DE2843420A1

DE2843420A1 - Wiederverwendbare thermische trenn- sicherung

Info

Publication number: DE2843420A1
Application number: DE19782843420
Authority: DE
Inventors: Kunio Hara
Original assignee: Nifco Inc
Current assignee: Nifco Inc
Priority date: 1977-10-08
Filing date: 1978-10-05
Publication date: 1979-04-12
Also published as: IT1099771B; US4189698A; FR2405549A1; AU4049678A; JPS5454268A; IT7828493A0; JPS5939848B2; CA1098155A; NL7810118A; BR7806631A; GB2005477A; SE7810353L

Description

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Nifco Inc.

Wiederverwendbare thermische Trenn-Sicherung

Die Erfindung betrifft eine thermische Trenn-Sicherung mit einem Gehäuse, zwei mit Leitungsdrähten verbundenen, einen festen Abstand zueinander besitzenden Kontakten, einem federnd vorgespannten Schaltelement zum elektrischen Verbinden und Trennen der Kontakte und einer bei einer vorgegebenen Temperatur schmelzenden Schmelzmasse, bei

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deren Schmelzen das Schaltelement die elektrische Verbindung zwischen den Kontakten unterbricht.

Eine solche Sicherung dient zur Verwendung in elektrischen, eine Heizquelle aufweisenden Geräten und ist so ausgelegt, daß sie einen Stromkreis im geschlossenen Zustand hält, während das Gerät sich unter normalen Temperaturbedingungen befindet, jedoch den Stromkreis öffnet, wenn die durch das Gerät erzeugte Hitze abnorm über ein vorgeschriebenes Gefahrenniveau ansteigt, wobei die Sicherung akkurat auf den Temperaturwechsel anspricht.

Grundsätzlich erfüllt eine thermische Trenn-Sicherung ihren Zweck, indem sie ihren eigenen Stromkreis, der üblicherweise aus der elektrischen Verbindung zweier Leitungsdrähte besteht, bei einer vorgegebenen Temperatur unterbricht. Dies geschieht durch Benutzung einer Schmelzmasse, die bei der vorgegebenen Temperatur von ihrem festen Zustand in einen flüssigen Zustand übergeht. Viele Trenn-Sicherungen erfüllen diese Funktion zufriedenstellend.

Die konventionellen thermischen Trenn-Sicherungen, die solch eine Schmelzmasse verwenden, sind nur einmal benutzbar. Wenn sie einmal ihren Zweck der Unterbrechung des Stromkreises nach Feststellung eines abnormen Temperaturanstiegs erfüllt haben, können sie nicht wieder eingestellt werden und müssen völlig entfernt werden, da sie nicht länger brauchbar sind. Die bekannten Bimetall-Sicherungen haben einen Vorteil gegenüber thermischen Trenn-Sicherungen, da sie wiederverwendbar und deshalb ökonomischer sind. In bezug auf die Genauigkeit des Ansprechens auf Temperaturveränderungen können die Bimetall-Sicherungen jedoch schwerlich einen Vergleich mit solchen thermischen Trenn-Sicherungen bestehen, die eine

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Schmelzmasse verwenden und sehr exakt auf Temperaturen ansprechen. Weiter kehren die Bimetall-Sicherungen von alleine in ihren Ursprungszustand zurück und können aus diesem Grunde nicht als thermische Trenn-Sicherungen verwendet werden. Wenn beispielsweise Schwierigkeiten auftreten und eine abnorme Hitzeentwicklung in einem elektrischen System entsteht, unterbricht das Bimetall den Stromkreis und verhindert eine weitere Verschlimmerung der Schwierigkeiten. Wenn hingegen die überhöhte Hitze wieder an die Umgebungsluft abgegeben ist und die Temperatur des Bimetalls auf ein sicheres Niveau wieder abgesunken ist, schließt das Bimetall automatisch wieder den Stromkreis unabhängig davon, ob die aufgetretenen Schwierigkeiten und Fehler inzwischen völlig beseitigt sind oder nicht. Im Gegensatz zu thermischen Trenn-Sicherungen ist eine Bimetall-Sicherung deshalb nicht geeignet, die Kontinuität von gefährlichen Temperaturbedingungen auszuschließen. Dies ist dadurch bedingt, daß das Bimetall von Natur aus den einzigen Zweck einer Temperaturregelung erfüllt. Im Gegensatz dazu können thermische Trenn-Sicherungen einfacher Konstruktion nicht wie Bimetall-Sicherungen wiederverwendet werden.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfache thermische Trenn-Sicherung der eingangs genannten Art zu schaffen, die unter normalen Temperaturbedingungen einen Stromkreis in geschlossenem Zustand hält und diesen mit großer Genauigkeit beim Erreichen eines vorbestimmten Gefahrenniveaus der Umgebungstemperatur öffnet und die manuell beim Absinken der Umgebungstemperatur auf ein normales sicheres Niveau wieder in den Zustand gebracht werden kann, in dem der Stromkreis geschlossen ist.

