DE2942478C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Temperatur-Sicherungs­ schalter mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patent­ anspruchs I.

Ein Temperatur-Sicherungsschalter der gattungsgemäßen Art ergibt sich aus der nicht vorveröffentlichten DE 28 26 205 C 2 (Hauptpatent zu vorliegendem Zusatz­ patent).

Im Hauptpatent wird ein Temperatur-Sicherungsschalter für elek­ trische Geräte beschrieben, der einen Schmelzmaterial­ einsatz mit einem Schmelzlot aufweist, der von einer gesonderten, starren, i. w. zylindrischen Hülse umgeben ist. Diese Hülse weist an ihren beiden Enden Öffnungen auf, so daß der Schmelzmaterialeinsatz einerseits direkt auf der Wärmeübertragungsplatte aufliegt und in die andere Öffnung der Übertragungsstift in die Hülse ein­ taucht, der die Kontaktbewegung steuert.

Dieser Temperatur-Sicherungsschalter gemäß Hauptpatent ist zwar gegenüber dem zum Hauptpatent genannten Stand der Technik insofern vorteilhaft, als die Formstabilität des Schmelzlotein­ satzes auch über lange Zeiträume in Temperaturbereichen knapp unterhalb der Ansprechtemperatur gesichert ist und eine das Schmelzverhalten des Schmelzlotes veränderte Oxydation durch die Hülse vermieden wird, allerdings hat sich das Ansprechverhalten eines derartigen Temperatur- Sicherungsschalters insofern als nachteilig erwiesen, als die Öffnungsgeschwindigkeit der Schaltkontakte infolge der thermischen und hydraulischen Verhältnisse innerhalb der Schmelzpatrone relativ träge ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Temperatur-Sicherungsschalter mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 so weiterzubilden, daß der Sicherungsschalter bei Erreichen der Schmelz­ temperatur schneller anspricht.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Hülse, welche den Schmelzloteinsatz einfaßt, an ihrem unteren Ende mit einer den Austrittsquerschnitt der Hülse verkleinernden Verengung versehen ist. Eine vor­ teilhafte Weiterbildung der Erfindung ist in Anspruch 2 gekennzeichnet.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung ist gewähr­ leistet, daß die wirksamen Durchtrittsquerschnitte für das verflüssigte Schmelzlot am oberen und am unteren Hülsenaustritt aufeinander derart abgestimmt werden können, daß der Austritt des verflüssigten Schmelzlotes aus beiden Hülsenenden praktisch gleichzeitig beginnt. Es wird dadurch verhindert, daß das Schmelzlot vorzeitig aus dem unteren der Wärmeübertragungsplatte benachbarten Ende der Hülse austritt.

Innerhalb des Schmelzlotes besteht in Axialrichtung ein Temperaturgefälle, das dadurch hervorgerufen wird, daß das Schmelzlot mit seiner einen Stirnfläche auf der (heißen) Wärmeübertragungsplatte aufliegt, mit seiner anderen Stirnfläche hingegen das den Kontaktfedern abge­ wandte Ende des Bewegungsstößels beaufschlagt. Mit anderen Worten, es existiert ein Wärmefluß durch das Schmelzlot hindurch, der zu einer stärkeren "Auf­ weichung" des Schmelzloteinsatzes auf der der Wärmeüber­ tragungsplatte zugewandten Seite führt. Dies ist jedoch für die gewünschte Aufrechterhaltung konstanter Verhält­ nisse ungünstig. Infolge der erfindungsgemäß am unteren Ende der Hülse vorgesehenen Verengung wird zunächst erreicht, daß die Hülse selbst thermisch besser an die Wärmeübertragungsplatte angekoppelt ist, so daß auch in den oberen Bereich der Hülse und damit auch des Schmelz­ lotes eine verbesserte Temperaturüberleitung erfolgt. Dadurch wird in besonders vorteilhafter Weise erreicht, daß das Schmelzlot bei der Ansprechtemperatur sehr schnell und zur Gänze in einen verflüssigten Zustand kommt, der ein rascheres Einsinken des federvorbelaste­ ten Bewegungsstößels und damit eine Erhöhung der Schalt­ geschwindigkeit herbeiführt. Diese verbesserte ther­ mische Ankopplung ist allerdings nur ein Gesichtspunkt, der sich bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Tempe­ ratur-Sicherungsschalter vorteilhaft auswirkt, der zweite Gesichtspunkt ist eine Optimierung der hydrodynamischen Verhältnisse beim Ansprechen des Schmelzloteinsatzes. Durch die Verengung lassen sich die wirksamen Durch­ trittsquerschnitte für das verflüssigte Schmelzlot am oberen und unteren Hülsenaustritt aufeinander optimal abstimmen, so daß sich durch die beiden Lotaustritts­ kanäle von i. w. gleichen Querschnitt außerordentlich gute Lotausflußgeschwindigkeiten erreichen lassen.

