DE2837827A1

DE2837827A1 - Thermische trenn-sicherung

Info

Publication number: DE2837827A1
Application number: DE19782837827
Authority: DE
Inventors: Kunio Hara
Original assignee: Nifco Inc
Current assignee: Nifco Inc
Priority date: 1977-08-29
Filing date: 1978-08-28
Publication date: 1979-03-15
Also published as: JPS5749310Y2; NL7808765A; JPS5442951U; FR2402293A1; GB2004123A; ES472922A1; AU3927578A; BR7805557A; IT7827043A0; CA1087658A; IT1098685B; US4184139A

Description

211/10 Nifco' Inc.

Thermische Trenn-Sicherung

Die Erfindung betrifft eine thermische Trenn-Sicherung mit einem zwei Elektroden aufweisenden Gehäuse und einem federnden Kontaktelement, das durch eine, bei einer

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vorgegebenen Temperatur schmelzende Schmelzmasse dergestalt verformt ist, daß es unter Druck einen elektrischen Kontakt zwischen den beiden Elektroden aufrechterhält, wobei beim Schmelzen und damit verbundener Volumenverkleinerung der Schmelzmasse der durch sie auf das Kontaktelement ausgeübte Druck derart nachläßt, daß dieses aufgrund seiner Federeigenschaften seine ursprüngliche Form wieder annimmt, in der der elektrische Kontakt zwischen den Elektroden unterbrochen ist.

Bei diesen bekannten thermischen Trenn-Sicherungen wird somit die elektrische Leitung zwischen den Anschlußdrähten aufrechterhalten, während die Umgebungstemperatur unterhalb eines vorgegebenen Niveaus ist, wobei dann beim Ansteigen der Umgebungstemperatur über das vorgegebene Niveau die feste Schmelzmasse schmilzt und infolgedessen die elektrische Leitung zwischen den Anschlußdrähten unterbrochen wird.

Die elektrische Trenn-Sicherung ist ein Element, die zum Unterbrechen eines elektrischen Stromkreises benutzt wird, wenn der elektrische Strom in diesem Stromkreis exzessiv anwächst. Im Gegensatz dazu stellt die thermische Trenn-Sicherung ein Element dar, das zum Unterbrechen eines elektrischen Stromkreises dient, wenn die Umgebungstemperatur der Sicherung exzessiv anwächst. Übliche elektrische Haushaltsgeräte mit einer Heizquelle wie Haartrockner, öfen und Kocher sind unveränderbar mit einer thermischen Trenn-Sicherung als Schutz gegen exzessives Heizen versehen. Die thermische Trenn-Sicherung ist in verschiedenen Ausführungen erhältlich, wobei einige lediglich aus schmelzbaren Metalldrähten

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bestehen und andere Verschlüsse und Gehäuse besitzen, die solche schmelzbaren Metalldrähte enthalten. Sogar schmelzbare Metalldrähte einer spezifischen Art variieren jedoch beachtlich hinsichtlich ihrer Schmelztemperaturen und sprechen deshalb nicht akkurat auf die vorgesehene Temperatur an. Wenn deshalb solche Drähte in elektrischen Geräten mit einer Heizquelle verwendet werden, müssen die Metalle Schmelztemperaturen besitzen, die beachtlich niedriger sind als die niedrigste statthafte Temperatur, um eine vollständige Sicherheit für das Gerät zu erhalten. Um diesen Nachteil zu überwinden, ist bereits eine verbesserte thermische Trenn-Sicherung entwickelt worden, die ein Schmelzmaterial aus einem Harz oder fetten ölen benutzten, da.s präzise bei einer spezifischen Temperatur schmilzt.

■ Die üblichen thermischen Trenn-Sicherungen besitzen ein elektrischjleitendes Gehäuse, das das genannte Schmelzmaterial enthält, welches seinen festen Zustand unterhalb *i-";3; eines vorgegebenen Temperaturniveaus aufrechterhält, und "-:■!? einen federnden Metallring, welcher in seinem ursprüng- -' Λ : liehen freien Zustand eine solche Größe besitzt, daß er ^r ■ frei innerhalb des Gehäuses untergebracht werden kann und nach dem Verformen durch den durch Einsetzen des Schmelzmaterials in das Innere des Gehäuses ausgeübten Druck Teile aufweist, die in Kontakt mit der Innenwandung des Gehäuses kommen, wobei der eine Leitungsdraht mit dem Gehäuse und der andere Leitungsdraht mit dem Metallring verbunden ist.