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Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch eine Trenn-Sicherung erreicht, die sich kennzeichnet durch eine auf das Schaltelement in der Drehrichtung, in der die elektrische Verbindung zwischen den Kontakten unterbrochen wird, ein Drehmoment ausübende Feder, ein mit dem Schaltelement frei drehbares Sperrelement mit vier kreisförmig um feste Winkel von 90° getrennt angeordneten Nuten, eine federnde Klaue, die dergesbalt in die Nuten eingreifen kann, daß sie die Drehung des Sperrelements in der Belastungsrichtung durch die Feder verhindert, eine Schmelzmasse, die im festen Zustand das Schaltelement mit dem Sperrelement verbindet und im geschmolzenen Zustand eine Relativdrehung zwischen Sperrelement und Schaltelement zuläßt, und ein Rotationselement, durch das bei unterbrochener elektrischer Verbindung zwischen den Kontakten von außerhalb des Gehäuses das Schaltelement entgegen der Wirkung der Feder in die Drehstellung verdrehbar ist, in der die Kontakte elektrisch leitend miteinander verbunden sind.

Bei einer solchen Ausgestaltung hält das durch die Feder in Richtung auf eine Unterbrechung des Stromkreises belastete Schaltelement den Stromkreis in geschlossenem Zustand, da das Schaltelement mit dem Sperrelement durch die bei normalen Temperaturbedingungen feste Schmelzmasse verbunden ist. Wenn jedoch die Umgebungstemperatur ansteigt und das vorgegebene Gefahrenniveau erreicht, schmilzt die Schmelzmasse und trennt so die Verbindung zwischen dem Schaltelement und dem Sperrelement, so daß sich das Schaltelement derart drehen kann, daß der Stromkreis unterbrochen wird. Wenn die Umgebungstemperatur sinkt und auf ein normales sicheres Niveau zurückkehrt, verfestigt sich die Schmelzmasse wieder und stellt dadurch wieder eine feste Verbindung zwischen dem Schaltelement und dem Sperrelement her,

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so daß das Schaltelement manuell in die Position zurückgedreht werden kann, in der der Stromkreis geschlossen ist, und fest in dieser Position gehalten wird.

Wenn die Umgebungstemperatur wiederum bis zur Erreichung des vorgegebenen Gefahrenniveaus ansteigt, öffnet dann die Sicherung wieder den Stromkreis in der bereits beschriebenen Weise. Immer wenn der Stromkreis derart unterbrochen wird, kann er durch einfaches manuelles Wiedereinstellen der Sicherung wieder geschlossen werden.

Da die in der thermischen Trenn-Sicherung benutzte Schmelzmasse äußerst genau auf bestimmte Temperaturen anspricht, arbeitet eine solche Sicherung mit hoher Zuverlässigkeit.

Weiterbildungen der Erfindung und vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen definiert und ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung, in der die Erfindung anhand der Zeichnungen in Ausführungsbeispielen näher erläutert ist. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine expoldierte Darstellung eines

bevorzugten Ausführungsbeispxeles

• , einer erfindungsgemäßen thermischen

Trenn-Sicherung,

Fig. 2(A)
und (B) perspektivische Ansichten der Kontakte

und des Schaltelementes der thermischen Trenn-Sicherung in Fig. 1 in zwei unterschiedlichen Stellungen, in denen einmal ein Stromkreis geschlossen und das andere Mal geöffnet ist,

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Fig. 3(A)

und (B) perspektivische Ansichten des Schaltelementes der thermischen Trenn-Sicherung gem. Fig. 1, wobei die Einzelteile einmal getrennt voneinander und das andere Mal zusammengesetzt gezeigt sind,

Fig. 4 einen Längsschnitt der thermischen Trenn-Sicherung gem. Fig. 1 im zusammengebauten Zustand,

Fig. 5(A)
und (B) zum Teil im Schnitt dargestellte

perspektivische Ansichten dieser thermischen Trenn-Sicherung einmal mit geschlossenem und einmal mit geöffnetem Stromkreis,

Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen thermischen Trenn-Sicherung,

Fig. 7 eine teilweise im Schnitt dargestellte perspektivische Ansicht der Trenn-Sicherung in Fig. 6,

Fig. 8 eine Außenansicht der Trenn-Sicherung gem. Fig. 7 Und

Fig. 9 eine teilweise im Schnitt dargestellte perspektivische Ansicht eines dritten bevorzugten Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemäßen thermischen Trenn-Sicherung.

