DE2121802A1 - Temperaturwaechter - Google Patents

Description

Deutsches Patentamt München 29.4.1971

Patentanmeldung t Temperaturwächter
Erfinder t Peter Hofsaß, Pforzheim

uie hier zur Anmeldung vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Temperaturwächter in kleinster Ausführung von ca. 2,ο mm Höhe und 9»o mm mirchmesser mit einer runden, kalottenförmigen Thermo— Bimetall—Schnappscheibe mit Mittelloch als Temperaturmeßglied. a Die bei geschlossenen Kontakten und hier auch bei jeder auftretenden Zwischentemperatur mechanisch und elektrisch vollkommen unbelastete Bimetall-Scheibe kann sich mit ihrem Umfang vollkommen frei in einer Kingnut, gebildet von einem Gehäuse, dessen Isolation und einem Deckel bewegen. Der eigentliche Kontaktdruck wird durch eine ebenfalls runde, kalottenförmige Metall-Schnappscheibe erreicht.

Bei allen hisher bekannten Temperaturwäohtern tragen die gewölbten Thermo—Bimetall—Schnappscheiben einen oder mehrere durch Verschweißen, Vernieten oder Verlöten angebrachte Kontakte, wodurch die Thermo-Bimetall-Schnappscheibe zusätzlich jede Bewegung beeinflussende Spannungen erhält. Die Thermo—Bimetall—Schnappsoheibe dient ^ dazu außerdem der elektrischen Energieübertragung und muß somit einer dauernden Beanspruchung unterworfen sein, um überhaupt erst einen gewissen Kontaktdruck zu erzeugen, oder sie ist zusätzlich mit einer sogenannten Strombrücke, die aber die Bimetall—Scheibe keinesfalls von der Erzeugung eines Kontaktdruckes entlastet, die aber mit der Bimetall—Schnappsoheibe durch einen Kontaktniet fest verbunden ist und somit jeder Lageveränderung der Bimetall—Schnapp» scheibe folgen muß, wodurch zusätzlich eine nachteilige Beeinflussung der der Bimetall-Schnappscheibe eigenen Charakteristiken hinzukommt, verbunden.

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Ermüdungserscheinungen, durch diese dauernd anstehenden Beanspruchungen bedingt, die unter anderem eine Veränderung der Ansprecht emperatür verursachen, bleiben nicht aus. Dieser Kontakt» druck, hervorgerufen durch die sogenannte Vorspannung, die die Schleichphase der Bimetall-Schnappscheibe unterdrücken soll, vers· ringert sich bei Annäherung an die Umschnapptemperatur der Bimetall—Scheibe, wodurch die Uhftrakteristiken des Stromkreises, wie Erhöhung des Übergangswiderstandes und die damit ungewollte Wärmeentwicklung an den Kontakten - wobei die Festkontakte in Isolierstoffe eingefügt sind und durch diese ungewollte Wärmeentwicklung der Isolierstoff übermäßig erhitzt und beschädigt werden kann — gestört und nachteilig verändert werden, ein einwandfreies Schalten nicht erreicht werden kann und außerdem die Lebenserwartung eines derartigen Schalters unter den aufgeführten Gesichtspunkten beeinträchtigt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Tem— peraturwächter mit kleinsten Abmessungen für elektrische Geräte, unter Vermeidung der vorgenannten Mängel in einfachster Weise und dennoch raumsparend herzustellen.

liie Erfindung weist eine an sich bekannte runde, kalottenförmige Thermo-Bimetall-Schnappscheibe mit Mittelloch auf, die bis zum Erreichen der oberen Umschnappt emperatur sich vollkommen unbelastet, ohne Unterdrückung der Schleichphase, entsprechend den inneren Kräften, hervorgerufen durch eine Wärmezufuhr oder eine Wärmeabfuhr, frei ausbiegen kann und die dann in der stets reproduzierbaren Schnapphase, wo sie die größte Energie aufweist, auf den Kontakt und die metallene Sohnappscheibe trifft, wobei die Isolierscheibe das Gegenlager herstellt und dieses Kontakt syst em dann in die Gegenlage springen läßt, wodurch der Stromkreis geöffnet wird.

