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Die Erfindung betrifft eine Sicherungsvorrichtung zur temperaturabhängigen Unterbrechung eines Stromkreises, in oder an einem zu überwachenden Bauteil, wie beispielsweise einem zu überwachenden Reglergehäuse eines Triebwerkreglers, und umfasst eine Thermosicherung, eine Kontaktwand an dem zu überwachenden Bauteil, wobei die Thermosicherung in einem thermischen Kontakt mit der Kontaktwand steht.
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Um den thermischen Kontakt zwischen der Thermosicherung und dem zu überwachenden Bauteil herzustellen, wird die Thermosicherung üblicherweise mit einem thermisch leitfähigen Klebemittel an eine Kontaktwand des Bauteils geklebt. Dabei muss nachteilig auf die Dosierung des Klebers und die genaue Platzierung an der richtigen Stelle geachtet werden. Darüber hinaus sind Kleber gerade in Hochtemperaturumgebungen stark gesundheitsgefährdend. Aufgrund dessen muss bei der Montage sehr sorgfältig gearbeitet werden, was die Zeit der Montage nachteilig erhöht. Weiterhin gibt es Lösungen ohne thermisch leitfähige Adhäsive, allerdings sind diese Lösungen was die zuverlässige Auslösung der Sicherungsvorrichtung angeht nachteilig gegenüber den Lösungen mit thermisch leitfähigem Klebemittel, da Unebenheiten zu verringerten Kontaktflächen führen und eine Wärmeübertragung nur bedingt gut stattfinden kann.
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Die genannten Sicherungsvorrichtungen sind zwar grundsätzlich dazu geeignet, einen Stromkreis von einem zu überwachenden Bauteil elektrisch zu trennen. Es hat sich aber gezeigt, dass insbesondere für den Einsatz in Hochtemperaturumgebungen weitere Anforderung an die Montage, Demontage und Sicherheit gestellt werden müssen.
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Es ist demnach eine Aufgabe der Erfindung eine Sicherungsvorrichtung zur temperaturabhängigen Unterbrechung eines Stromkreises zur Verfügung zu stellen, die eine leichtere Montage, eine höhere Zuverlässigkeit und eine zerstörungsfreie Demontage ermöglicht. Weiterhin ist es eine Aufgabe der Erfindung ein Herstellungsverfahren für eine solche Sicherungsvorrichtung anzugeben.
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Diese Aufgabe wird durch eine Sicherungsvorrichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 sowie durch ein Herstellungsverfahren gemäß dem nebengeordneten Anspruch 12 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Sicherungsvorrichtung zur Unterbrechung eines Stromkreises, in oder an einem zu überwachenden Bauteil, insbesondere einem zu überwachenden Reglergehäuse eines Triebwerkreglers, umfasst eine Thermosicherung, eine Kontaktwand an dem zu überwachenden Bauteil, insbesondere eine Bauteilwand des zu überwachenden Bauteils, wobei die Thermosicherung in einem thermischen Kontakt mit der Kontaktwand steht. Um den thermischen Kontakt herzustellen wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der thermische Kontakt durch ein lösbar befestigtes wärmeleitendes Mittel ausgebildet ist. Eine lösbare Befestigung ist zerstörungsfrei, das heißt auch die Zerstörung eines Hilfsmittels, wie beispielsweise das Aufschmelzen eines Klebers, die im allgemeinen als bedingt lösbare Befestigung bezeichnet wird, fällt in die Kategorie nicht lösbare Befestigung. Aufgrund des lösbaren, wärmeleitfähigen Mittels kann die Thermosicherung auf einfache und zuverlässige Weise vorteilhaft an oder mit der Kontaktwand, insbesondere einer Bauteilwand angebracht werden, so dass eine zuverlässige und kostengünstige Sicherungsvorrichtung geschaffen ist, die auch einfach und sicher montierbar sowie demontierbar ist. Insbesondere ist vorteilhaft, dass mit einer solchen Anordnung eines wärmeleitfähigen Mittels auch keine Zug- und Scherkräfte oder andere mechanische Kräfte infolge des thermischen Einflusses auftreten, die eine negative Auswirkung auf die Funktionsfähigkeit der Thermalsicherung als elektronisches Bauteile haben könnte. Wärmeleitend