einen optischen Farbwechsel zurückgreift. Selbstverständlich sind hier fachgemäße Abwandlungen der Anzeige- und/oder Schalteinrichtung denkbar, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen.
Weiterhin ist ein, unter Wärmeeinwirkung seinen Aggregatzustand änderndes Formteil vorhanden. Das Formteil kann beispielsweise eine Pille oder ein ähnliches Element aus einem Lot, einem Wachs oder einem thermoplastischen Kunststoffmaterial sein.
Das Formteil ist im Funktionszustand so angeordnet, dass es den beweglichen Schieber blockiert.
Erfindungsgemäß ist im Ausgangszustand, das heißt herstellungsseitig, das Formteil lose in einem Aufnahmeraum befindlich.
Zum Überführen des Formteiles in den Funktionszustand wird der Schieber in eine Position bewegt, derart, dass sich ein Spaltraum zwischen dem Schieber und einem Schieberanschlag öffnet.
Hier kann es sich um einen Spaltraum zwischen dem Schieber und einem Träger, zum Beispiel einer Grundplatte der entsprechenden Einrichtung, handeln.
Unterstützt durch einen mit dem Schieber in Verbindung stehenden elastischen oder nachgiebigen Arm gelangt nun das Formteil in den Spaltraum hinein. Durch die Bewegung des Schiebers in die Lage zur Bildung des Spaltraumes wird gleichzeitig der Schieber vorgespannt. Dies kann mit einer Federanordnung realisiert werden.
Nachdem das Formteil in den Spaltraum überführt wurde und der Schieber der Vorspannung unterliegt, gelangt der Schieber mit seinem zum Spaltraum weisenden Ende in Kontakt mit dem Formteil und fixiert dieses. Der elastische bzw. nachgiebige Arm sichert nun das Formteil im Spaltraum gegen Herausdrücken oder Herausfallen.
Kommt es nun zu einer Temperaturerhöhung im Bereich des Spaltraumes, das heißt in dem Raum, in dem sich das Formteil befindet, kann dieses mit Erreichen seiner Schmelztemperatur seinen Aggregatzustand ändern. Infolge wirkt die Vorspannkraft des Schiebers auf das Formteil. Der nun nicht mehr starre Anschlag verlängert den Bewegungsweg des Schiebers, so dass sich der Spaltraum nach und nach weiter verkleinert, und zwar unter Verdrängung des Formteilmaterials in einen bestehenden Freiraum.
Die Folge ist, dass nun die entsprechende Anzeige- oder Schalteinrichtung ausgelöst wird.
Zur Unterstützung der Bewegung des Lotformteiles zum Zweck der Aktivierung der Anzeige- oder Schalteinrichtung weist der Arm eine Gleitschrägfläche auf. Diese Gleitschrägfläche ist besonders dann von Vorteil, wenn das Formteil die Form einer Scheibe, einer Pille oder Kugel aufweist. Auf jeden Fall ist hierbei sichergestellt, dass mit dem Aktivieren der Einrichtung das Formteil sicher in den Spaltraum überführbar ist und auch dort verbleibt, und zwar unabhängig von mechanischen Erschütterungen und dergleichen Belastungen.
In Ausgestaltung der Erfindung kann dem Arm benachbart mindestens ein Führungselement ausgebildet werden, um die Bewegung des Formteils in den Spaltraum hinein zu sichern und zu unterstützen.
In Weiterbildung der Erfindung weist der Schieber einen Fortsatz auf, welcher in eine Anzeigefläche übergeht oder eine solche Anzeigefläche umfasst.
Der Fortsatz kann darüber hinaus gleichzeitig zur Schalterbetätigung genutzt werden.
Bei Erwärmung des Formteiles, beispielsweise bedingt durch Verlustwärme benachbarter elektronischer Bauteile, schmilzt das Formteil bzw. ändert dieses seinen Aggregatszustand.
Hierdurch verengt sich der Spaltraum, und zwar unterstützt durch den vorgespannten Schieber mit der Folge einer Veränderung der Lage bzw. des Zustandes der Anzeige- oder Schalteinrichtung.
Mit dem Schmelzen des Formteiles und der Lageveränderung des Schiebers kann ein erster Schalter geschlossen und ein zweiter Schalter geöffnet werden. Selbstverständlich kann dieses umgekehrt realisiert werden, indem ein erster Schalter geöffnet und ein zweiter Schalter geschlossen wird. Auch die Ausbildung eines Schalters als Wechsler ist möglich.