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Das erste bevorzugte Ausführungsbeispiel ist derart gestaltet, daß durch die Sicherung ein Stromkreis zwischen zwei Leitungsdrähten 11 geschlossen oder geöffnet ist. Dabei sind die Enden der Leitungsdrähte jeweils mit einem Kontakt 12 verbunden. Die Kontakte 12 sind innerhalb einer Nut 14 in einer Oberfläche einer Basis 10 isoliert voneinander so angeordnet, daß ihre Oberflächen mit der Oberfläche 13 der Basis fluchten, auf der ein Kontaktelement sich drehend entlanggleiten kann. Das Kontaktelement 21, das aus einem elektrisch leitenden Material besteht, besitzt einen Kontaktvorsprung 22, der sich in Richtung auf die Basis 10 erstreckt. Wenn die Basis 10 und das Kontaktelement 21 von ihren in Fig. 1 gezeigten Positionen aufeinanderzubewegt werden, so wird eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Kontakten 12 durch den Kontaktvorsprung 22 hergestellt (Fig. 2 (A)). Wenn die Basis und das Kontaktelement aus der in Fig. 1 gezeigten Lage nach Drehung um 90° aufeinanderzubewegt sind, entsteht keine leitende Verbindung zwischen den Kontakten 12 (Fig. 2 (B)). Infolgedessen gibt es zwei unterschiedliche Arten des Zusammenwirkens von Basis 10 und Kontaktelement 21, wobei einmal ein Stromkreis geschlossen und das andere Mal ein Stromkreis geöffnet ist. Von der Oberfläche 13 der Basis erstreckt sich ein Anschlag 15 nach oben, der eine zu weite Drehung des Kontaktelementes 21 verhindert. Das Kontaktelement 21 wird durch eine Kontaktbasis 24 in seiner Lage gehalten. Das Kontaktelement 21 und die Kontaktbasis 24 besitzen beide die Form von drehbaren Scheiben. Um ihr gegenseitiges Ineinandergreifen zu ermöglichen, besitzt das Kontaktelement 21 in seinem Zentrum eine rechtwinklige öffnung 23, während die Kontaktbasis 24 in ihrem Zentrum einen rechtwinkligen Vorsprung 25 aufweist. Ein inniges Ineinandergreifen ergibt sich dadurch, daß der rechtwinklige

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Vorsprung 25 in die rechtwinklige öffnung 23 eingesetzt wird. Die Kontaktbasis 24 besitzt weiterhin einen Wulst 26, der in die Nut auf der Rückseite des KontaktvorSprunges 22 des Kontaktelementes hineinpaßt. Wenn der Wulst 26 in die Nut eingesetzt ist, sind die Kontaktbasis 24 und das Kontaktelement 21 miteinander kombiniert und bilden ein Schaltelement 20.

Dem Schaltelement 20 ist weiterhin in koaxialer Richtung eine Spiralfeder 40 zugeordnet, durch die das Kontaktelement 21 um einen festen Winkel von der ersten Position (für einen geschlossenen Stromkreis, wie in Fig. 2 (A) gezeigt) in die zweite Position (für einen geöffneten Stromkreis, wie in Fig. 2 (B) gezeigt) gedreht werden kann. Wie genauer in Fig. 4 gezeigt, ist ein Ende 41 der Spiralfeder 40 in eine Bohrung 28 in der Kontaktbasis 24 und das andere Ende 42 der Spiralfeder in eine Bohrung 81 in der oberen Fläche eines Gehäuses 80 eingesetzt, welches die gesamte Sicherung sauber umschließt. Wenn die Spiralfeder durch Drehung des Schaltelementes 20 in die Position, in der der Stromkreis geschlossen ist (Fig. 2 (A)), gespannt ist, erzeugt sie eine Vorspannung, durch die das Schaltelement in Richtung auf die Position, in der der Stromkreis geöffnet ist (Fig. 2 (B)), gedreht wird. Unter normalen Temperaturbedingungen muß das Schaltelement 20 jedoch in der Position gehalten werden, in der der Stromkreis geschlossen ist, obgleich die Belastung durch die Feder 40 in anderer Richtung vorhanden ist. Nur zu diesem Zweck ist eine Sperreinrichtung vorhanden, die ein Sperrelement 50, eine Anschlagplatte 60 und ein Rotationselement 70 umfaßt.