heißt im Sinne dieser Erfindung ein Material, wenn es dazu geeignet ist, Wärme in dafür vorgegebener Zeit möglichst gut zu leiten. Beispielsweise kann wärmeleitfähig bedeuten, dass das wärmeleitfähige Mittel aus einem Material besteht oder dieses aufweist, das eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 0,75 W/(m · K), vorzugsweise 2 W/(m · K), und besonders bevorzugt mindestens 5 W/(m · K) besitzt. Die Wärmeleitfähigkeit kann nach oben hin begrenzt sein, um vorteilhaft einer Hochtemperaturumgebung gerecht zu werden, wenn die Thermosicherung zwar auslösen soll, aber in einem Temperaturbereich auslöst, der unterhalb der Einsatztemperatur des Bauteils liegt. Hierzu können Werte der Wärmeleitfähigkeit von höchsten 20 W/(m · K), insbesondere höchstens 10 W/(m · K), betragen. Dadurch wird es vorteilhaft möglich, die Sicherungsvorrichtung an den Temperatureinsatzbereich auf einfache Weise anzupassen. Es können aber auch höhere minimale Wärmeleitfähigkeiten gefordert sein.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass das wärmeleitende Mittel ein flexibles, wärmeleitendes Mittel, insbesondere eine flexible, wärmeleitende Matte, ist. Dadurch kann die Montage weiter vereinfacht werden, weil das wärmeleitende Mittel leicht zwischen dem Bauteil, dessen Kontaktwand und der Thermosicherung angeordnet und an deren Strukturen angepasst werden kann. Insbesondere, wenn die Thermosicherung einen zylindrischen Abschnitt aufweist, kann durch die Verwendung einer flexiblen, wärmeleitfähigen Matte als wärmeleitfähiges Mittel eine besonders einfache und damit kostengünstige Montage sowie eine zuverlässige Montierbarkeit erreicht werden.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Kontaktwand komplementär zu der Form der Thermosicherung ausgebildet sein, so dass zwischen der Kontaktwand und der Thermosicherung ein gleichmäßiger Abstand ausgebildet ist, in dem das wärmeleitende Mittel angeordnet ist. Dadurch ergibt sich bei Zwischenfügen des wärmeleitenden Mittels ein gleichmäßiger, flächiger Kontakt, der besonders gut geeignet ist, die Wärmeleitung zwischen dem Bauteil und der Thermosicherung sicherzustellen. Insbesondere wenn die Thermosicherung im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist oder einen zylindrischen Abschnitt aufweist, kann so das wärmeleitende Mittel zumindest abschnittsweise an der Thermosicherung anliegen und vorteilhaft einen gleichmäßigen Wärmeübergang zwischen der Kontaktwand und der Thermosicherung schaffen. Das wärmeleitende Mittel ist vorteilhaft gerundet, insbesondere U-förmig, und umgibt die Thermosicherung zumindest oder nur abschnittsweise. Dadurch kann eine gleichmäßige Wärmeübertragung und damit Sicherung des Bauteils erfolgen.
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In einer Ausführungsform der Erfindung kann das wärmeleitende Mittel zwischen der Thermosicherung und der Kontaktwand lösbar verpresst sein. Hierzu kann während der Herstellung der Sicherungsvorrichtung die Thermosicherung zusammen mit dem wärmeleitenden Mittel oder zunächst das wärmeleitende Mittel und dann die Thermosicherung in Richtung der Kontaktwand gedrückt werden und dort vorzugsweise durch ein Haltemittel festgelegt sein. Auf diese Weise ist vorteilhaft eine einfache und sichere lösbare Verbindung herstellbar, ohne dass ein Kleber zwischen der Kontaktwand und der Thermosicherung genutzt werden muss.
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Darüber hinaus kann die Sicherungsvorrichtung vorteilhaft so weitergebildet sein, dass die Thermosicherung in einer, insbesondere gerundeten und/oder U-förmigen, Nut in der Kontaktwand angeordnet ist. Die Thermosicherung kann vorzugsweise zylindrisch ausgebildet sein oder einen zylindrischen Abschnitt aufweisen. Der Durchmesser der Thermosicherung kann kleiner als der Durchmesser der Rundung der Nut sein, so dass vorteilhaft zwischen der Thermosicherung und der Kontaktwand ein gleichmäßiger Abstand vorgesehen ist, der durch das wärmeleitende Mittel ausgefüllt werden kann.