Der Fall eines hitzeerzeugenden Gerätes, zu dem der elektrische Strom durch eine solche thermische Trenn-

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Sicherung geleitet wird , wird nachfolgend beispielhaft geschildert. Die Zufuhr von elektrischem Strom zu dem Gerät dauert so lange an, wie die Umgebungstemperatur unterhalb des vorgegebenen Temperaturniveaus ist. Wenn sich irgendeine Abnormität innerhalb des Gerätes entwickelt und der Betrag der durch das Gerät erzeugten Hitze infolgedessen so sehr ansteigt, daß das vorgegebene Niveau überschritten wird, beginnt das thermische Schmelzmaterial innerhalb der Sicherung zu schmelzen. Dieses Schmelzen bewirkt, daß sich das Volumen des Schmelzmaterials verringert, so daß das feste Schmelzmaterial nicht länger gegen den Metallring drückt und der Metallring so in seinen ursprünglichen Zustand aufgrund seiner Federeigenschaften zurückkehren kann. Dies bedeutet, daß die Teile des Metallringes, die solange in Kontakt mit der Innenwandung des Gehäuses gehalten worden sind, sich von dieser Wandung trennen und so die elektrische Leitung zwischen den Anschlußdrähten unterbrechen. Demzufolge wird auch die Zufuhr von elektrischem Strom zu dem Gerät unterbrochen, um so das Gerät vor exzessiver Aufheizung zu schützen. Thermische Trenn-Sicherungen dieses Typs finden eine weitverbreitete Anwendung, da sie viele Vorteile wie Kompaktheit, einfachen Aufbau und empfindliches Ansprechen aufweisen. Sie besitzen jedoch trotzdem einen Nachteil, der darin besteht, daß der Metallring und die Innenwandung des Gehäuses im Querschnitt gesehen nur an einzelnen Punkten oder entlang Linien eines begrenzten Gebietes in Kontakt kommen, so daß der Kontaktwiderstand infolgedessen sehr hoch wird. Wenn der Kontaktwiderstand aber hoch ist, wird während des Durchflusses von elektrischem Strom Hitze entwickelt. Das Ausmaß dieser so erzeugten Hitze

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wächst mit zunehmendem Stromfluß ebenfalls an. Es besteht somit die Möglichkeit, daß diese Hitze die Schmelzmasse zum Schmelzen bringt. Mit den üblichen thermischen Schmelzmassen sind deshalb die Ansprechtemperaturen immer relativ niedrig, so daß diese thermischen Trenn-Sicherungen nur bei elektrischen Geräten geringer Kapazitäten benutzt werden können.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine thermische Trenn-Sicherung zu schaffen, die einen sehr geringen Kontaktwiderstand und eine sehr geringe Hitze-

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entwicklung besitzt, so daß es möglich ist, thermische Schmelzsicherungen mit hoher Ansprechtemperatur zu erzeugen, die sicher den elektrischen Strom präzise zu dem Zeitpunkt unterbrechen, wenn die Umgebungstemperatur das vorgegebene Niveau erreicht.

Diese Aufgabe wird ausgehend von der eingangs definierten thermischen Trenn-Sicherung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden Elektroden sich innerhalb des Gehäuses gegenüberstehen und das federnde Kontaktelement eine Mehrzahl nach außen weisender Kontakte aufweist, die während des festen Zustandes der Schmelzmasse gegen die Elektroden gepreßt werden und diese elektrisch miteinander verbinden.

Dabei ist in vorteilhafter Weiterbildung vorgesehen, daß die Höhe der nach außen weisenden Kontakte dergestalt aufeinander abgestimmt ist, daß sie im mittleren Bereich des Kontaktelementes eine geringere Höhe aufweisen und somit im festen Zustand der Schmelzmasse einen zumindest in etwa gleichmäßigen elektrischen Kontakt mit den .

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Elektroden ergeben.

Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der thermischen Trenn-Sicherung ist das gesamte Kontaktgebiet zwischen dem Kontaktelement und den Elektroden relativ groß, da alle hervorstehenden Kontakte auf dem federnden Kontaktelement gegen die Elektroden gedrückt werden, während die feste Schmelzmasse einen Druck auf das federnde Kontaktelement ausübt. Infolgedessen ist der Kontaktwiderstand der Sicherung gering genug, um die thermische Sicherung auch bei mit hoher Leistung betriebenen, hitzeerzeugenden Geräten verwenden zu können, die bei hohen Temperaturen arbeiten.

