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Thermische Sicherung.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine thermische Sicherung, die als
Schutzvorrichtung innerhalb elektrischer Geräte in einen Stromkreis geschaltet ist,
um diesen bei unzulässigem Temperaturanstieg zu unterbrechen. Sie findet z.B. Verwendung
in Motoren, Transformatoren und anderen Geräten, wo ein aufgetretener Fehler eine
stetige Wärmeentwicklung hervorrufen kann, so daß durch die Schutzvorrichtung das
Gerät vollkommen bzw.
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der vom Schaden betroffene Geräteteil abgeschaltet wird.
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Derartige Sicherungen sind an sich bekannt. Ihre Wirkung beruht im
allgemeinen in der Anordnung eines einen festen Körper bildenden Schmelzelements
mit beliebig vorbestimmbarem Schmelzpunkt aus elektrisch leitendem oder nichtleitendem
Stof-f, das beim Aufkommen der Schmelztemperatur von der festen in die flüssige
Form übergeht und damit bewegungsfrei wird.
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Allein durch das Weg-fließen oder Verformen des geschmolzenen Elements
kann eine Unterbrechung des Strompfades erreicht werden, in den die Sicherung geschaltet
ist. Doch wird bei Sicherungen mit umfangreicherem Aufbau das Wegfließen durch einen
Federmechanismus unterstützt und beschleunigt, der zugleich mit wenigstens einem
zusätzlichen, beweglich angeordneten Kontaktteil in Verbindung steht, so daß die
Strompfadunterbrechung mittels dieses Kontaktteiles momentartig herbeigeführt wird.
Hier steht das Schmelzelement von vornherein, also auch in der i festen Zustand
verharrenden Zeit vor dem Abschalten, unter Federdruck. Wenn auch dabei gegenüber
der federlosen Ausführung eine günstigere Abschaltfunktion erreicht wird, so ist
doch der Aufbau wegen der erforderlichen Federn, beweglichen Druck- und Schleifkontakte
ungleich höher.
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Während bei der erstgenannten Ausführungsart das Schmelzelement als
abschaltendes Glied selbst im Stromkreis liegen und demzufolge aus elektrisch leitendem
Stoff, also aus Metall oder einer Metallegierung8 bestehen muß, braucht bei der
anderen Ausführungsart das Schmelzelement nicht unbedingt stromdurchflossen zu sein
und kann daher aus einem elektrisch nicht leitenden Stoff bestehen. Das ist insofern
vorteilhaft, als keine Vorkehrungen zu treffen sind, das sonst wegfließende bzw.
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durch Federdruck wegspritzende flüssige Metall so innerhalb der Sicherung
aufzufangen, daß eine erneute Überbrückung oder Kurzschließung der Unterbrechungsstelle
auch auf anderem Weg ausgeschlossen bleibt.
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An thermische Sicherungen dieser Art werden aber auch hinsichtlich
der Unterbringung und der Wirtschaftlichkeit weitreichende Forderungen gestellt.
Da sie auch in verhältnimäßig kleinen Geräten verwendet werden, sind leichte Einbaumöglichkeit
und geringer Raumbedarf von Bedeutung, zumal als günstige Voraussetzung. für die
Schutzwirkung anzusehen ist, wenn der Einbauort unmittelbar im Bereich der größten
Wärmeentwicklung erfolgen kanne der bei den oben genannten Geräten besonders die
Spulenwicklung ist. Da andererseits die Sicherungen nach dem Abschaltem keiner neuen
Verwendung zugeführt werden sollen, ist anzustreben, den Aufbau aus Gründen der
Wirtschaftlichkeit mit möglichst geringem Aufwand auszuführen. Schließlich besteht
die Forderung, gegenüber den bekannten Arten den Umhüllungskörper der Sicherung
nicht in die Strombahn einzubeziehen, um den Einbau in die Geräte ohne zusätzliche
Isolierteile zu ermöglichen Der Erfindung ist die Aufgabe zugrunde gelegt, eine
thermieche Sicherung unter Benutzung eines Schmelzelements aus elektrisch nicht
leitendem Stoff zu schaffen, die die vorgenannten Forderungen erfüllt.
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Die Lösung besteht darin, daß eine lose angeordnete Feder unter Herbeiführung
einer Vorspannung durch das im festen Zustand befindliche Schmelzelement mit beiden
Federenden zwei durch einen Isolierstoffsockel geführte Stromleiter kontaktgebend
überbrückt.
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Diese Anordnung ist durch eine Abdeckkappe vervollständigt, in der
das ebenfalls lose eingelegte Schmelzelement in seiner vorgesehenen Lage gehalten
wird. Durch das Aufsetzen der Kappe auf den Sockel drückt das Schmelzelement derart
auf die Feder, daß diese die Stromleiter unter Vorspannung überbrückt.
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Der Sockel dient zum Durchführen und Befestigen der zwei Stromleiter,
die auf einer Seite als Kontakte ausgebildet sind und auf deranderen als Anschlußdrähte
der Sicherung verwendet werden. Sockel und Kappe ergeben vereinigt den dichtschließenden
Umhüllungskorpr der Sicherung, die beide aus Isolierstoff bestehen, da sie nicht
zur Stromführung benötigt werden.
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Das Schmelzelement ist kugel-, pillen- oder walzenförmig gestaltet
und bleibt wie bekannt bis ; einer vorbestimmten Temperatur ein fester Körper, der
sich auch unter der Belastung durch die Blattfeder als unnachgiebig erweist.
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Beim Erreichen des Schmelzpunktes fällt das Element rasch in den flüssigen
Zustand, so daß die vorgespannte Feder zurückschnellen kann und damit die Überbrückung
der Kontakte aufhebt, wodurch der Strompfad für dauernd unterbrochen ist.
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Nachstehend wird vom Erfindungsgegenstand ein Ausführungsbeispiel
an Hand der Zeichnungen beschrieben.
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Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch die thermische Sicherung.
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Mit 1 ist der Isolierstoffsockel bezeichnet, in dem zwei durchgeführte
Stromleiter 2 und 3 befestigt sind. Der Sockel, in
Fig. 2 in Draufsicht
gezeichnet, ist kreisrund ausgeführt und besitzt auf beiden Seiten die Vorsprünge
4 und 5, um den Spannungskriechweg zwischen den Leitern zu verlängern. Innerhalb
der Sicherung sind die Leiter zu Kontakten 6 und 7 ansgebildet, die von einer lose
eingelegten metallenen Feder, vorzugsweise in Form der Blattfeder 8, überbrückt
sind. Die Abdeckkappe 9 ist dichtschließend auf den Sockel befestigt. Sie besteht
ebenfalls aus Isolierstoff und umhüllt den Innenaufbau. Im oberen Kappenbereich
ist das Schmelzelement 10 an der Kappenwand anliegend lose untergebracht.
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Die Fig. 3 zeigt das Element als Einzelteil, das in diesem Ausführungsbeispiel
Walzenform aufweist. Es stützt sich gegen die Kappe ab und ist so bemessen, daß
es die Blattfeder 8 vorspannt und mit deren Enden gegen die Kontakte 6 und 7 drückt.
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Fig. 4 und 5 zeigen einen gegenüber Fig. 1 um 900 gedrehten Längsschnitt
und einen Querschnitt der Abdeckkappe 9. Äußerlich hat die längliche Kappe kreisrunden
Querschnitt. Im Innern ist sie am oberen Ende weitgehend der Form des Schmelzelements
angepaßt und weist durch Ausnehmungen gewonnene ebene Flächen 11 auf. Die Ausnehmungen
entsprechen in ihrer Breite der Abmessung sowohl des Schmelzelements 10 als auch
der Blattfeder 8, 50 daß beide Teile ohne weitere Hilfsmittel in der vorgesehenen
Lage fixiert sind. Mit den Absätzen 12 trifft die Kappe auf den Sockel 1, wodurch
die Aufstecktiefe begrenzt und der Druck auf die Blattfeder gesichert ist. Die Kappe
kann aus einem durchsichtigen Kunststoff hergestellt sein.
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In Fig. 6 ist die Blattfeder 8 im entspannten Zustand dargestellt.
Ihrer Form zufolge klemmt sie sich beim Aufsetzen der Abdeckkappe im unteren Bereich
federnd zwischen den hochgezogenen Sockelvorsprung 4 und die ebene Fläche 11 der
Kappe.
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während im längeren Oberbereich ihre Federkraft für den Unterbrechungsvorgang
wirksam ist. Da sie vom Strom durchflossen wird, ist als Werkstoff z.B. Kupfer-Beryllium
vorgesehen.
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Fig. 7 gibt die natürliche Größe im Maßstab 1:1 wieder; sie veranschaulicht
die geringen Abmessungen der thermischen Sicherung, deren Aufbau nur wenige, auch
für wirtschaftliche Massenfertigung geeignete Einzelteile benötigt.