Das Sperrelement 50 besitzt, wie dargestellt, einen mittleren axialen Durchbruch 51. In diesem Durchbruch 51 ist eine

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Welle 71 des Rotationselementes 70 drehbar gelagert. Am äußeren Ende des Durchbruches 51 des Sperrelementes 50 ist auf solche Weise eine kegelige Versenkung 52 eingeformt , daß ein abgeschlossener Raum gebildet wird, wenn die Welle 71 des Rotationselementes 70 in den Durchbruch des Sperrelementes eingesetzt ist. Innerhalb dieses Raumes befindet sich eine Schmelzmasse P (Fig. 4).

Die Schmelzmasse P ist so beschaffen, daß sie unter normalen Temperaturbedingungen ihren festen Zustand behält und bei einer vorgeschriebenen erhöhten Temperatur schmilzt. Eine solche Schmelzmasse P ist in idealer Weise für eine thermische Trenn-Sicherung geeignet, da sie genau auf die fixierte Temperatur anspricht und bei dieser mit hoher Genauigkeit und ohne Ausfall schmilzt.

Die Schmelzmasse P ist zu einer Form gepreßt, die etwas großer ist als die Form des Raumes, der zwischen Sperrelement 50 und Rotationselement 70 freigelassen ist, so daß sie fest in dem Raum sitzt, wenn das Rotationselement und das Sperrelement 50 miteinander kombiniert sind. Wenn die Schmelzmasse P sich in einem solchen festen Zustand befindet, können das Sperrelement 50 und das Rotationselement 70 keine Relativbewegungen zueinander ausführen und bewegen sich, als ob sie aus einem einzigen integralen Teil beständen. Diese beiden Teile sind durch die durch die Schmelzmasse erzeugte Reibungskraft zu einer Einheit miteinander verbunden. Um das Bestehen einer solchen Einheit unter normalen Temperaturbedingungen sicherzustellen, ist es wünschenswert, daß ein Teil der Welle 71 des Rotationselementes und die Wandfläche der kegeligen .Versenkung des Sperrelementes 50 in geeigneter Weise mit einer Rändelung versehen sind.

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Die Welle 71 des Rotationselementes 70 besitzt einen Fortsatz in Form eines Eingriffsgliedes 72 von nichtkreisförmigem Querschnitt, das in eine Eingriffsöffnung der Kontaktbasis 24 eingreift. Auf diese Weise vollführen das Rotationselement 70 und die Kontaktbasis 24 eine gemeinsame Drehbewegung. Dies bedeutet, daß das Rotationselement 70 und das Schaltelement 20 derart zusammenarbeiten, daß sie gemeinsam eine Drehbewegung ausführen. Deshalb dreht sich das Sperrelement 50 gemeinsam mit dem Schaltelement 20 und dem Rotationselement 70, solange die Schmelzmasse P in ihrem festen Zustand verharrt.

Wenn die erwähnten zusammengesetzten Teile sich innerhalb des Gehäuses 80 befinden, übt die Spiralfeder 40 konstant eine Kraft auf die zusammengesetzte Gruppe in Richtung auf eine Drehung in der Richtung aus, in der der Stromkreis unterbrochen wird (im Uhrzeigersinn gem. der Lage in Fig. 5 (A)), da das eine Ende 42 der Spiralfeder 40 am Gehäuse 80 befestigt und das andere Ende 41 der Spiralfeder 40 mit der zusammengesetzten Gruppe verbunden ist, die aus Schaltelement 20, Sperrelement 50 und Rotationselement 70 besteht. Dieser Kraft wirkt die Sperreinrichtung entgegen, die das Sperrelement 50 und die Anschlagplatte 60 umfaßt.

Die Anschlagplatte 60 besteht aus Stahl, besitzt eine gewisse Elastizität und ist derart mit Einschnitten versehen, daß zumindest eine federnde Klaue 61 gebildet ist, wobei weiterhin am Umfang der Anschlagplatte eine Kerbe 62 vorgesehen ist. Wenn sich die Spiralfeder 40 innerhalb des Gehäuses 80 befindet, umgreift die Kerbe 62 der Anschlagplatte 60 das eine Ende 42 der Spiralfeder 40, so daß sich die Anschlagplatte 60 nicht mehr drehen kann. Auf der Oberseite des Sperrelementes sind an dessen Peripherie Nuten

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eingeschnitten, die jeweils um einen Winkel von 90° voneinander getrennt liegen. Wenn die Sperreinrichtung 50 in das Gehäuse eingesetzt ist, hintergreift die federnde Klaue 61 der Anschlagplatte deshalb eine der Wände einer der Nuten und verhindert so, daß sich das Sperrelement 50 im Uhrzeigersinn drehen kann.