Eine vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung sieht dabei vor, daß das federnde Kontaktelement die Form eines in etwa elliptischen Ringes aufweist, dessen eines Ende von einer Abstützung gehalten wird und dessen anderes Ende an einem Gleitstück anliegt, das innerhalb des Gehäuses bei Volumenänderung der Schmelzmasse gleiten kann.

Eine andere vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltung sieht vor, daß das federnde Kontaktelement auf der an die Schmelzmasse angrenzenden Seite offen ist und Arme aufweist, die gegen die Schmelzmasse drücken und an ihren Enden als an den Innenwandungen des Gehäuses entlanggleitende Gleitstücke ausgebildet sind.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen in Ausführungsbeispielen näher beschrieben. In den

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Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 (a) und Fig. 1 (fa) Längsschnitte durch eine typische Konstruktion einer herkömmlichen thermischen Trenn-Sicherung,

Fig. 2 eine Seitenansicht eines federnden Kontaktelementes, das in einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen thermischen Trenn-Sicherung verwendet wird,

Figuren 3 (a) und 3 (b) Längsschnitte durch diese eine bevorzugte Ausführungsform mit dem federnden Kontaktelement gem. Fig. 2,

Fig. 4 eine Seitenansicht eines federnden Kontaktelementes, das in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung benutzt wird, und

Fig. 5 einen Längsschnitt durch die thermische Trenn-Sicherung gem. dieser zweiten Ausführungsform mit dem Kontaktelement gem. Fig. 4, wobei zugleich der Zustand der Sicherung, in dem der elektrische Stromkreis aufrechterhalten wird und in dem Stadium illustriert, in dem der elektrische Stromkreis unterbrochen ist=

Ein typisches Beispiel der herkömmlichen thermischen Trenn-Sicherungen mit einem federnden Ring ist in den

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Figuren 1 (a) und 1 (b) dargestellt* Gemäß Figur

1 (a) sind zwei Leitungsdrähte 5 a und 5 b vorhanden, die miteinander in elektrisch leitender Verbindung stehen, wenn das über die Trenn-Sicherung gespeiste Gerät seine normale Arbeitstemperatur hat, die unterhalb der vorgegebenen Sicherheitstemperatur liegt. Dabei ist der Leitungsdraht 5 a durch eine öffnung an einem axialen Ende des Gehäuses 1 hindurchführt und mechanisch an diesem öffnungsende des Gehäuses mittels eines Isolators 4 befestigt, durch den der Leitungsdraht 5 a elektrisch gegenüber dem Gehäuse isoliert ist, während der andere Leitungsdraht 5 b elektrisch mit dem anderen Ende des elektrisch leitenden Gehäuses 1 verbunden ist.

Innerhalb des Gehäuses 1 ist eine geformte Schmelzmasse

2 auf der der Einführung des Leitungsdrahtes 5a entgegengesetzten Seite vorgesehen, wobei diese Schmelzmasse bei normaler Zimmertemperatur sich in ihrem festen Zustand befindet. Die Schmelzmasse 2 nimmt somit einen Teil des Innenraums des Gehäuses 1 ein. In dem verbleibenden Innenraum ist ein federnder, elektrisch leitender Ring 3 vorgesehen, der in seinem gestauchten Zustand sich zwischen der geformten Schmelzmasse und dem inneren Ende des Leitungsdrahtes 5a befindet. An den beiden Kontaktpunkten auf seinen nach außen gestauchten Seiten wird der Metallring in Kontakt mit den inneren Wandungen des Gehäuses 1 gehalten. In der Position, in der der Ring 3 gegen das innere Ende des Leitungsdrahtes 5 a gedrückt wird, ist der Ring mit dem Leitungsdraht 5 a elektrisch verbunden und mechanisch befestigt. Während die Sicherung

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sich in dem vorausgehend beschriebenen Zustand befindet, besteht ein elektrischer Strompfad von dem Leitungsdraht 5 .b über das Gehäuse 1 , die Kontaktpunkte und de.n federnden Ring 3 zu dem anderen Leitungsdraht 5 a . Die geformte Schmelzmasse 2 beginnt zu schmelzen, unmittelbar nachdem die Temperatur der Sicherung aufgrund einer Pehlfunktion des Gerätes oder eine abnormen Anstieges der Umgebungstemperatur soweit angestiegen ist, daß das vorgegebene Temperaturniveau überschritten wird, welches das Maximum darstellt, bei welchem das Gerät noch sicher betrieben werden kann.

Thermische Schmelzmassen für den hier vorgesehenen Zweck sind in verschiedenen Ausführungen erhältlich. Beispielsweise gibt es verschiedene Ausführungen für einen großen Bereich der vorgegebenen Temperaturen. Alle Schmelzmassen sprechen jedoch verläßlich bei ihrer vorgegebenen Temperatur oder Schmelztemperatur an.

Wenn die Schmelzmasse 2 schmilzt und einen flüssigen Zustand annimmt, ergibt sich eine Volumenänderung (Reduktion) wie es in Fig. 1 (b) dargestellt ist. Infolgedessen wird dann der Ring 3 nicht mehr durch die Schmelzmasse zurückgehalten und streckt sich in seine ursprüngliche Form. Als Folge davon trennen sich die Kontaktpunkte des Ringes, die bis dahin in Kontakt mit der Innenwandung des Gehäuses gehalten worden sind, von dieser Innenwandung und unterbrechen somit die elektrische Leitung zwischen den beiden Leitungsdrähten.

Die Grundkonstruktion und Wirkungsweise der üblichen thermischen Trenn-Sicherung mit einem federnden Ring

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sind vorausgehend beschrieben worden. In jeder der bislang zur Verfügung stehenden Ausführung von thermischen Trenn-Sicherungen besitzt der darin benutzte federnde Ring eine grundsätzlich kreisartige Form. In dem Zustand der elektrischen Leitung, wie er in Fig. 1 (a) dargestellt ist, wird der Ring deshalb nur, im Querschnitt betrachtet/an Punkten in Kontakt mit der Innenwandung des Gehäuses gehalten. Dies bedeutet, daß der Kontaktwiderstand an diesen Kontaktpunkten hoch ist. In dem Fall, in dem eine thermische Trenn-Sicherung dieses Typs in einen Stromzuführungskreis eingefügt ist, der nur für einen relativ geringen Stromfluß ausgelegt ist, ist der Kontaktwiderstand aufgrund des Kontaktes des Ringes an den genannten Punkten auf keinen Fall-vernachlässigbar und resultiert tatsächlich in einem beachtlichen Leistungsverlust oder einem entsprechenden Spannungsabfall.

Weiterhin kann der hohe Kontaktwiderstand dazu führen daß die Sicherung Hitze erzeugt und die Schmelzmasse somit schmilzt, während die Umgebungstemperatur noch unterhalb der vorgegebenen Temperatur liegt. Somit ist die herkömmliche thermische Trenn-Sicherung nur in elektrischen Geräten verwendet worden, die einen relativ niedrigen Stromverbrauch besitzen. Trotz der bemerkenswerten Einfachheit des Aufbaues der thermischen Trenn-Sicherung ist sie wegen ihres hohen Kontaktwiderstandes kritisiert worden.

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Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick darauf ausgeführt worden, daß das Kontaktelement so verbessert wird, daß der Kontaktwiderstand geringer wird, welcher ein ernsthaftes Problem bei den üblichen, aus einem · federnden Ring bestehenden Kontaktelementen war. Die Erfindung erreicht, daß der viel kritisierte Nachteil überwunden und der Vorteil vergrößert wird, der sich aus der Einfachheit des Aufbaues ergibt, so daß die •thermische Trenn-Sicherung sicher sogar in elektrische Geräte eingebaut werden kann, die so ausgelegt sind, das sie mit sehr kleinen elektrischen Strömen betrieben werden.

Nachfolgend wird die Erfindung im Detail anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben.Figur 2 zeigt ein federndes Kontaktelement 13 von der Form eines zusammengedrückten Ringes, das in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung verwendet wird. Die , gezeigte Form des Kontaktelementes 13 ist dabei die, die das Kontaktelement annimmt, wenn es von einem äußeren Druck befreit ist und aufgrund seiner eigenen Federeigenschaft seine ursprüngliche Form annimmt, in der es zuerst hergestellt worden.ist. Wie dargestellt, besitzt dieses Kontaktelement eine Vielzahl von nach außen weisenden, als Kontakte 13a, 13b wirkendenTeile, die durch entsprechende Ausformung des Kontaktelementes gebildet worden sind. Bei dem dargestellten Kontaktelement sind insgesamt 6 solcher nach außen weisender Teile eingeformt, wobei 3 auf jeder Längsseite angeordnet sind, die jeweils einander gegenüber liegen. Diese vorspringenden Teile dienen

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als Kontakte des Kontaktelementes. Von den 3 Paaren sich jeweils gegenüberliegender Kontakte ist der mittlere Kontakt 13a von geringerer Höhe als die auf den äußeren Seiten angeordneten Kontakte 13b. Die Gründe hierfür werden nachfolgend noch erläutert.