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Die Sicherungsvorrichtung kann vorteilhaft so konstruiert sein, dass an zumindest einem der Thermosicherung abgewandten Ende der Nut eine Quernut vorgesehen ist, so dass Kondenswasser aus der Nut und durch die Quernut aus dem Bauteil entweichen kann. Hierdurch können Temperaturfluktuationen insbesondere in Umgebungen wie einem Triebwerk, die zu einer Kondensation von Wasser bei Abkühlung der Umgebungsluft führen, besser gehandhabt werden, ohne dass es zu einem Kurzschluss der Thermosicherung oder der Elektronik kommen muss. Vorteilhaft ist dies insbesondere gegenüber Lösungen mit einem Kleber, wenn kein definierter Bauraum vorgesehen und so kein Abfluss von Kondenswasser in unmittelbarer Umgebung der Thermosicherung möglich ist. Es kann vorgesehen sein, dass an jedem der beiden Enden der Nut eine Quernut angeordnet ist.
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In einer sehr vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine Leiterplatte die Thermosicherung und/oder das wärmeleitende Mittel festhält. Dadurch können auf besonders einfache und sichere Weise der Einbau und die Befestigung der Thermosicherung und/oder des wärmeleitenden Mittels erreicht werden. Die Leiterplatte kann dabei ein Haltemittel sein und/oder selbst durch weitere Haltemittel an dem Bauteil befestigt sein. Weiterhin ist die Thermosicherung dafür vorgesehen, eine Elektronik bei Überhitzung zu schützen. Insbesondere in heißen Umgebungen, in der die Überhitzung ihre Ursache nicht in der Elektronik selbst hat, sondern die Ursache einer Überhitzung zumindest hauptsächlich in der Umgebung zu finden ist. Da die Leiterplatte, die insbesondere der Elektronik angehört, auch gleichzeitig als Haltemittel für die Thermosicherung verwendet werden kann, wird eine besonders kostengünstige Sicherungsvorrichtung mit einem hohen Integrationsgrad geschaffen.
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Die Leiterplatte kann insbesondere so weitergebildet sein, dass die Leiterplatte mindestens ein Langloch aufweist, durch welches sich ein Schenkel des wärmeleitenden Mittels erstreckt. Hierdurch kann das wärmeleitende Mittel besonders einfach festgehalten und gegen eine Bewegung in zumindest der Ebene der Leiterplatte gesichert werden.
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In einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass zumindest ein Positionier- und/oder primäre Befestigungsmittel zur Positionierung der Leiterplatte auf oder in einer Haltewand des Bauteils und/oder zur Befestigung der Leiterplatte auf oder in der Haltewand des Bauteils vorgesehen ist. Das Positioniermittel umfasst vorzugsweise ein Bohrloch in der Haltewand des Bauteils, ein Langloch in der Leiterplatte sowie ein Befestigungsmittel wie eine Schraube zur Verbindung und Befestigung von der Leiterplatte an dem Bauteil durch das Langloch und das Bohrloch. Hierdurch ist eine einfache Positionierung und gleichzeitige Befestigung der Leiterplatte an dem Bauteil möglich. Das Langloch hat vorteilhaft die Funktion eines Toleranzausgleichs. Auf der der Thermosicherung zugewandten und/oder abgewandten Seite der Leiterplatte und anliegend an dem Schenkel des wärmeleitenden Mittels können sekundäre Befestigungsmittel vorgesehen sein. Beispielsweise Klebepunkte, Klebestreifen, Befestigungsklammern, Schrauben oder Stifte mit Sicherungsdrähten.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Sicherungsvorrichtung ist die Thermosicherung zwischen der Leiterplatte und der Kontaktwand angeordnet ist. Dadurch kann die Leiterplatte vorteilhaft für die Pressung der Thermosicherung und die Quetschung des wärmeleitenden Mittels an die Kontaktwand herangezogen werden. Hierdurch wird eine besonders integrierte Sicherungsvorrichtung geschaffen.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Triebwerksregler mit einem Reglergehäuse, wobei das Reglergehäuse das Bauteil der Sicherungsvorrichtung ist. Um die Sicherungsvorrichtung herzustellen wird ein Verfahren mit den Schritten
- - Einlegen des wärmeleitenden Mittels in die Kontaktwand,
- - Montieren der Thermosicherung an dem wärmeleitenden Mittel, und
- - Pressen und anschließendes lösbares Festlegen der Thermosicherung und des wärmeleitenden Mittels an die Kontaktwand.