Mit anderen Worten übt die Spiralfeder 40 auf das Schaltelement 20 ein Drehmoment im Uhrzeigersinn aus. Aufgrund der Anschlagplatte 60 wird jedoch das Sperrelement 50, das unter normalen Temperaturbedingungen mit dem Schaltelement verbunden ist, an einer Rotation im Uhrzeigersinn gehindert. Der Zustand der elektrischen Verbindung der Kontakte, wie er in Fig. 5 (A) dargestellt ist, wird aufrechterhalten, wenn das Kontaktelement 21 von Anfang an in solcher Weise eingesetzt ist, daß eine elektrische Verbindung zwischen den beiden Kontakten 12 besteht.

Wenn aus dem einen oder anderen Grund die Umgebungstemperatur bei einem elektrischen Gerät, in das die Trenn-Sicherung eingesetzt ist, ansteigt und das vorgeschriebene Gefahrenniveau erreicht, schmilzt die Schmelzmasse P, die so beschaffen ist, daß sie bei der vorgeschriebenen Gefahren temperatur genauestens durch Schmelzen auf die Temperaturänderung reagiert. Infolgedessen wird bei dem kontinuierlichen Pfad, der durch die Kombination des Schaltelementes 20, des Rotationselementes 70 und des Sperrelementes 50 gebildet wird, die Verbindung zwischen Rotationselement 70 und Sperrelement 50 unterbrochen, die solange aufgrund der Reibungskraft der im festen Zustand befindlichen Schmelzmasse in festem Eingriff miteinander standen. Dies hat zum Ergebnis, daß das Rotationselement 70 und das Schaltelement 20 sich frei drehen können. Da diese beiden zusammen-

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gesetzten Teile der Kraft ausgesetzt sind, die die Spiralfeder 40 im Uhrzeigersinn, wie es durch den Pfeil in Fig. 5 (A) gezeigt ist, auf sie ausübt, werden sie um einen Winkel von 90° gedreht, bis der Kontaktvorsprung 22 auf den Anschlag 15 trifft, wie es in Fig. 5 (B) dargestellt ist. Infolgedessen wird die elektrische Verbindung zwischen den beiden Kontakten unterbrochen und somit der Stromkreis geöffnet. Die thermische Trenn-Sicherung hat somit ihre Aufgabe vollständig gelöst.

Eine weitere Feder 30 ist, wie in den Zeichnungen dargestellt, zu dem Zweck vorgesehen, daß zwischen Sperrelement 50 und Schaltelement 20 eine auseinandertreibende Kraft vorhanden ist, so daß das Kontaktelement 21 immer gegen die Kontakte 12 gepreßt wird.

Nachfolgend soll nun beschrieben werden, wie die thermische Trenn-Sicherung, die in den Zustand gebracht worden ist, in dem der Stromkreis geöffnet ist, wieder zurück in den Zustand gebracht werden kann, in dem der Stromkreis geschlossen ist.

Da die Stromzuführung zu dem mit einer Heizquelle versehenen elektrischen Gerät unterbrochen ist, wird die Hitzeausstrahlung infolgedessen gestoppt. Somit sinkt die Umgebungstemperatur und die Temperatur der thermischen Trenn-Sicherung. Während des Abfalls der Temperatur verfestigt sich die Schmelzmasse wieder, um so wieder das Schaltelement 20, das Rotationselement 70 und das Sperrelement zu einem einzigen Teil zu verbinden. Währenddessen bleibt jedoch der Zustand des geöffneten Stromkreises aufrechterhalten, wie er in Fig. 5 (B) gezeigt ist. Die Sicherung kann dann wieder vom Zustand des offenen Stromkreises in den

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Zustand des geschlossenen Stromkreises, wie er in Fig. 5 (A) dargestellt ist, zurückgebracht werden durch manuelles Drehen der zusammengesetzten Gruppe aus Schaltelement, Rotationselement und Sperrelement um 90° entgegen dem Uhrzeigersinn in Richtung des in Fig. 5 (B) gezeigten Pfeiles, wobei die Anschlagplatte 60 die Drehung dieser Gruppe zuläßt. Nachdem diese Gruppe um 90° gedreht worden ist, wird eine weitere Drehung durch Auftreffen des Kontaktvorsprungs 22 auf den Anschlag 15 gestoppt. Zur gleichen Zeit fällt die federnde Klaue 61 in eine Nut 53 des Sperrelementes 50 ein und verhindert ein Zurückdrehen des Sperrelementes.