Figur 3 (a) zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen thermischen Sicherung mit dem vorausgehend beschriebenen Kontaktelement. Innerhalb eines Gehäuses 11, das an einem Ende offen ist, sind zwei Leitungsdrähte 15a, 15b angeordnet, über die eine elektrische Leitung bei Temperaturen unterhalb einer vorgegebenen Temperatur aufrechterhalten wird, wobei diese elektrische Leitung unterbrochen wird, wenn die Temperatur über die vorgegebene Temperatur ansteigt. Das Gehäuse 11 besteht dabei aus einem Isolationsmaterial. Vorzugsweise kann es aus einem syntheschen Harz hergestellt sein, das ein leichtes Formen gestattet. Mit den inneren Enden der Leitungsdrähte 15a, 15b sind jeweils elektrisch leitende Elektroden 10a, 10b verbunden, für die ein direkter Kontakt mit dem Außenumfang des Kontaktelementes hergestellt werden kann. Die Elektroden 10a, 10b sind dabei als integrale Teile der Leitungsdrähte 15a, 15b ausgebildet, wodurch es ermöglicht ist, daß genaue Längen der innersten Enden der in das Gehäuse eingesetzten Leitungsdrähte so gepreßt werden können, daß sie die Form von abgeflachten Platten annehmen.

Auf der geschlossenen Seite des Gehäuseinneren ist eine thermische Schmelzmasse angeordnet, die unter Normalbedingungen sich im festen Zustand befindet und ein festes Volumen annimmt. Das offene Ende des Gehäuses ist durch

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eine Abstützung 14 verschlossen, die das eine Ende des fehlenden Kontaktelementes festhalten kann. Die Abstützung 14 besteht aus Isolationsmaterial und dient in diesem speziellen Fall auch dazu, die inneren Enden der Leitungsdrähte 15 (a), 15 (b) unbeweglich zu halten.

Innerhalb des Gehäuses 11 ist in dem freien,nicht von der Schmelzmasse 12 ausgefüllten Raum das federnde Kontaktelement 13 in Fig. 3 (a) in einem gestauchten Zustand gezeigt. Genaugenommen ist dabei das Kontakt-, element 13 in Längsrichtung zwischen der festen Abstützung 14 und der festen Schmelzmasse 12 zusammengedrückt und demzufolge in zu der Druckrichtung senkrechter Richtung nach außen gestaucht, wodurch die hervorstehenden Kontakte 13 a , 13 b , die am Außenumfang des Kontaktelementes ausgeformt sind, gegen die entsprechenden Elektroden 10 a , 10 b gedrückt worden. Bei der dargestellten Ausführung wird das innere Ende des Kontaktelementes 13 nicht unmittelbar, sondern indirekt über ein Gleitstück 17 gegen die Schmelzmasse 12 gedrückt. Dies Gleitstück 17 sorgt für genaue Parallelität der Bewegung des Kontaktelementes in bezug auf die Innenwandung des Gehäuses. Wenn, wie später in detaillierterer Weise beschrieben wird, die Schmelzmasse schmilzt und das Kontaktelement somit seine ursprüngliche Form annehmen kann, ermöglicht das Gleitstück eine entsprechende. Bewegung des Kontaktelementes in einer Richtung, die genau parallel ist zu den gegenüberliegenden Elektroden 10 a , 10 b , so daß die elektrische Leitung des Kontaktelementes mit den beiden Elektroden sicher und gleich-, zeitig unterbrochen wird. Grundsätzlich ist es möglich,

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ohne ein solches Gleitstück auszukommen und die Schmelzmasse direkt gegen das Kontaktelement drücken zu lassen.

Die Einsetzung des Kontaktelementes 13 in der beschriebenen Weise komplettiert den Aufbau des Gehäuseinneren. Grundsätzlich wird eine zusätzliche Sicherheit der thermischen Sicherung dadurch erreicht, daß eine äußere Abdichtung durch ein geeignetes Isolationsmaterial 16 des Endes des Gehäuses erfolgt, das bereits durch die erwähnte Abstützung 14 verschlossen wurde.

Die Konstruktion der thermischen Trenn-Sicherung gem. Fig. 3 (a) kennzeichnet sich durch die Tatsache, daß das federnde Kontaktelement 13 mit den sich gegenüberliegenden Elektroden 10 a , 10 b , die sich von den Leitungsdrähten 15 a , 15 b aus erstrecken, nicht jeweils nur an einem Punkt, sondern jeweils an einer Mehrzahl von Punkten in Kontakt befinden und daß somit der Kontaktwxderstand im Vergleich zu den üblichen thermischen Trenn-Sicherungen gem. Fig. 1 gering ist.

Unter der Annahme, daß die vorstehenden Kontakte 13a in der Mitte des Kontaktelementes dem Kontaktpunkt der thermischen Trenn-Sicherung gem. Fig. 1 entsprechen, ist ersichtlich, daß die vorspringenden Kontakte 13 b . ' auf den äußeren Seiten eine größere Höhe besitzen. Wenn das federnde Kontaktelement als Ganzes durch den auf es ausgeübten Druck nach außen gewölbt wird, werden die in Längsrichtung sich gegenüberliegenden Abschnitte des Kontaktelementes bogenförmig nach außen gegen die Elektroden 10 a / 10 b gedrückt. Wenn die höchsten

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Punkte eines solchen Bogens in Kontakt mit den Elektroden 10 a , 10 b kämen, würden die Bogen in solcher Weise verformt, daß sie zunehmend mehr von den Elektroden 10 a , 10 b mit zunehmendem Abstand von den Kontaktpunkten getrennt würden. Im Fall der dargestellten Ausführung ist es, da die höchsten Punkte den vorspringenden Kontakten 13 .a entsprechen, notwendig, den vorspringenden Kontakten 13 b auf den äußeren Seiten in einem ausreichenden Ausmaß eine größere Höhe zu geben, um die Trennung von den Elektroden 10 a' , 10 b aufgrund der Krümmung der gekrümmten Abschnitte zu vermeiden. Dies erklärt, warum das Kontaktelement der beschriebenen Sicherung die in Fig. 2 dargestellte Form haben sollte. In dem beschriebenen Ausführungsbexspiel sind die vorstehenden Kontakte 13 a. dort ausgeformt, wo die in Längsrichtung sich gegenüberliegenden Abschnitte des Kontaktelementes zur größten Breite ausgebeult werden. Alternativ zur dargestellten Ausführung können diese hervorstehenden Kontakte 13 a auch weggelassen werden, so daß die am meisten nach außen ausgebeulten Teile des Kontaktelementes im wesentlichen in der gleichen Weise, wie in Fig. 1 dargestellt, in· Kontakt mit den,Elektroden 10 a ,10 b kommen. In diesem Fall ist es notwendig, daß die mit ausreichender Höhe, um in direktem Kontakt mit den _tElektroden 10 a,10 b zu kommen, vorstehenden Kontakte 13 b an Punkten ausgeformt sind, die abseits von den am meisten ausgebeulten Teilen des Kontaktelementes liegen.

Wie vorausgehend beschrieben, erfüllt das fehlende Kontaktelement der thermischen Trenn-Sicherung in aus-

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reichender Weise seine Funktion, wenn es mit einer erforderlichen Anzahl von vorstehenden Kontakten an den Teilen versehen ist, die nicht die Teile sind, an denen das Kontaktelement unter Ausübung eines Druckes durch die Schmelzmasse am meisten ausgebeult ist oder an denen das ausgebeulte Kontaktelement in Kontakt mit den Elektroden, die sich von den Anschlußdrähten aus erstrecken, kommt oder zumindest sich am meisten diesen Elektroden nähert, wobei die vorstehenden Kontakte eine entsprechende Höhe haben, die ausreicht, um den Abstand auszugleichen, der die entsprechenden Teile des Kontaktelementes von den Elektroden trennt.

Die durch diese thermische Sicherung erzeugte Bewegung unterscheidet sich nicht von der der herkömmlichen Sicherungstypen. Wenn die Temperatur der Sicherung das vorgegebene Niveau erreicht, schmilzt die Schmelzmasse 12, wie in den Figuren 3 (a), 3 (b) gezeigt, wobei sich infolgedessen ihr Volumen verkleinert. Das federnde Kontaktelement 13 wird somit von dem durch die Schmelzmasse auf es ausgeübten Druck entlastet, so daß es seine urspüngliche Form wieder annehmen kann, woraus folgt, daß die Teile des Kontaktelementes, die bislang in Kontakt mit den Elektroden gehalten wurden (dies sind die vorstehenden Kontakte 13 a , 13 b im Fall des dargestellten Ausführungsbeispieles), sich von den Elektroden trennen, so daß die elektrische Leitung über das Kontaktelement mit den beiden Leitungsdrähten 15 a , 15 b unterbrochen wird. (Wenn bei der thermischen Trenn-Sicherung das genannte Gleitstück 17 benutzt wird, zwingt dieses die Federeigenschaft des Kontaktelementes dazu, daß es in Richtung auf

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das Gehäuseinnere gleitet).

Wie aus der vorausgehenden Beschreibung ersichtlich ist, besteht die Erfindung im wesentlichen aus einer Verbesserung hinsichtlich des federnden Kontaktelementes. Somit können thermische Trenn-Sicherungen verschiedener Ausgestaltungen in einfacher Weise geschaffen werden, durch Ersetzen des federnden Ringes bei den herkömmlichen thermischen Trenn-Sicherungen durch das erfindungsgemäße federnde Kontaktelement. Die Erfindung kann somit beispielsweise auf eine thermische Trenn-Sicherung angewendet werden, bei der die Elektrode des einen Leitungsdrahtes die Form der Innenwandung eines Gehäuses besitzt, wie es bei den elektrisch leitenden Gehäusen gem. den Figuren 1 (a), 1 (b) gezeigt ist. In diesem Fall muß lediglich die mit dem anderen Leitungsdraht verbundene Elektrode von dem Gehäuse isoliert werden.

Das bevorzugte, in Fig. 5 dargestellte Ausführungsbeispiel besitzt kein Gleitstück 17, wie es bei der vorausgehenden Ausbildung beschrieben worden ist. Stattdessen wird die Funktion des Gleitstückes 17 durch das federnde Kontaktelement gem. Fig. 4 ausgeübt, wodurchdie Konstruktion der thermischen Trenn-Sicherung vereinfacht und zugleich der Arbeitsschritt der Einsetzung des Gleitstückes in das Gehäuseinnere bei der Montage der Sicherung eliminiert wird.

Das Kontaktelement 23 bei der bevorzugten Ausgestaltung gem. Figuren 4 und 5 ist auf der Seite der Schmelzmasse offen und besitzt dort Arme 21, die sich von dem offenen

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Ende in Richtung auf die Innenwandung des Gehäuses erstrecken. Die äußersten Enden dieser Arme sind so umgebogen, daß sie Gleitstücke 22 bilden, die entlang den Innenwandungen des Gehäuses gleiten können. Figur 5 zeigt die Konstruktion der thermischen Trenn-Sicherung, die dieses Kontaktelement beinhaltet, wobei diese Konstruktion ähnlich der Konstruktion der Sicherung gem. Figur 3 ist (dabei sind für gleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen benutzt worden). Die obere Hälfte zeigt das Kontaktelement in der Situation, in der eine elektrische Leitung zu den Elektroden vorhanden ist und die untere Hälfte zeigt das gleiche Kontaktelement in dem Zustand, in dem die elektrische Leitung unterbrochen ist.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, werden, solange das Kontaktelement unter dem durch die Schmelzmasse auf es ausgeübten Druck steht, die beiden Arme des Kontaktelementes mit gleichmäßiger Kraft in Kontakt mit den Elektroden gehalten, um so die Stabilität der elektrischen Leitung zu verbessern, wobei zur gleichen Zeit die beiden Gleitstücke 22 gegen die Innenwandungen des Gehäuses gedrückt und die offenen Enden des Kontaktelementes demzufolge in Berührungskontakt miteinander gebracht werden. Dies bedeutet, daß während der Zeit, in der das Kontaktelement die elektrische Leitung zwischen den Elektroden aufrechterhält, die so in Berührungskontakt miteinander gebrachten offenen Enden des Kontaktelementes so umso mehr zur elektrischen Leitung über das Kontaktelement beitragen. Eine flache, aus einem guten Leiter hergestellte Platte kann zwischen die beiden Arme und die Schmelzmasse eingesetzt werden, um so eine weitere Reduktion des Kontaktwiderstandes zu erreichen.

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Das Kontaktelement 23 nimmt seine ursprüngliche Form wieder an, wenn die Schmelzmasse schmilzt. Während das Kontaktelement 23 seine urspüngliche Form annimmt, gleiten die Gleitstücke 22 in gut abgestimmter Weise entlang der Innenwandungen des Gehäuses, so daß die Bewegung des Kontaktelementes demzufolge aufgrund seiner eigenen Federeigenschaften sicher und gleichmäßig in bezug auf die Elektroden 10a, 10b fortschreitet. Die gleichmäßige Bewegung des Kontaktelementes schließt von vornherein das sonst mögliche Phänomen des Flatterns zwischen Kontaktelement und 'Elektroden aus.

