DE19816809A1 - Temperaturabhängiger Schalter - Google Patents

Abstract

Ein temperaturabhängiger Schalter (10) weist zwei an einem Isolationsträger (11) befestigte Anschlußelektroden (12, 13) sowie ein Schaltwerk auf, das in Abhängigkeit von seiner Temperatur eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Anschlußelektroden (12, 13) herstellt. Ferner ist ein Widerstandsteil (18) vorgesehen, das elektrisch parallel zu dem Schaltwerk (27) mit den beiden Anschlußelektroden (12, 13) verbunden ist und quer zu den Anschlußelektroden (12, 13) in den Isolationsträger (11) eingesteckt wird, so daß es innen in dem Isolationsträger (11) sitzt und von diesem gehalten wird (Fig. 1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen temperaturabhängigen Schalter mit zwei an einem Isolationsträger befestigten An­ schlußelektroden, einem Schaltwerk, das in Abhängigkeit von seiner Temperatur eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Anschlußelektroden herstellt, sowie einem Wider­ standsteil, das elektrisch parallel zu dem Schaltwerk mit den beiden Anschlußelektroden verbunden ist.

Ein derartiger Schalter ist aus der DE-OS 21 13 388 bekannt.

Der bekannte Schalter ist ein Thermostat zum Schutz eines elek­ trischen Gerätes, der elektrisch in Reihe mit dem zu schützen­ den Gerät geschaltet wird und in thermischem Kontakt mit dem Gerät ist.

Die beiden Anschlußelektroden sind flächige Metallteile, von denen eines einen festen Gegenkontakt und das andere ein Bime­ tallteil trägt, an dessen freiem Ende ein mit dem festen Gegen­ kontakt zusammenwirkender beweglicher Gegenkontakt sitzt. Die beiden Metallteile sind übereinander angeordnet und klemmen zwischen sich einen PTC-Widerstand ein, der unter Zwischen­ schaltung einer Feder in elektrischem Kontakt mit beiden An­ schlußelektroden steht.

Dieser Aufbau aus Isolationsträger, Metallteilen mit festem und beweglichem Gegenkontakt sowie PTC-Widerstand wird in ein Ge­ häuse eingeschoben, woraufhin die Gehäuseöffnung mit einer Ab­ dichtmasse vergossen wird.

Wenn die Temperatur des zu schützenden Gerätes den Ansprechwert des Bimetallteiles übersteigt, hebt dieses den beweglichen von dem festen Gegenkontakt ab, wodurch die Stromzufuhr zu dem Ge­ rät unterbrochen wird. Ein kleiner Reststrom fließt jetzt durch den parallel zu dem so gebildeten Schaltwerk angeordneten PTC-Widerstand, der dabei so viel Wärme entwickelt, daß er das Schaltwerk geöffnet hält; diese Funktion wird Selbsthaltung ge­ nannt.

Bei dem bekannten Schalter ist von Nachteil, daß der PTC-Widerstand nur bei einem fertig montierten Schalter mechanisch hält, wobei die Montage dieses Schalters recht aufwendig ist. Der Austausch des PTC-Widerstandes ist nicht möglich.

Ein weiterer, selbsthaltender temperaturabhängiger Schalter ist aus der DE 43 36 564 A1 bekannt. Dieser bekannte Schalter um­ faßt ein in einem gekapselten Gehäuse angeordnetes Bimetall-Schalt­ werk. Das Gehäuse ist auf einer Trägerplatte angeordnet, auf der Leiterbahnen und Widerstände vorgesehen sind. Außerhalb des Gehäuses ist auf dem Träger ein PTC-Widerstand vorgesehen, der parallel zu dem Schaltwerk mit Außenanschlüssen verlötet ist.

Bei diesem Schalter ist von Nachteil, daß er zum einen relativ viele Bauteile benötigt und zum anderen große Abmessungen auf­ weist.

Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfin­ dung, den eingangs genannten temperaturabhängigen Schalter der­ art weiterzubilden, daß er preiswert und einfach zu montieren ist, wobei vorzugsweise ein Austausch des Widerstandsteiles möglich sein soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei dem eingangs genannten Schalter dadurch gelöst, daß das Widerstandsteil senkrecht zu den Anschlußelektroden in den Isolationsträger eingesteckt wird, so daß es innen in dem Isolationsträger sitzt und von diesem gehalten wird.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst.

Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben nämlich erkannt, daß ein überraschend einfacher Schalter geschaffen wird, wenn das Widerstandsteil nicht sandwichartig zwischen den Anschluße­ lektroden oder auf einem gesonderten Träger neben dem Schalter angeordnet wird, sondern unmittelbar innen in dem Isolations­ träger gehalten ist. Der Schalter kann dann zunächst vollstän­ dig konfektioniert werden, bevor dann das Widerstandsteil nach­ träglich in den Isolationsträger eingesetzt wird. Wenn auf das Widerstandsteil verzichtet wird, fehlt dem Schalter die Selbst­ haltefunktion, was in vielen Anwendungsfällen jedoch ausrei­ chend ist.

Soll der Schalter dagegen mit einer Selbsthaltefunktion verse­ hen werden, so ist lediglich das Widerstandsteil einzustecken. Bei ein und demselben Grundschalter können jetzt wahlweise un­ terschiedliche Widerstandsteile eingesetzt werden, um unter­ schiedlichen Einsatzbedingungen bezüglich Betriebsstrom und An­ sprechtemperatur gerecht zu werden. Damit ergibt sich ein gro­ ßer Fertigungsvorteil, weil nämlich der Schalter als solches in großem Umfange vorgefertigt werden kann, so daß später nur noch die unterschiedlichen Widerstände zuzuführen sind. Diese Mög­ lichkeit hat auch schon der aus der eingangs erwähnten DE 43 36 564 A1 bekannte Schalter geboten, dort war die nachträgliche Montage des Widerstandsteiles jedoch sehr aufwendig. Die ein­ gangs weiter erwähnte DE-OS 21 13 388 eröffnet dagegen diese Teilfertigung des Schalters nicht, der im Inneren des Gehäuses zwischen den Anschlußelektroden eingeklemmte PTC-Widerstand mußte bereits während der Fertigung in richtiger Auslegung zu­ geführt werden.

Zusammenfassend bietet der neue Schalter also den Vorteil, daß der Grundschalter vorgefertigt und dann je nach Wahl mit einem Widerstand nachträglich versehen werden kann. Da auf diese Wei­ se der Grundschalter in einem einzigen Fertigungsgang in sehr viel größerer Stückzahl hergestellt werden kann, weil nämlich die Spezialisierung des Schalters erst nachträglich festgelegt wird, ergibt sich insgesamt auch eine Senkung der Produktions­ kosten, da die Losgröße bei der Fertigung des Grundschalters deutlich größer sein kann als bei dem gattungsbildenden Schal­ ter.

In einer Weiterbildung ist es dann bevorzugt, wenn die beiden Anschlußelektroden flächige Metallteile umfassen, die in einer Ebene angeordnet sind, und wenn das Widerstandsteil auf den Me­ tallteilen aufliegt.

Auch diese Maßnahme ist montagetechnisch von Vorteil, die elek­ trische Verbindung zwischen dem Widerstandsteil und den An­ schlußelektroden erfolgt durch die geometrische Anordnung des Widerstandsteiles auf den Anschlußelektroden, wo sie durch das Isolationsteil gehalten werden.

Weiter ist es bevorzugt, wenn die beiden Anschlußelektroden mit Kontaktenden versehen sind, die in Längsrichtung des Schalters hintereinander in einem Abstand angeordnet sind, und wenn das Widerstandsteil den Abstand überbrückt.

Auch diese Maßnahme ist montagetechnisch von Vorteil, denn sie ermöglicht z. B. ein temperaturabhängiges Schaltwerk, bei dem eine Bimetallfeder an dem einen Kontaktende befestigt ist und an ihrem anderen Ende einen beweglichen Gegenkontakt trägt, der mit einem an dem anderen Kontaktende befestigten, festen Gegen­ kontakt zusammenwirkt. Sozusagen geometrisch und elektrisch parallel zu dieser Bimetall-Feder wird dann das Widerstandsteil angeordnet.

Weiter ist es bevorzugt, wenn der Isolationsträger mit Vor­ sprüngen versehen ist, die das Widerstandsteil zwischen sich einklemmen und auf die Anschlußelektroden drücken.

Auch diese Maßnahme ist montagetechnisch von Vorteil, das Wi­ derstandsteil muß sozusagen nur von außen zwischen die Vor­ sprünge gedrückt werden, wo es dann durch deren Federwirkung gleichzeitig gehalten und auf die Anschlußelektroden gedrückt wird. Damit ist aber auch ein nachträglicher Austausch des Wi­ derstandsteiles möglich, was unter bestimmten Einsatzbedingun­ gen von Vorteil sein kann.