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Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugter Ausführungsbeispiels sowie den abhängigen Ansprüchen.
- 1 zeigt ein schematisches Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sicherungsvorrichtung in einer frontalen Schnittansicht.
- 2 zeigt ein das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sicherungsvorrichtung in einer seitlichen Schnittansicht.
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1 und 2 zeigen ein schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sicherungsvorrichtung 1, die ein als Reglergehäuse eines Triebwerksreglers ausgebildetes Bauteil 10, eine Thermosicherung 20, ein als flexible, wärmeleitende Matte ausgebildetes wärmeleitendes Mittel 30 sowie eine Leiterplatte 40 umfasst. Die Sicherungsvorrichtung in 1 ist gemäß der Schnittlinie I-I in 2 als frontale Schnittansicht dargestellt. Entsprechend zeigt 2 die Sicherungsvorrichtung in einer seitlichen Schnittansicht gemäß der Schnittlinie II-II aus 1.
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Eine Längsachse der Sicherungsvorrichtung 1 verläuft entlang der Längsrichtung x, eine Querachse entlang der Querrichtung y und eine Hochachse entlang der Hochrichtung z.
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Die Sicherungsvorrichtung 1 ist an einen elektrischen Stromkreis 2 angeschlossen, der über die Leiterplatte 40 und Verbindungsleitungen 43 (gezeigt in 2) mit der Thermosicherung 20 verbunden ist. Das Bauteil 10 ist in dem vorliegenden Beispiel mit dem Triebwerk verbunden, welches hohe Temperaturen erreichen kann. Wenn die Thermosicherung 20 aufgrund zu hoher Temperaturen zu viel Wärme aufnimmt, löst sie aus und trennt den elektrischen Stromkreis 2, in dem ein in der Thermosicherung 20 angeordneter thermischer Sicherungsdraht 22 durchbrennt. Dies ist eine Maßnahme, um die Elektronik vor einer weiteren Temperaturerhöhung oder vor unkontrolliert fehlerhafter Signalübertragung an die Bordelektronik zu schützen, sollte die Temperatur so weit steigen, dass die Elektronik außerhalb ihres sicheren Temperaturarbeitsbereichs erwärmt wird und möglicherweise nicht mehr zuverlässig arbeiten kann. Es können auch andere Thermosicherungen verwendet werden, beispielsweise Schalter, die nach betätigen erneut verwendet werden können.
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Die Thermosicherung 20 ist zylindrisch ausgebildet und hat einen zylindrischen Abschnitt 21, welcher sich in Anlage mit dem wärmeleitenden Mittel 30 befindet.
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Das Bauteil 10 weist eine in Längsrichtung x längliche Nut 12 mit rundem Nutgrund auf, wobei die Nut 12 eine Kontaktfläche 11 des Bauteils 10 aufweist. Dabei ist die Kontaktfläche 11 komplementär zu der in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zylindrischen Form der Thermosicherung 20 ausgebildet. Die wärmeleitende Matte 30 ist in die Nut 11 eingelegt und liegt an der Kontaktfläche 11 an. Ferner ist die Thermosicherung 20 in der Nut 12 angeordnet. Dabei drückt die Thermosicherung 20 gegen das wärmeleitende Mittel 30 in Richtung der Kontaktfläche 11 und quetscht diese leicht ein. Dadurch ist ein sicherer thermischer Kontakt zwischen der Kontaktwand 11 und der Thermosicherung 20 hergestellt. Ferner sind die den thermischen Kontakt herstellenden Bauteile vorteilhaft zerstörungsfrei demontierbar und damit lösbar.