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Deutsches Patentamt München 29.4.1971

JJ ab ei muß die Bimetall-Scheibe - der Schnappeffekt ermöglicht dieses — die Federkraft der metallenen Schnappsoheibe überwinden, wobei diese Kraft dann solange ansteht, bis die Bimetall—Scheibe durch ein Nachlassen der inneren Kräfte aufgrund einer entsprechenden Wärmeabfuhr des gesamten Schaltgerätes durch die metallene Schnappscheibe wieder in die Ausgangslage gebracht und der Stromkreis wieder geschlossen wird.

zu übertragende und zu schaltende elektrische Leistung wird bei der hier vorliegenden Erfindung überhaupt nicht durch dem mittleren (Querschnitt der Bimetall-Scheibe — deren Schalttemperatur unter anderem von der Materialstärke abhängig ist -, sondern sie wird durch die Größe des Kontaktes und den querschnitt der metallenen Schnappscheibe bestimmt, wodurch die elektrische Leistung keinen Einfluß auf die jedem der gefertigten Temperaturwächter eigene Schalttemperatur nimmt} der Temperaturwächter ist somit kurzschlußfest. Nach dem Führen eines direkten Kurzschlusses behält der Temperaturwächter seine volle Funktionsfähigkeit.

Bin Beispiel der Ausführung«form zeigt die beiliegende Zeichnung: Abb. 1 zeigt den Temperaturwächter in geschlossenem, Abb. 2 denselben in geöffnetem Zustand, Abb. 'J denselben im Maßstab ItI

Alle Funktionsteile des Temperaturwächters befinden sich in einem zylindrischen Gehäuse 1, dessen Innenraum von einem elektrisch leitenden Deckel J aus z.B. auf der Innenseite Ja. silberplattiertem Metall oder ähnlichem mit KontaktmaterL al versehen elektrisch leitfähigem Material verschlossen wird. Das Schaltwerk selbst besteht aus einer runden, kalottenförmig metallenen Schnappsoheibe k mit

Mittelloch, die auf dem Umfang la des Gehäuses 1 aufliegt, einem mit einem Ring 6b zur Fixierung versehenen Kontaktes 6 und der darin

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eingelegten runden, kalottenförmigen Thermb-Bimetall-Schnappscheibe mit Mittelloch. Das Gehäuse 1 ist durch die runde Isolierscheibe mit Mittelloch von dem Deckel 3 galvanisch getrennt. Durch das Mittelloch 2b der Isolierscheibe 2 wird die Kontaktverbindung der beiden Pole hergestellt. Die elektrische Energie wird dabei über das Gehäuse 1, der auf dessen Umfang la mit ihrem äußeren Rand aufliegenden metallenen Schnappscheibe 4 und über den Kontakt 6 - durch den die Schnappscheibe 4 erst vorgespannt ist - auf die Gegenkontaktfläche 3a geführt. Diese Gegenkontaktfläche 3a ist ein Teil des Deckels 3» der durch seine große Oberfläche die auftretende Kontaktwärme schnellstens aufnehmen und günstigst ableiten kann, wodurch der Einfluß dieser Wärme auf die Thenno-Bimetall-Schnappscheibe stark eingeschränkt wird. Ebenfalls wird durch die große Kontaktfläche und der damit verbundenen schnellen Wärmeableitung des Deckels 3 kein Isolierstoff - wie dieses bei in Isolierstoffen eingesetzten Kontaktnieten der Fall ist - durch zu hoho Kontakt-Wärme übermäßig erhitzt und beschädigt.

Die tatsächliche, den Temperaturwachter öffnende Schalt temperatur wird durch nichts beeinflußt. Sie ist die Uinschnappteniperatur der freien Thermo—Bimetall—Schnappscheibe, die wahrend des Umschnappens— Vorganges beim Erreichen der oberen Schnapptemperatur ihren Kraft— Schluß an dem Umfang 2a der Isolierscheibe 2 und dem Ring 6b des Kontaktes 6, der lediglich zwischen den beiden Schnappscheiben fest fixiert eingelegt ist, findet. Somit ist auch gewährleistet, daß der Übergangswiderstand stets gleich bleibt und sich nicht bei steigender Temperatur erhöht. Die Anschlußleitungen werden durch Klemmen, Schweißen, Löten oder ähnlichem an dem Gehäuse 1 und dem Deckel 3 angebracht.

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Claims (1)

1. Deutsches Patentamt München 29.4.1971

   Schutzansprüche

   emperaturwächter zum Schutz für Geräte aller Art vor gefährlichen Temperaturen, mit einer runden, kalottenförmigen Thermo-Bimetall-Schnappscheibe 5 mit Mittelloch,

   dadurch gekennzeichnet, daß eine metallene, runde, kalottenförmige Schnappscheibe 4 mit Mittelloch und einer definierten Kraft durch eine Thermo—Bimetall—Schnappscheibe 5 nur dann beaufschlagt und in die Gegenlage gedrückt wird, wenn die Thermo—Bimetall—Scheibe , die obere Umschnapptemperatur erreicht hat. ™

   2) Temperaturwächter nach Anspruch 1

   dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt 6 zwischen der Bimetall-Scheibe 5 und der Schnappscheibe 4 durch die jeweiligen Mittel— löcher geführt und gehalten wird, wobei der Kontakt 6 über dessen Anlagefläche Ja (Gegenkontaktfläche) und der Auflageumfang la der metallenen Schnappscheibe 4 eine Vorspannung erteilen» Diese Vorspannung der metallenen Schnappscheibe ist gleichzeitig der Kontaktdruck und ist unabhängig von der jeweils vorhandenen Temperatur konstant.

   j) Temperaturwächter nach Anspruch 1 und 2 ™

   dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt 6 weder in die Thermo-Bimetall-Schnappscheibe 5 noch in die metallene Schnappscheibe 4 eingenietet, verschweißt oder anderweitig befestigt ist. Dadurch bedingt wird keine der beiden Schnappscheiben durch zusätzliche Spannungen und in ihren Bewegungen beeinflußt.

   4) Temperaturwäohter nach Anspruch 1 bis J

   dadurch gekennzeichnet, daß die metallene Schnappscheibe 4 selbst erst die elektrische Energieübertragung über das Gehäuse 1, den Deckel J und den Kontakt 6 ermöglicht, ohne die strom empfindliche

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   Deutsches Patentamt München

   29.h.1971

   Thermo—Bimetall-Schnappscheibe 5 elektrisch zu belasten« die sich frei ihren inneren Kräften folgend innerhalb eines Zwischenraumes des Gehäuses 1, dem Deckel 3 und deren Isolierscheibe 2, ent» sprechend jeder Wärmezufuhr und Wärmeabfuhr, bis zur eigentlichen Schnapphase bewegen kann. Erst wenn die eigentliche Schnapp tempera tür erreicht ist, befördert die Bimetall—Scheibe 5 in Form einer Momentabschaltung die metallene Schnappscheibe 4, zwischen denen der Kontakt 6 gehalten wird, in die Gegenlage. Dabei verbleibt die Bimetall-Scheibe 5 in dieser Lage mit geöffnetem Kontakt solange, bis die Kraft der Bimetall—Scheibe durch die Wärmeabfuhr so stark nachläßt, daß ein Umschnappen in die Aus gangs lage — durch die gespannte metallene Schnappscheibe k bewirkt — eintritt.

   5) Temperaturwächter nach Anspruch 1 bis k

   dadurch gekennzeichnet, daß Gehäuse 1 und ueckel '} mit der Isolierscheibe Z als Zwischenlage durch ein Umbördeln fest miteinander verbunden sind.

   6) Temperaturwächter nach Anspruch 1 bis 5

   dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäuse 1 und an dem Deckel J die Anschlußfahnen Ib und Jb seitlich angebracht und zueinander versetzt angeordnet sind, in die die Anschlußleitungen ei geklemmt sind, wodurch «in guter elektrischer Kontakt auch bei erhöhten Temperaturen gewährleistet ist, um das kritische Verhalten einer Lötverbindung durch die Rekristallisation der Lote, die durch thermische Belastungen noch beschleunigt wird, abzustellen und somit eine dauernde Zugentlastung zu erzielen»

   7) Temperaturwächter nach Anspruch 1 bis 6

   dadurch gekennzeichnet, daß bei Druckeinwirkungen von außen auf das Gehäuse 1 und den Deckel 'J durch die freie Lage der Thermo— Bimetall—Sehnappscheibe 5 keine Veränderungen der S ehalt temper a tür en

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   Deutsches Patentamt München

   29.4.1971

   und der WiderstandsCharakteristiken aufgrund einer zusätzlichen Vorspannung möglich sind.

   8) Temperaturwächter nach Anspruch 1 bis 7

   dadurch gekennzeichnet, daß durch Verkapseln mit entsprechend wärmebeständigen Harzen (Wirbelsintern, Tauchen u.a.) das Schaltgerät vor Eindringen störender Stoffe geschützt und gleichzeitig isoliert wild.

   Hinzugezogene Fundstelleni Deutsche Patentschriften JlJo/oj3

   II50 1J8 / Io9h Ö47 / UjJ k5o / 1150 1J9 / 977 I87 / 971 3^o / 892 468

   Deutsch« Auslegcschrift J2o7 US Patent 28lo okl

   ζ ei'. Patent Jo j kjo

   Pforzheim, den 29. April 197I

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