Die erfindungsgemäße Lehre gestattet ein Aktivieren der Einrichtung individuell und zeitversetzt, das heißt erst im Einsatzfall, wodurch eine unnötige mechanische Belastung des Formteiles unabhängig von irgendwelchen Lagerzeiten verhinderbar ist.
Erfindungsgemäß ist weiterhin eine Überspannungsableiteranordnung mit mindestens einem Überspannungsschutzelement, welches im Überlastungsfall einer Erwärmung unterliegt, umfassend die vorgenannte thermisch auslösbare Anzeige- oder Schalteinrichtung mit den oben geschilderten Merkmalen.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.
Hierbei zeigen:

1 eine vereinfachte Darstellung der erfindungsgemäßen Einrichtung im Ausgangszustand nach Montage mit lose eingelegtem Formteil und noch nicht gespannter Feder;
2 eine Darstellung ähnlich derjenigen nach 1, jedoch mit angedeutetem Bewegungsvorgang zum Aktivieren der Einrichtung, wobei das Formteil in Richtung Spaltraum bewegt und gleichzeitig die Feder gespannt wird;
3 eine Darstellung ähnlich derjenigen nach den 1 und 2, jedoch mit dem Formteil in seiner Endposition, das heißt im Spaltraum befindlich, gespannter Feder bzw. aktiviertem Schalter; und
4 eine Darstellung ähnlich derjenigen nach 3, jedoch im Zustand der ausgelösten Anzeige- und Schalteinrichtung durch Wärmeeinwirkung, welche das Formteil in seinem Aggregatzustand ändert, wobei der Schieber aufgrund der Federvorspannung unter Endspannung der Feder das Formteil verdrängt hat mit dem Ergebnis eines geänderten Anzeigezustandes sowie einem geänderten Zustand der symbolisch dargestellten Schalter.

Die erfindungsgemäße, im nachfolgenden Ausführungsbeispiel näher dargestellte thermisch auslösbare Anzeige- oder Schalteinrichtung geht von einem Träger 1 aus, welcher ein Anschlags- und Führungselement 2 für einen beweglichen Schieber 3 aufweist.
Der Schieber 3 besitzt einen Fortsatz 4, der in eine Anzeigefläche 5 übergeht.
Ein Ende des Fortsatzes 4 ist darüber hinaus in der Lage, einen ersten Schalter 6 und einen zweiten Schalter 7 zu betätigen, das heißt zu öffnen oder zu schließen, was symbolisch durch die Einwirkung von Betätigungselementen 8 und 9 für die Schalter 6 und 7 illustriert ist.
Ein mindestens teilweise nachgiebiger oder elastischer, abgewinkelter Arm 10, der mit dem Schieber 3 bzw. dem Fortsatz 4 verbunden ist, grenzt in Verbindung mit einem Schenkelabschnitt des Schiebers 3 einen Aufnahmeraum 11 für ein Formteil 12, beispielsweise ein Lotformteil, ab. Das Formteil 12 kann von oben in den Aufnahmeraum 11 eingelegt werden. Weiterhin ist ein Führungselement 13 innerhalb des Aufnahmeraumes 11 angeordnet. Der Schieber 3 kann unter Nutzung einer Feder 14 vorgespannt werden. Die Feder 14 ist beim gezeigten Ausführungsbeispiel innerhalb eines Hohlraumes des Schiebers 3 befindlich. Selbstverständlich sind hier auch alternative Möglichkeiten der Anordnung der Feder 14 bezogen auf den Schieber 3 möglich.
Zum Aktivieren der erfindungsgemäßen Einrichtung wird gemäß 2 der Schieber 3, zum Beispiel mit Hilfe einer Krafteinwirkung am Fortsatz 4, in Richtung X1 bewegt.
Hierbei gelangt das Lotformteil 12 unter Wirkung des jetzt leicht nachgebenden Armes 10 sowie unterstützt durch das Führungselement 13 in den durch die Schieberbewegung entstehenden Spaltraum 15, symbolisiert durch die Pfeildarstellung in Richtung Y1. Bei dieser Bewegung des Schiebers in Richtung X1 erfolgt auch gleichzeitig ein Spannen der Feder 14.
Durch die Veränderung der Lage des Schiebers verändert sich auch die Position des Fortsatzes 4 und diejenige der Anzeigefläche 5 einschließlich der Elemente 8 und 9 der Schalter 6 und 7, was ebenfalls aus der Darstellung nach 2 nachvollziehbar ist.