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Das als flexible, wärmeleitende Matte ausgebildete wärmeleitende Mittel 30 weist zwei Schenkel 31 auf, die aus der Nut 12 herausragen. Weiterhin weist die Leiterplatte 40 zwei Langlöcher 41 auf, durch welche Langlöcher 41 die Schenkel 31 ragen. Die Langlöcher 41 haben im Wesentlichen den gleichen Querschnitt wie die Schenkel 31 und stellen somit eine sichere Halterung der Schenkel 31 dar. Eine korrekte Positionierung des wärmeleitenden Mittels 30 ist damit sichergestellt. Ein Verrutschen in Längsrichtung x oder Querrichtung y ist darüber hinaus für das wärmeleitende Mittel 30 somit nicht mehr möglich, ohne dass es nachteilig eines Klebers bedarf. Ferner ist auch ein Verrutschen in Hochrichtung z durch das leichte Quetschen des wärmeleitenden Mittels effektiv verhindert.
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Die Leiterplatte weist zwei sich in Querrichtung y erstreckende, als weitere Langlöcher ausgebildete Positioniermittel 42 auf. Das Bauteil 10 weist seitlich zu der Thermosicherung 20 angeordnete Haltewände 15 auf, in denen in einem Zusammenbauzustand gegenüber den Positioniermitteln 42 angeordnete Bohrlöcher 16 ausgebildet sind. Durch nicht gezeigte Befestigungsmittel, die entlang der strichpunktierten Linie angeordnet werden können, kann die Leiterplatte 40 an dem Bauteil 10 über die Langlöcher und die Bohrlöcher lösbar fixiert werden. Aufgrund der kompakten Geometrie des Bauteils 10, der Thermosicherung 20 und der zwischen der Kontaktwand 11 und dem zylindrischen Abschnitt 21 der Thermosicherung 20 vorgesehen Abstand, kann das wärmeleitende Mittel 30 durch die Leiterplatte 40 mittelbar lösbar eingedrückt und somit fixiert werden. Die Leiterplatte 40 dient so als Haltemittel für die übrigen Komponenten der Sicherungsvorrichtung 1. Dadurch ergibt sich eine besonders gute wärmeleitende Struktur, die vorteilhaft ohne zusätzliche Kleber zwischen der Thermosicherung 20 und der Kontaktfläche 11 auskommt.
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An den beiden Enden der Nut 12 ist zusätzlich jeweils eine Quernut 14 angeordnet. Diese Quernuten 14 verlaufen bis zum Rand des Bauteils 10 und sorgen so für einen möglichen Wasserablauf aufgrund auftretender Kondensation bei einer Abkühlung von Luft im Bauteil 10.
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Schließlich können zusätzliche sekundäre Befestigungsmittel 44 außerhalb des thermischen Kontakts vorgesehen sein, die eine weitere Fixierung bzw. verbesserte Haltbarkeit erzielen. Die sekundären Befestigungsmittel 44 können Klebestellen und/oder Klammern, Bolzen, Stifte oder ähnliche Haltemittel sein. Die sekundären Befestigungsmittel 44 sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zwischen der Thermosicherung 20 und der Leiterplatte 40 sowie an den aus den Langlöchern 41 herausragenden Schenkel 31 und der der Thermosicherung 20 abgewandten Seite der Leiterplatte 40 angeordnet.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Kontaktwand eine Bauteilwand des Bauteils. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Kontaktwand eine zusätzliche Struktur ist, die lediglich an dem Bauteil angeordnet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sicherungsvorrichtung
- 2
- Strom kreis
- 10
- Bauteil
- 11
- Kontaktwand
- 12
- Nut
- 13
- Ende der Nut
- 14
- Quernut
- 15
- Haltewand
- 16
- Bauteilseitiges Positioniermittel und/oder Befestigungsmittel
- 20
- Thermosicherung
- 21
- zylindrische Abschnitt
- 22
- thermischer Sicherungsdraht
- 30
- wärmeleitendes Mittel
- 31
- Schenkel
- 40
- Leiterplatte
- 41
- Langloch
- 42
- Leiterplattenseitiges Positioniermittel und/oder Befestigungsmittel
- 44
- sekundäre Befestigungsmittel