Zusammenfassend läßt sich also feststellen, daß sich durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung die Standzeiten der Schmelzloteinsätze gegenüber denen der Ausbildung gemäß Hauptpatent um einen Faktor von 3-5 steigern lassen, daß sich ferner gegenüber früheren bekannten Ausführungsformen die Ansprechzeiten um einen Faktor von 2-3 absenken lassen und daß schließlich das Oxyda­ tionsverhalten durch Verkleinerung der bei auf Lager gehaltenen Schmelzeinsätzen freiliegenden Lotoberflächen noch einmal verbessert ist.

Der Gegenstand der Erfindung wird anhand der in der Zeichnung enthaltenen Figuren beispielsweise erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen Temperatur-Sicherungs­ schalter bei geschlossenem Strompfad.

Fig. 2 eine Darstellung analog Fig. 1 bei offenem Strompfad.

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des in den Kreis III in Fig. 1 eingefaßten Bereiches des Temperatur-Sicherungsschalters.

In dem lsolierstoffgehäuse 1 sind elektrische Anschlüsse 2, 3 eines Strompfades durch Niete 4, 5 fixiert. An das innere Ende 6 des linken Anschlusses 2 ist in Richtung auf den rechten An­ schluß 3 vorstehend ein ortsfester Gegenkontakt 7 angesetzt. Demgegenüber trägt das innere Ende 8 des rechten Anschlusses 3 eine Kontaktfeder 9, die mit ihrem Freiende 10 unterhalb des Gegenkontaktes 7 liegt. Die Kontaktfeder 9 steht unter dem Ein­ fluß einer ihr Freiende 10 nach unten in die aus Fig. 2 ersicht­ liche Öffnungsstellung drängenden Vorspannkraft, durch die das Freiende 10 außer Kontakt mit dem Gegenkontakt 7 zu kommen trachtet. Hierbei sind Kontaktfeder 9 und Gegenkontakt 7 in einer oberen Ausnehmung 11 des Isolierstoffgehäuses 1 unterge­ bracht.

An seiner Unterseite ist das Isolierstoffgehäuse mit einer Ausneh­ mung 12 versehen, deren untere Öffnung durch eine Wärmeübertra­ gungsplatte 13 aus thermisch gut leitfähigem Werkstoff abgedeckt bzw. verschlossen ist. Die Ausnehmungen 11 und 12 sind durch einen Kanal 14 miteinander verbunden, der von einem Bewegungs­ stößel 15 durchsetzt ist. Der Bewegungsstößel (Stöpsel) 15 ist von einer wesentlich größeren Länge als der Kanal 14 derart, daß er mit seinen beiden Enden aus dem Kanal weit vorsteht. Mit seinem unteren Ende 16 ragt der Bewegungsstößel 15 in ein oberes Ende 21 einer Hülse 17 hinein, die vornehmlich unterhalb des unteren Endes 16 des Stößels 15 mit einem Schmelzloteinsatz 18 gefüllt ist und auf der Innenseite 19 der Wärmeübertragungsplatte 13 mit ihrem unteren Ende 20 aufsteht. Mit ihrem oberen Ende 21 umgibt also die Hülse 17 das untere Ende 16 des Bewegungsstößels 15 mit Spiel.

Bei noch erkaltetem Schmelzlot 18 (Fig. 1 und 3) liegt der Bewe­ gungsstößel 15 mit seinem oberen Ende 22 an der Unterseite der Kontaktfeder 9 an und hält deren Freiende 10 in Schließstellung gegen den Gegenkontakt 7 des linken Anschlusses 2. Der Kanal 14 ist so dimensioniert, daß der Bewegungsstößel 15 innerhalb des lsolierstoffgehäuses 1 frei in Richtung seiner Längsachse 23 verschiebbar ist. Zwischen dem unteren Ende 16 des Bewe­ gungsstößels 15 und der Innenwand 24 der Hülse 17 verbleibt ein zum Durchtritt des verflüssigten Schmelzlotes 18 ausreichender Ringspalt 25.

Zwischen der Umfassungswand 26 der Hülse 17 und der dieser gegenüberliegenden Innenwand 27 des Isolierstoffgehäuses 1 ist ein ausreichender Abstand 28 zur vollständigen Aufnahme des nach dem Schmelzen aus der Hülse 17 verdrängten Schmelzlots 18 vorgesehen. Auch zwischen dem oberen Ende 21 der Hülse 17 und der oberen Begrenzungswand 29 der Ausnehmung 12 ist ein ausreichender Abstand 30 vorhanden.

An ihrem unteren Ende 20 ist die Hülse 17 mit einem, an ihre Innenwand 24 angeformten, nach innen vorstehenden Ringbund 31 versehen. Dadurch wird der Durchtrittsquerschnitt des unteren Endes 20 der Hülse 17 verkleinert.

Wird aufgrund der Erhitzung insbesondere der Wärmeübertragungs­ platte 13 der Schmelzpunkt des Schmelzlotes 18 erreicht, so ver­ flüssigt sich das Schmelzlot 18. Unter dem Einfluß der Vorspan­ nung der Kontaktfeder 9 wird der Bewegungsstößel 15 nach unten tiefer in die Hülse 17 hineingedrückt. Dabei verdrängt er das dünnflüssige Schmelzlot 18, welches aus dem oberen Ende 21 und dem unteren Ende 20 der Hülse unter leichtem Abheben der­ selben von der Wärmeübertragungsplatte 13 zunächst in axialer Richtung nach oben und unten und dann in radialer Richtung in den freien Raum der Ausnehmung 12 austritt. Der Hub des Bewegungsstößels 15 ist dabei so bemessen, daß eine sichere Öffnung des zwischen den elektrischen Anschlüssen 2, 3 bestehen­ den Strompfades gewährleistet ist.

Claims (3)

1. Temperatur-Sicherungsschalter

• 1. mit einem Isolierstoffgehäuse (1),
• 2. mit einer daran angeordneten Wärmeübertra­ gungsplatte (13) aus thermisch gut leitendem Werkstoff,
• 3. mit einem durch das Isolierstoffgehäuse (1) hindurchgeleiteten elektrischen Strompfad,
• 3.1 der eine gegen einen ortsfesten Gegenkontakt (7) wirksame, in Kontaktöffnungsrichtung vorgespannte Kontaktfeder (9) aufweist,
• 4. mit einem Schmelzloteinsatz (18), der ein erstes und ein anderes Ende aufweist und
• 4.1 der sich mit seinem ersten Ende an der Innen­ seite der Wärmeübertragungsplatte (13) ab­ stützt,
• 5. mit einem Bewegungsstößel (15),
• 5.1 dessen unteres Ende (16) das andere Ende des Schmelzloteinsatzes (18) beaufschlagt und
• 5.2 dessen oberes Ende (22) die Kontaktfeder (9) in Schließrichtung gegen den Gegenkontakt (7) hält und
• 5.3 der im Isolierstoffgehäuse (1) längsver­ schiebbar gelagert ist,
• 6. mit einer Hülse (17), in die der Schmelzlot­ einsatz (18) eingefaßt ist und
• 6.1 die ein oberes Ende (21), ein unteres Ende (20), eine Umfassungswand (26) und an ihrem unteren Ende (20) einen Austrittsquerschnitt aufweist, wobei
• 6.2 die Längsachse (23) der Hülse (17) in Ver­ schieberichtung des Bewegungsstößels (15) verläuft und wobei
• 6.3 die Hülse (17) mit ihrem oberen Ende (21) das untere Ende (16) des Bewegungsstößels (15) mit lockerem Spiel (Ringspalt 25) um­ faßt und
• 6.4 in einer Ausnehmung (12) des Isolierstoff­ gehäuses (1) ruht,
• 6.4.1 wobei ferner zwischen ihrer Umfassungswand (26) und dem Isolierstoffgehäuse (1) ein zur vollständigen Aufnahme des nach dem Schmel­ zen aus der Hülse (17) verdrängten Schmelz­ loteinsatzes (18) ausreichender Zwischenraum (Abstand 28) vorgesehen ist, nach Hauptpatent DE 28 26 205 C 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (17) an ihrem unteren Ende (20) mit einer den Austrittsquerschnitt der Hülse (17) ver­ kleinernden Verengung versehen ist.

2. Temperatur-Sicherungsschalter mit einer Innenwand (24) welche die Hülse (17) aufweist, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verengung als ein an der Innenwand (24) der Hülse (17) angeformter, nach innen vorstehender Ringbund (31) ausgeführt ist.