Allgemein ist es noch bevorzugt, wenn die eine Anschlußelek­ trode einen festen Gegenkontakt und die andere ein Bimetallteil trägt, an dessen freiem Ende ein mit dem festen Gegenkontakt zusammenwirkender beweglicher Gegenkontakt sitzt.

Bei dieser Maßnahme ist von Vorteil, daß ein technisch sehr einfaches Schaltwerk verwendet wird, bei dem der Betriebsstrom über das Bimetallteil selbst fließt, so daß auf ein weiteres Federteil verzichtet werden kann.

Weiter ist es noch bevorzugt, wenn das Widerstandsteil ein PTC-Block ist.

Hier ist montagetechnisch von Vorteil, daß ein leicht zu hand­ habender und leicht zu kontaktierender PTC-Block verwendet wird, dessen Außenflächen in bekannter Weise als Anschlüsse ausgebildet sein können.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der bei­ gefügten Zeichnung. Es versteht sich, daß die vorstehend ge­ nannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den jeweils angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dar­ gestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher er­ läutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen schematisch gezeigten tem­ peraturabhängigen Schalter mit gestrichelt angedeu­ teten Anschlußelektroden; und

Fig. 2 eine Schnittdarstellung des Schalters längs der Li­ nie II-II aus Fig. 1.

In Fig. 1 ist mit 10 ein temperaturabhängiger Schalter bezeich­ net, der einen Isolationsträger 11 umfaßt, an dem zwei in Fig. 1 gestrichelt gezeigte Anschlußelektroden 12, 13 befestigt sind. Die Anschlußelektrode 13 ist L-förmig und die Anschluß­ elektrode 12 Z-förmig ausgebildet, so daß sie mit ihren Kon­ taktenden 12a, 13a in der Längsachse des Schalters 10 aufeinan­ der zu weisen. In dem Isolationsträger 11 ist eine nach oben offene Öffnung 14 vorgesehen, in die die Kontaktenden 12a, 13a so hineinragen, daß sie von oben zugänglich sind.

Die beiden Anschlußelektroden 12, 13 umfassen flächige Metall­ teile, die in Fig. 1 links neben dem Schalter 10 nebeneinander und im Bereich der Öffnung 14 in Längsrichtung des Schalters 10 hintereinander in einer bei 15 angedeuteten Ebene angeordnet sind. Die beiden Kontaktenden 12a, 13a weisen zueinander in Längsrichtung des Schalters 10 einen bei 16 angedeuteten Ab­ stand auf.

Über ihre außerhalb des Isolationsträgers 11 liegenden Außenan­ schlüsse 17a, 17b werden die Anschlußelektroden 12, 13 und da­ mit der Schalter 10 elektrisch an ein zu schützendes Gerät an­ geschlossen.

Auf den Anschlußelektroden 12, 13 oder genauer auf ihren Kon­ taktenden 12a, 13a liegt ein Widerstandsteil 18 auf, das in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein PTC-Block 19 ist, der den Ab­ stand 16 überbrückt.

In der Öffnung 14 weist der Isolationsträger 11 zwei sichelför­ mige Vorsprünge 21, 22 auf, die sich senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1, also in der Zeichenebene der Fig. 2 erstrecken. Die Vorsprünge 21, 22 klemmen zwischen sich den PTC-Block 19 ein und übergreifen diesen jeweils mit einem verjüngten Quervor­ sprung 23, 24, wodurch der PTC-Block 19 auf die Anschlußelek­ troden 12, 13 gedrückt wird. Der PTC-Block 19 wird in Fig. 1 von oben zwischen die Vorsprünge 21, 22 gedrückt, die nach au­ ßen ausfedern, so daß der PTC-Block 19 auf den Kontaktenden 12a, 13a zu liegen kommt, wobei die Quervorsprünge 23, 24 den PTC-Block 19 in Fig. 2 nach unten drücken, so daß ein guter elektrischer Kontakt zu den Anschlußelektroden 12, 13 herge­ stellt wird.