In beiden beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispielen sind das federnde Kontaktelement und die zu «seiner Abstützung und Zusammenpressung am offenen Ende des Gehäuses vorgesehene Abstützung 14 relativ zueinander dadurch befestigt, daß das Kontaktelement einfach in eine innere Rille der Abstützung 14 eingelegt ist. Es ist natürlich möglich, dieser Verbindung des Kontaktelementes und der Abstützung dadurch noch mehr Festigkeit zu verleihen, daß ein Klebmittel verwendet oder daß das Kontaktelement beim Ausformen der Abstützung 14 in dieses eingelassen wird.

Das federnde Kontaktelement kann aus einer Vielzahl von bekannten Materialien hergestellt sein. Vorzugsweise ist es aus einer dünnen Schicht aus Beryllium gebildet, welches in bezug auf die Federeigenschaften und die elektrische Leitfähigkeit besonders günstig ist. Das Kontaktelement der thermischen Trenn-Sicherung wird vorzugsweise durch Ausstanzen aus einem dünnen

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Beryllium-Blech hergestellt, wobei dann das entsprechende Teil einem Härtungsprozeß in einer sauerstofffreien Atmosphäre unterworfen und das gehärtete Teil abgebeizt und danach mit Silber oder Gold plattiert wird.

In bezug auf die Federeigenschaften des Kontaktelementes trägt bei der Vielzahl von ausgeformten hervorspringenden Kontakten auf dem Kontaktelement, die zur Verbesserung der Kontaktpunkte dienen, die Federeigenschaft jedes hervorspringenden Kontaktes in erheblichem Umfang zu der gesamten Federeigenschaft des Kontaktelementes bei.

Wie vorausgehend beschrieben, dient die Erfindung effektiv dem Zweck der wesentlichen Reduzierung des inneren Widerstarides der thermischen Sicherung durch Erhöhung der Anzahl der Kontakte, mit denen das Kontaktelement in Kontakt mit den beiden Leitungsdrähten gebracht wird. Außerdem bestehen noch weitere Vorteile wie beispielsweise die Verbesserung der Federeigenschaften aufgrund der ausgeformten Kontakte.

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Leerseite

Claims

Patentansprüc h

/ 1. Thermische Trenn-Sicherung mit einem zwei Elektroden ^fweisenden Gehäuse und einem federnden Kontaktelement, das durch eine bei einer vorgegebenen Temperatur schmelzende Schmelzmasse dergestalt verformt ist, daß es unter Druck einen elektrischen Kontakt zwischen den beiden Elektroden aufrechterhält, wobei beim Schmelzen und damit verbundener Volumenverkleinerung der Schmelzmasse der durch sie auf das Kontaktelement ausgeübte Druck derart nachläßt, daß dieses aufgrund seiner Federeigenschaften seine ursprüngliche Form wieder annimmt, in der der elektrische Kontakt zwischen den Elektroden untervbrqchen ist/, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Elektroden (10a, 10b) sich innerhalb des Gehäuses

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.-'/{ti'' h gegenüberstehen und das federnde Kontakt- .

'piement. (13,23) eine Mehrzahl nach außen weisender Kontakte (t3a, 13b) aufweist, die während des festen Zustandes der Schmelzmasse' (12) gegen die Elektroden gepreßt werden und diese elektrisch miteinander verbinden.

2. Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Höhe der nach außen weisenden Kontakte '/■- (13a, 13b) dergestalt aufeinander abgestimmt ist,

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daß sie im mittlerer. Bereich des Kontaktelementes (13, 23) eine geringere Höhe aufweisen und somit im festen Zustand der Schmelzmasse (12) einen zumindest in etwa gleichmäßigen elektrischen Kontakt mit den Elektroden (10a, 10b) ergeben.

3. Sicherung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das federnde Kontaktelement (13) die Form eines in etwa elliptischen Ringes aufweist, dessen eines Ende von einer Abstützung (14) gehalten wird und dessen anderes Ende an einem Gleitstück (17) anliegt, das innerhalb des Gehäuses (11) bei Volumenänderung der Schmelzmasse (12) gleiten kann.

4. Sicherung nach Anspruch 1, 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, daß das federnde Kontaktelement(23)auf der an die Schmelzmasse (12) angrenzenden Seite offen ist und Arme (21) aufweist, die gegen die Schmelzmasse (12) drücken und an ihren Enden als an den Innenwandungen des Gehäuses (11) entlanggleitende Gleitstücke (22) ausgebildet sind.

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