Das Zurückstellen der Sicherung in den Zustand eines geschlossenen Stromkreises ist natürlich durchzuführen, nachdem der Fehler im elektrischen Gerät beseitigt ist, der für den abnormen Temperaturanstieg verantwortlich war oder nachdem die Ursache für einen solchen Fehler völlig eliminiert worden ist. Wenn die Sicherung,wie beschrieben, zurückgestellt worden ist, ist sie wieder geeignet zum Ansprechen auf einen Temperaturanstieg bis auf das vorgeschriebene Gefahrenniveau und zum Unterbrechen der Stromzuführung zu dem Gerät. Somit kann die erfindungsgemäße Trenn-Sicherung wiederholt benutzt werden.

Es sind viele Verfahren möglich, mit denen die thermische Trenn-Sicherung vom Zustand des geöffneten Stromkreises in den Normalzustand des geschlossenen Stromkreises zurückgebracht werden kann, indem von außen ein Drehmoment auf das Schaltelement 20 aufgebracht wird, das mit den Kontakten zusammenarbeitet. Eine typische Rückstellmöglichkeit ist in den Fig.· 1-5 gezeigt.

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In dem dort beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Rotationselement 70 so ausgebildet, daß es, wenn es in seine Lage innerhalb des Gehäuses 80 gebracht ist, mit einer Welle 73 am vorderen Ende des Eingriffsgliedes in eine zentrale Bohrung 16 im Zentrum der Basis 10 eingreift, so daß hier das Eingriffsglied frei drehbar gelagert ist. Am anderen Ende des Rotationselementes ist ein Kopf vorgesehen, der in eine Führungsbohrung 82 der oberen Viand des Gehäuses 80 eingreift. Auf diese Weise ist das gesamte Rotationselement drehbar an seinem oberen und seinem unteren Ende befestigt. An der nach außen weisenden Oberfläche des Kopfes 74 ist ein Schlitz 75 eingeformt, der es gestattet, mit einem Fingernagel oder einem Schraubenzieher d, wie er in Fig. 5 (B) angedeutet ist, von außen das Rotationselement 70 in der gewünschten Weise zu drehen.

Der Kopf 74 besitzt einen umlaufenden Flansch 76, der dazu dient, daß das Rotationselement 70 nicht durch die Führungsbohrung 82 in dem Gehäuse 80 nach außen gedruckt werden kann.

In dem zweiten, in den Fig. 6-8 dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die oben beschriebene Rückstelleinrichtung modifiziert, um die gesamte Konstruktion der thermischen Trenn-Sicherung noch weiter zu vereinfachen. In diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein Sperrelement 54 benutzt, das durch Zusammenfügen des Sperrelementes 50 mit dem Rotationselement 70 des ersten Ausführungsbeispieles gebildet ist. Der obere Teil des Sperrelementes 54 besitzt die Form einer Scheibe, die an ihrer Peripherie kreisförmig um feste Winkel von 90° voneinander getrennte Nuten 55 aufweist, während der untere Teil des Sperrelementes die Form einer Welle 56 besitzt. Die Nuten

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haben die gleiche Wirkung wie die Nuten 53 in dem Sperrelement des ersten Ausführungsbeispiels. Sie erfüllen nämlich die Funktion, in Zusammenarbeit mit der federnden Klaue 61 der am Gehäuse fixierten Anschlagplatte 60 die Drehung des Sperrelementes 50 im Uhrzeigersinn zu verhindern, wie es in Fig. 7 dargestellt ist. Die Kontaktbasis 24 besitzt in ihrem Zentrum eine Ausnehmung h, die groß genug ist, um den Durchmesser der Welle 56 aufzunehmen. Auf der entgegengesetzten Seite besitzt sie eine Welle 29, die in eine zentrale Bohrung der Basis 10 eingreift, so daß das Schaltelement 20 frei drehbar gelagert ist. Die Ausnehmung h in der Kontaktbasis 24 kann die Welle 56 des Sperrelementes aufnehmen. Damit die Welle 56 genau in der Mitte dieser Ausnehmung h liegt, ist es wünschenswert, daß ein Zapfen am vorderen Ende der Welle 56 vorgesehen ist, der in ein Zapfenlager in der Mitte der Bodenfläche der Ausnehmung h eingreift. Wenn auch noch ein Zapfen in der Mitte der oberen Fläche der Scheibe des Sperrelementes angeformt ist und an einer entsprechenden Stelle des Gehäuses sich ein Zapfenlager befindet, gestattet die Anschlagplatte 60 lediglich eine Drehung in einer Richtung. Das Sperrelement 54 und die Kontaktbasis 24 sind unter normalen Temperaturbedingungen durch die zwischen der Welle 56 und der Ausnehmung h befindliche Schmelzmasse P zu einem einzigen Stück vereinigt, wobei die Schmelzmasse jedoch bei der vorgeschriebenen Gefahrentemperatur schmilzt. Das Schaltelement 20 wird durch die Spiralfeder 40 im Uhrzeigersinn belastet, wie es auch beim ersten Ausführungsbeispiel der Fall war, so daß auf das Schaltelement ein Drehmoment ausgeübt wird, durch das das Schaltelement von der in Fig. 7 gezeigten Lage, in der der Stromkreis geschlossen ist, in die Lage, in der der Stromkreis geöffnet ist, gedrückt wird. Die Anschlagplatte verhindert jedoch, daß das mit dem Schaltelement 20 zu einem

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Stück vereinigte Sperrelement 54 im Uhrzeigersinn gedreht wird. Somit bleibt das Schaltelement in dem Zustand, in dem der Stromkreis geschlossen ist.

Wenn die Umgebungstemperatur ansteigt und das vorgeschriebene Gefahrenniveau, welches gleich dem Schmelzpunkt der Schmelzmasse P ist, erreicht, schmilzt die Schmelzmasse P und die Verbindung zwischen dem Sperrelement 54 und dem Schaltelement 20 wird zerstört. Demzufolge kann sich das durch die Spiralfeder 40 im Uhrzeigersinn belastete Schaltelement 20 um 90° drehen, bis es an den Anschlag 15 anschlägt und somit den Zustand des geschlossenen Stromkreises beendet.

Selbst wenn die Zuführung von elektrischem Strom zu dem elektrischen Gerät unterbrochen ist und die Umgebungstemperatur soweit fällt, daß sich die Schmelzmasse P wieder verfestigt, bleibt der Zustand des geöffneten Stromkreises erhalten.

In den Zeichnungen ist noch eine Scheibe 31 dargestellt, die verhindert, daß die verflüssigte Schmelzmasse aus der Ausnehmung h herausläuft. Die so eingeschlossene Schmelzmasse P verfestigt sich wieder zu ihrem ursprünglichen festen Zustand und verbindet demzufolge wieder das Sperrelement 54 mit dem Schaltelement 20 zu einem einzigen Stück.

Nachdem der Fehler in dem elektrischen Gerät völlig beseitigt worden ist, kann die gewünschte Rückstellung der Sicherung in den Zustand, in dem der Stromkreis wieder geschlossen ist, durchgeführt werden, indem das Schaltelement 20 manuell um 90° entgegen dem Uhrzeigersinn

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gedreht wird. Wenn das Sperrelement 54 mit dem Schaltelement 20 durch die Schmelzmasse P zu einer einzigen Einheit verbunden ist, wird es um 90° gedreht. Die federnde Klaue 61 der Anschlagplatte fällt dann in eine Nut 55 ein und verhindert, daß das Schaltelement 20 wieder zurückgedreht wird. Mit anderen Worten ist dann der Zustand des geschlossenen Stromkreises wieder hergestellt und wird aufrechterhalten.

Als Einrichtung zum Drehen des Schaltelementes 20 entgegen dem Uhrzeigersinn, nämlich als Einrichtung, die die Rolle des Rotationselementes in dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel erfüllt, ist in Fig. 8 ein Hebel 32 gezeigt, der eine geeignete Größe hat und seitlich an der Kontaktbasis angebracht ist und sich durch einen Schlitz 83 in einem entsprechenden Teil des Gehäuses 80 hindurcherstreckt. Wenn die umgebungstemperatur soweit ansteigt, daß sie das vorgeschriebene Gefahrenniveau erreicht, bewegt sich der Hebel nach links und erreicht gegebenenfalls die durch gestrichelte Linien angedeutete Lage, wobei die Sicherung in den Zustand gebracht wird, in dem der Stromkreis geöffnet ist. Das gewünschte Zurückstellen der Sicherung in den Zustand des geschlossenen Stromkreises kann danach durch einfaches Bewegen des Hebels von der in gestrichelten Linien angedeuteten Position in die durch ausgezogene Linien dargestellte Position erfolgen. Wie auch bei dem ersten bevorzugten Äusführungsbeispiel kann deshalb auch die thermische Trenn-Sicherung des zweiten bevorzugten Ausführungsbexspiels wiederholt vom Zustand des geöffneten Stromkreises in den des geschlossenen Stromkreises zurückgestellt werden. Alternativ kann auch eine Einrichtung zum Zurückstellen benutzt werden, wie sie in Fig. 9 dargestellt ist, indem das Sperrelement 54 auf seiner oberen Oberfläche mit einem

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einen Schlitz wie beim Kopf 74 des Rotationselementes 70 aufweisenden Kopf 57 versehen wird, wobei dann der Kopf durch eine Führungsbohrung 82 im oberen Teil des Gehäuses hindurchragt, wobei die Größe der Führungsbohrung 82 der Größe des Kopfes entspricht. Nachdem der Fehler in dem Gerät beseitigt worden ist, kann somit die Sicherung in den Zustand des geschlossenen Stromkreises zurückgestellt werden durch einfaches Einsetzen eines Schraubenziehers oder eines Fingernagels in den Schlitz des Kopfes 57, so daß dieser um 90° gedreht werden kann. Auch bei dieser bevorzugten Ausführungsform besitzen der Kopf 57 und die Führungsbohrung 82 zueinander die Beziehung von Welle und Lager.

Wie vorausgehend beschrieben, hält die erfindungsgemäße thermische Trenn-Sicherung unter normalen Temperaturbedingungen sicher den Zustand eines geschlossenen Stromkreises aufrecht und nimmt, wenn die Umgebungstemperatur das vorgegebene Gefahrenniveau erreicht, sofort den Zustand des geöffneten Stromkreises ein, indem die genau auf die Temperatur ansprechende Schmelzmasse schmilzt. Wenn die Umgebungstemperatur fällt und wieder auf ein normales Niveau zurückgeht, kann die Sicherung leicht in den Zustand zurückgestellt werden, in dem der Stromkreis geschlossen ist.

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Leerseite

Claims

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Patentansprüche

Thermische Trenn-Sicherung mit einem Gehäuse, zwei mit Lextungsdrähten verbundenen, einen festen Abstand zueinander besitzenden Kontakten, einem federnd vorgespannten Schaltelement zum elektrischen Verbinden und Trennen der Kontakte und einer bei einer vorgegebenen Temperatur schmelzenden Schmelzmasse, bei deren Schmelzen das Schmelzelement die elektrische Verbindung zwischen den Kontakten unterbricht, gekennzeichnet durch

eine auf das Schaltelement (20) in der Drehrichtung, in der die elektrische Verbindung zwischen den Kontakten (12) unterbrochen wird, ein Drehmoment ausübende Feder (40),

ein mit dem Schaltelement (20) frei drehbares Sperrelement (50,54) mit vier kreisförmig um feste Winkel von 90° getrennt angeordneten Nuten (53,55), eine federnde Klaue (61), die dergestalt in die Nuten (53,55) eingreifen kann, daß sie die Drehung des Sperrelementes (50,54) in der Belastungsrichtung durch die Feder (40) verhindert, eine Schmelzmasse (P), die im festen Zustand das Schaltelement (20) mit dem Sperrelement (50,54) verbindet und im geschmolzenen Zustand eine Relativdrehung zwischen Sperrelement und Schaltelement zuläßt, und ein Rotationselement (70, Kontaktbasis 24), durch das bei unterbrochener elektrischer Verbindung zwischen den Kontakten (12) von außerhalb des Gehäuses (80) das Schaltelement (20) entgegen der Wirkung der Feder (40)

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in die Drehstellung verdrehbar ist, in der die Kontakte elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
2. Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die federnde Klaue (61) an einer gegen Drehung im Gehäuse (80) verankerbaren Anschlagplatte (60) vorgesehen ist.
3. Sicherung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

gekennzeichnet, daß das Rotationselement (70) einen scheibenartigen, mit einem Schlitz (75) versehenen Kopf (74,57) aufweist, der von außen zugänglich in einer Führungsbohrung (82) des Gehäuses (80) drehbar gelagert ist.
4. Sicherung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rotationselement aus einem einen seitlich aus einem in Drehrichtung verlaufenden Schlitz (83) des Gehäuses (80) herausragenden Hebel (32) aufweisenden Schaltelement (20) gebildet ist.
5. Sicherung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzmasse (P) in einem abgeschlossenen Raum zwischen dem in Drehrichtung fest in dem Schaltelement (20) verankerten Rotationselement (70) und dem Sperrelement (50) angeordnet ist.
6. Sicherung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzmasse (P) in einem abgeschlossenen Raum zwischen dem Schaltelement (20) und dem unmittelbar angrenzenden bzw. mit einer Welle (56) in eine in diesem vorgesehene Ausnehmung (h) hineinragenden Sperrelement (54) angeordnet ist.

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