In der Schnittdarstellung der Fig. 2 ist zu erkennen, daß in dem Isolationsträger 11 unterhalb der Öffnung 14 ein Hohlraum 26 vorgesehen ist, in dem ein temperaturabhängiges Schaltwerk 27 angeordnet ist. In diesen Hohlraum ragt von links das Kon­ taktende 12a sowie von rechts das Kontaktende 13a hinein. Die Anschlußelektrode 12 trägt dort an ihrem Kontaktende 12a einen festen Gegenkontakt 28, der mit einem beweglichen Gegenkontakt 29 zusammenarbeitet, der an einem freien Ende einer Bime­ tall-Feder 31 angeordnet ist. An ihrem anderen Ende 32 ist die Bime­ tall-Feder 31 mit einem abgekröpften Teil 33 der Anschlußelek­ trode 13 verbunden.

In der in Fig. 2 gezeigten Stellung befindet sich die Bime­ tall-Feder 31 in ihrer Tieftemperaturstellung, in der sie den beweg­ lichen Gegenkontakt 29 gegen den festen Gegenkontakt 28 drückt, so daß eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Anschlußelektroden 12, 13 hergestellt wird. Mit seinen An­ schlußelektroden 12, 13 wird der Schalter 10 in Reihe mit einem zu schützenden elektrischen Gerät in einen elektrischen Strom­ kreis geschaltet, wobei der Betriebsstrom des Gerätes über die Anschlußelektroden 12, 13 sowie die Bimetall-Feder 31 geführt wird. Erhöht sich jetzt die Temperatur des Schalters 10 und da­ mit der Bimetall-Feder 31 über die Schalttemperatur hinaus, so hebt die Bimetall-Feder 31 den beweglichen Gegenkontakt 29 von dem festen Gegenkontakt 28 ab, wodurch der Stromkreis unterbro­ chen wird, so daß das geschützte Gerät abgeschaltet wird.

Ein Reststrom fließt jedoch noch durch den PTC-Block 19, der elektrisch parallel zu dem Schaltwerk 27 angeordnet ist. Der durch den PTC-Block 19 fließende Reststrom erhöht die Tempera­ tur unmittelbar oberhalb der Bimetall-Feder 31, so daß dieser auf oberhalb ihrer Schalttemperatur gehalten wird und der Schalter 10 sich nicht selbsttätig wieder schließen kann. Erst nachdem die Stromzufuhr unterbrochen wurde, kühlt sich der PTC-Block 19 und damit auch die Bimetall-Feder 31 soweit ab, daß das Schaltwerk 27 wieder schließen kann.

Der PTC-Block 19 kann dabei von seinem Widerstandswert her un­ terschiedlich ausgelegt sein, wodurch unterschiedliche Schalt­ temperaturen erhalten werden können. Dazu ist es lediglich er­ forderlich, unterschiedliche PTC-Blöcke 19 zwischen die federn­ den Vorsprünge 21, 22 sowie die Anschlußelektroden 12, 13 in der Öffnung 14 anzuordnen.

Claims (6)

1. Temperaturabhängiger Schalter mit zwei an einem Isolations­ träger (11) befestigten Anschlußelektroden (12, 13), einem Schaltwerk (27), das in Abhängigkeit von seiner Temperatur eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden An­ schlußelektroden (12, 13) herstellt, sowie einem Wider­ standsteil (18), das elektrisch parallel zu dem Schaltwerk (27) mit den beiden Anschlußelektroden verbunden ist, da­ durch gekennzeichnet, daß das Widerstandsteil (18) senk­ recht zu den Anschlußelektroden (12, 13) in den Isolations­ träger (11) eingesteckt wird, so daß es innen in dem Isola­ tionsträger (11) sitzt und von diesem gehalten wird.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anschlußelektroden (12, 13) flächige Metallteile um­ fassen, die in einer Ebene (15) angeordnet sind, und daß das Widerstandsteil (18) auf den Metallteilen aufliegt.

3. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anschlußelektroden (12, 13) mit Kontaktenden (12a, 13a) versehen sind, die in Längsrichtung des Schalters (10) hintereinander in einem Abstand (16) angeordnet sind, und daß das Widerstandsteil (18) den Abstand (16) überbrückt.

4. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Isolationsträger (11) mit federnden Vor­ sprüngen (21, 22) versehen ist, die das Widerstandsteil (18) zwischen sich einklemmen und auf die Anschlußelektro­ den (12, 13) drücken.

5. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die eine Anschlußelektrode (12) einen festen Gegenkontakt (28) und die andere Anschlußelektrode (13) ein Bimetallteil (31) trägt, an dessen freiem Ende ein mit dem festen Gegenkontakt (28) zusammenwirkender beweglicher Ge­ genkontakt (29) sitzt.

6. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Widerstandsteil (18) ein PTC-Block 19 ist.