Gemäß 3 befindet sich nun das Formteil 12 vollständig im Spaltraum 15. Der Schieber 3 liegt mit seiner diesbezüglichen Stirnfläche am Formteil 12 an. Eine Bewegung des Formteiles 12 in Richtung Y2, das heißt aus dem Spaltraum 15 hinaus, wird durch die Position des Armes 10 verhindert.
Nach entsprechender Wärmeeinwirkung auf das Formteil 12, das heißt mit Erreichen zum Beispiel der Schmelztemperatur eines Lotes, aus dem das Formteil hergestellt ist, verändert dieses einen Aggregatzustand. Dies wird unterstützt durch das quasi stempelartige Einwirken des Schiebers 3 nebst Kraft durch die Feder 14.
Die Folge der Bewegung des Schiebers in Richtung X2 ist wiederum eine Veränderung der Lage der Anzeigefläche 5 sowie eine Änderung des Funktionszustandes von erstem Schalter 6 bzw. zweitem Schalter 7.
Die Zuführung der notwendigen thermischen Energie zur Verformung des Formteiles 12 kann über das Element 2 erfolgen, wobei in diesem Falle das Element 2 insbesondere aus einem Material gefertigt ist, welches eine Wärmesenke bildet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102017105436 B3 [0002]
DE 102006037551 B4 [0003, 0006]

Claims

Thermisch auslösbare Anzeige- oder Schalteinrichtung mit einem beweglichen, mechanisch vorgespannten Schieber (3), welcher unmittelbar oder mittelbar die Anzeige- oder Schalteinrichtung (5; 6; 7) auslöst oder betätigt sowie mit einem unter Wärmeeinwirkung seinen Aggregatzustand ändernden Formteil (12), wobei das Formteil (12) im Funktionszustand den beweglichen Schieber (3) blockierend anordenbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Ausgangszustand das Formteil (12) lose in einem Aufnahmeraum (11) befindlich ist, wobei zum Überführen des Formteiles (12) in den Funktionszustand der Schieber (3) in eine Position bewegt wird, derart, dass sich ein Spaltraum (15) zwischen Schieber (3) und Schieberanschlag (2) öffnet, wobei, unterstützt durch einen mit dem Schieber (3) in Verbindung stehenden, elastischen oder nachgiebigen Arm (10) das Formteil in den Spaltraum (15) gelangt sowie der Schieber (3) vorgespannt ist und hierbei der elastische oder nachgiebige Arm (10) das Formteil (12) im Spaltraum (15) sichert.
Thermisch auslösbare Anzeige- oder Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Unterstützung der Bewegung des Formteiles (12) zum Zweck der Aktivierung der Anzeige- oder Schalteinrichtung (5; 6; 7) der Arm (10) eine Gleitschrägfläche (100) besitzt.
Thermisch auslösbare Anzeige- oder Schalteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Arm (10) benachbart mindestens ein Führungselement (13) ausgebildet ist, um die Bewegung des Formteiles (12) in den Spaltraum (15) hinein zu sichern.
Thermisch auslösbare Anzeige- oder Schalteinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (3) einen Fortsatz (4) aufweist, welcher eine Anzeigefläche und/oder eine Schalterbetätigung besitzt.
Thermisch auslösbare Anzeige- oder Schalteinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erwärmung des Formteiles (12), beispielsweise bedingt durch Verlustwärme benachbarter elektronischer Bauteile, das Formteil (12) schmilzt, wodurch, unterstützt durch den vorgespannten Schieber (3) sich der Spaltraum (15) verengt, mit der Folge einer Veränderung der Lage bzw. des Zustandes der Anzeige- oder Schalteinrichtung (5; 6; 7).
Thermisch auslösbare Anzeige- oder Schalteinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Schmelzen des Formteiles (12) und der Lageveränderung des Schiebers (3) ein erster Schalter (6) schließt und ein zweiter Schalter (7) öffnet oder umgekehrt.
Thermisch auslösbare Anzeige- oder Schalteinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktivieren der Einrichtung individuell und zeitversetzt, das heißt erst im Einsatzfall erfolgt.
Überspannungsableiteranordnung mit mindestens einem Überspannungsschutzelement, welches im Überlastungsfall einer Erwärmung unterliegt, umfassend eine thermisch auslösbare Anzeige- oder Schalteinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche.