DE2137285B2

DE2137285B2 - Selbsttätige Sicherheitsschaltung zur Überwachung des Leistungsschaltgliedes eines elektrischen Stromverbrauchers

Info

Publication number: DE2137285B2
Application number: DE2137285A
Authority: DE
Inventors: Karl 7291 Lossburg Hehl
Original assignee: Arburg Maschinenfabrik Hehl and Soehne
Current assignee: Arburg GmbH and Co KG
Priority date: 1970-04-11
Filing date: 1971-07-26
Publication date: 1979-08-16
Also published as: FR2147233A2; NL7209719A; DE2137285C3; FR2147233B2; US3794811A; CH551708A; DE2137285A1

Description

ι ^r> Die Erfindung bezieht sich auf eine Weiterbildung der in der Hauptanmeldung P 20 17 422.5 geschützten Erfindung.

Gegenstand der Hauptanmeldung ist eine selbsttätige Sicherheitsschaltung zur Überwachung des Leistungsschaltgliedes eines elektrischen Stromverbrauchers zur Verhinderung von Schaden, die durch ein Versagen des den i iauptstromkreis beherrschenden Leistungsschaltgliedes beim Trennen des Hauptstromkreises entstehen, bei welcher ein mit dem Leistungsschaltglied elektrisch

>i oder mechanisch verbundenes Hilfsschaltglied und eine elektrische Verbindung zwischen der zum elektrischen Stromverbraucher führenden Hauptstromleitung und dem Öffnungskontakt des Hilfsschaltgliedes sowie eine mit diesem Öffnungskontakt elektrisch verbundene

i'· Einrichtung vorgesehen ist, die den Hauptstromkreis trennt, wenn sie dem Strom des Hauptstromkreises unterworfen ist, wobei der Temperatur-Sollwert des Stromverbrauchers in Form eines beheizten Körpers durch den Verstärker eines elektronischen Temperatur-

<"■ reglers gesteuert ist, dessen Ausgangskontakt gleichzeitig der Öffnungskontakt eines das Hüfsschaltglied bildenden Relais ist und die mit dem Öffnungskontakt des Hilfsschaltgliedes elektrisch verbundene Einrichtung auf chemischer Basis arbeitet und wenigstens ein

■"' Widerstandsheizelement sowie ein ii.it dem Heizelement in thermischem Kontakt befindliches, aufheizbares Schaltelement hat, das den Hauptstromkreis bei Überschreiten einer vorbestimmten Eigentemperatur trennt.

·'"' Beim Gegenstand der Hauptanmeldung ist das aufheizbare Schaltelement von zwei diametral gelegenen Widerstandsheizelementen flankiert. Bei einer solchen Ausbildung kann es vorkommen, daß insbesondere bei auftretenden Schäden das Widerstandsheizele-

">" ment in elektrische Verbindung mit dem Schaltelement, das üblicherweise als Schmelzpille ausgebildet ist, und damit der Widerstandskreis in Verbindung mit dem Betriebsstromkreis kommt. Ein solcher Kurzschluß bedeutet in aller Regel die Zerstörung des Verstärkers

*" der Sicherheitsschaltung und eine Beschädigung der Leiterplatte, auf welcher das Widerstandsheizelement und das Schaltelement angeordnet sind. Um diesen Gefahren zu begegnen, ist man dazu übergegangen, das Schaltelement, also im vorliegender. Fall die Schmelzpil-

^h" Ie, durch eine Mantelbeschichtung mit Kunststoff zusätzlich zu isolieren. Eine solche zusätzliche Isolierung hat jedoch den Nachteil, daß die Grenztemperatur, bei welcher die Abschaltung erfolgt, nicht mehr so exakt reproduzierbar ist, wie dies ohne Isolierung der Fall ist.

"'· Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Sicherheitsschaltung gemäß der Hauptanmeldung derart weiterzubilden, daß ein Kurzschluß im oben erörterten Sinne ausgeschlossen und die vorbestimmte

Grenztemperatur, bei welcher die Sicherheitsschaltung abschaltet, genau reproduzierbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Widerstandsheizelement durch eine das Schaltelement konzentrisch umschließende Spule eines Widerstandsdrahtes und durch eine die Spule tragende, koaxial zum Schaltelement angeordnete Trägerhülse gebildet ist.

Zweckmäßigerweise ist das Schaltelement eine radialsymmetriscfca und wenigstens im Mittelabschnitt zylindrisch gestaltete Schmelzpille, die von der zylindrischen Innen wandung der durch einen Keramikkörper gebildeten Trägerhülse satt umschlossen ist

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel erläutert. Es zeigt

F i g. 1 das Widerstandsheizelement der Vorrichtung im Längsschnitt,

F i g. 2 die Anordnung gemäß F i g. 1 in Stirnansicht,

Fig.3 das auf einer Leiterplatte montierte Widerstandsheizelement gemäß Fig. 1 mit Anschlußsäulen für die Schmelzpille teilweise im Längsschnitt,

F i g. 4 eine Slirnansichi der Anordnung gemäß F i g. 3 ohne die Anschlußsäulen,

Fig.5 die Anordnung gemäß Fig.3 und 4 in Draufsicht teilweise im Längsschnitt,

Fig.6 die Sicherheitsschaltung in schematischer Darstellung mit einem elektronischen Leistungsschaltglied und

F i g. 7 das Schaltbild der Sicherheitsschaltung gemäß F i g. 6.

Im Ausführungsbeispiel wird der Körper 9 von einem elektronischen Regelgerät auf einer bestimmten Solltemperatur gehalten. Bestandteil des Temperaturregelgerätes ist ein den Sollwert am beheizten Körper überwachender Verstärker 8. Dieser steuert ein Relais 7, 12 das zusammen mit dem Verstärker 8 den Verstärkerstromkreis bildet. Je nachdem, ob am beheizten Körper der Sollwert über- oder unterschritten wird, schaltet das Relais 7 mit Hilfe seines Kontaktes 12 das Leistungsschaltglied 6 ein oder aus, das seinerseits den mit einer Schaltung versehenen Hauptstromkreis beherrscht Das vom Relais 7, 12 über den Widerstand 5 angesteuerte elektronische Laistungsschaltglicd liegt unmittelbar im Hauptstromkreis 11. Wesentlicher Bestandteil der Sicherheitsschaltung ist eine elektrische Verbindung 14 zwischen dem Hauptstromkreis und dem Öffnungskontakt 12 des Relais 7 sowie eine im Hauptstromkreis liegende Einrichtung 2, 3,21,29.25,90,100, die mit dem Öffnungskontakt 12 des Relais 7 über eine Leitung 15 elektrisch verbunden ist. Die Einrichtung umfaßt ein Widerstandsheizelement 3, 21 und ein mit diesem Widerstandsheizelement in thermischem Kontakt befindliches, aufheizbares, z. 8. auf chemischer Basis arbeitendes Schaltelement (Schmelzpille 2). Wie aus F i g. 1 ersichtlich, ist das Widerstandsheizelement 3,21 durch eine das Schaltelement konzentrisch umschließende Spule 3 eines Widerstandsdrahtes und durch eine die Spule aufneh-

ϊ mende, aus einem Keramikkörper 21 bestehende Trägerhülse gebildet Die Trägerhülse liegt koaxial zu dem radialsymmetrischen Schaltelement Dieses Schaltelement ist wenigstens im Mittelabschnitt zylindrisch gestaltet und arbeitet als Schmelzpille auf chemischer

ίο Basis. Die Schmelzpille 2 ist von der zylindrischen Innenwandung der durch einen Keramikkörper gebildeten Trägerhülse (Keramikkörper 21) umschlossen. Die das Widerstandsheizelement heizende Spule 3 ist durch eine einzige Wicklung gebildet und in einer entsprechenden Vertiefung im Mantel des Keramikkörpers 21 angeordnet Der von einer keramischen Schutzhülse 29 umschlossene Keramikkörper 21 ist mittels Schellen mit einer als gedruckte Schaltung ausgebildeten Leiterplatte 27 verbunden. Die Leiterplatte ist sowohl Bestandteil

»ο des Stromkreises des Widerstandsheizelementes 3, 21 als auch Bestandteil des Betriebsstr'. iikreises 11. Im Keramikkörper 21 sind Axiainuten 20 füi dsn Eingangsund Ausgangsabschnitt des Widerstandsdrahtes 3', 3" eingeformt Der Eingangsabschnitt 3' bzw. der Ausgangsabschnitt 3" des Widerstandsdrahtes ist mittels Befestiguvgsschellen 25 mit der Leiterplatte 7 elektrisch und mechanisch verbunden, die das aus Widerstandsheizelement 3, 21, Schmelzpille 2 und Schutzhülse 29 bestehende Aggregat tragen. Die Anschlüsse 18' und 18" für die Schmelzpiile gehen über Schlußsäulen 90,100. Diese nehmen die Anschlüsse 18', 18" mittels Klemmverbindung auf. Der eine Anschluß 100 ist in einer Ebene angeordnet, welche die Achse der Schmelzpille 2 schneidet Der andere Anschluß 90 liegt

J5 außerhalb dieser Ebene, um die Montage bzw. Demontage der Schmelzpille in der Trägerhülse zu erleichtern.

Wird das Leistungsschaltglied 6 durch einen Defekt leitend, wobei das Hilfsrelais 7 abgeschaltet bleili, so wird eine Phase des Hauptstrorrikreiscs über die Leitung 14, den Öffnungskontakt 12, das Relais 7 und die Leitui.g 15 an das Widerstandsheizelement 3,21 gelegt. Das Widerstandsheizelement heizt das Schaltelement (Schmelzpille 2) auf, bis dieses die vorbestimmte

Grenztemperatur überschreitet. Infolge dieser Überschreitung wird der Hauptstrornkreis getrennt und damit der Stromfluß für den elektrischen Stromverbraucher unterbrochen. Die zur Schmelzpille konzentrische Auflagerung des Widerstandsheizdrahtes bietet eine

w absolute Sicherheit gegen Kurzschluß. Zudem ist jetzt keine Lötung der Schmelzpille 2 mehr erforderlich. Die Schmelzpille umfaßt eine im Leiterweg liegende thermolabile Substanz.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Selbsttätige Sicherheitsschaltung zur Überwachung des Leistungsschaltgliedes eines elektrischen Stromverbrauchers zur Verhinderung von Schaden, die durch ein Versagen des den Hauptstromkreis beherrschenden Leistungsschaltgliedes beim Trennen des Hauptstromkreises entstehen, bei welcher ein mit dem Leistungsschaltglied elektrisch oder mechanisch verbundenes Hilfsschaltglied und eine elektrische Verbindung zwischen der zum elektrischen Stromverbraucher führenden Hauptstromleitung und dem Öffnungskontakt des Hilfsschaltgliedes sowie eine mit diesem Öffpungskontakt elektrisch verbundene Einrichtung vorgesehen ist, die den Hauptstromkreis trennt, wenn sie dem Strom des Hauptstromkreises unterworfen ist, wobei der Temperatur-Sollwert des Stromverbrauchers in Form eines beheizten Körpers durch den Verstärker eines elektronischen Temperaturreglers gesteuert ist, dessen Ausgangjkontakt gleichzeitig der Öffnungskontakt eines das Hilfsschaliglicd bildenden Relais irt und die mit dem Öffnungskontakt des Hilfsschaltgliedes elektrisch verbundene Einrichtung auf chemischer Basis arbeitet und wenigstens ein Widerstandheizelement sowie ein mit dem Heizelement in thermischem Kontakt befindliches, aufheizbares Schaltelement hat, das den Hauptstromkreis bei Überschreiten einer vorbestimmten Eigentemperatur trennt, nach Hauptanmeldung 20 17 422.5, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsheizelemc-U (3, 21) durch eine das Schaltelement (Schmelzpille 2) konzentrisch umschließende Spule (3) eines Widersta.idsdrahtes und durch eine die Spule tragende, koaxial' zur" Schaltelement (Schmelzpille 2) angeordnete Trägerhülse (Keramikkörper 21) gebildet ist.

2. Sicherheitsschaltung nach Anspruch I dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelemem eine radialsymmetrische und wenigstens im Mittelabschnitt zylindrisch gestaltete Schmelzpiile (2) ist, die von der zylindrischen Innenwandung der durch einen Keramikkörper gebildeten Trägerhülse (Keramikkörper 21) umschlossen ist.

3. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das Widerstandshcizelement (3, 21) bildende Spule (3) durch eine einzige Wicklung gebildet und in einer entsprechenden Vertiefung im Mantel des Keramikkörpers (21) angeordnet ist.

4. Sicherheitsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von einer Schulzhülse (29) umschlossene Trägerhülse (Keramikkörper 21) mittels Befestigiingsschellen (25) mit einer als gedruckte Schaltung ausgebildeten Leiterplatte (27) verbunden ist, die sowohl Bestandteil des Stromkreises des Widerstandshcizelemcntcs (3, 21) als auch Bestandteil des Betriebsslromkreises ist.

5. Sichc-rheitsschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Keramikkörper (21) Axialnuten (20) für den Eingangs-und Ausgangsabschnitt (3', 3") des Widerstandsdrahtes eingeformt sind.

6. Sicherhcitsschaitung nach Anspruch ">, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangsabschnitt bzw. Ausgangsabschnitt des Widerstandsdrahtes über die Bcfcstigungsschcllcn (25) mit der Leiterplatte (27)

verbunden ist, die das aus Widerstandsheizelement (3. 21), Schmelzpille (2) und Schutzhülse (29) bestehende Aggregat umschließen.

7. SicherheitEschaltung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, gekennzeichnet durch mit der Leiterplatte (27) verlötete Anschlußsäulen (90, 100) als elektrische Leiter, welche die Anschlüsse (18', 18") der Schmelzpille (2) mittels Klemmverbindung aufnehmen und in einer Ebene angeordnet sind, welche die Achse der Schmelzpille (2) schneidet