DE2942546A1 - Thermischer schalter - Google Patents

Description

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ILLINOIS TOOL WORKS INC.

Thermischer Schalter

Die Erfindung betrifft einen thermischen Schalter mit einer ersten und einer zweiten elektrischen Leitung und einem eine bei einer vorbestimmten Temperatur schmelzende Tablette enthaltenden Gehäuse.

Es sind bereits derartige thermische Schalter bekannt, die eine Schraubenfeder benutzen, um die gewünschte Schaltaktion beim Schmelzen der Tablette zu erhalten. Die Verwendung einer

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Schraubenfeder in einer solchen Vorrichtung macht diese jedoch relativ sperrig und verteuert die Herstellungskosten, da eine längliche Schraubenfeder bewirkt, daß auch die Vorrichtung selbst ein lang ausgedehntes Gehäuse besitzt. In vielen Miniaturschaltkreisen ist es jedoch äußerst wünschenswert, mehr scheibenartige Komponenten zu benutzen, insbesondere wenn eine solche Form zugleich eine Verringerung der Kompliziertheit und der Komponentenanzahl der Vorrichtung mit sich bringt.

Dies zu erreichen ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch Ausgestaltungen, wie sie in den Ansprüchen angegeben und auch in der nachfolgenden Beschreibung erläutert worden sind.

Gemäß den Definitionen in den Ansprüchen besitzt eine erfindungsgemäße Ausbildung eines thermischen Schalters eine scheibenartige Form, die durch Verwendung eines leitenden, kappenförmigen Federkontaktes erreicht wird, in dessen Frontfläche ein Muster eingeschnitten ist, so daß Teile der kappenförmigen Ausbildung um dieses Muster herum flexibel sind. Die bei Hitze schmelzbare Tablette drückt dabei gegen eine Metallscheibe, durch die die flexiblen Teile der elektrischen Federkappe in Kontakt mit einer der Leitungen gedrückt werden, bis die Tablette schmilzt, woraufhin die flexiblen Teile der Federkappe sich von dieser Leitung wegbewegen. Das Gehäuse des thermischen Schalters steht in direktem Kontakt mit der anderen Leitung, um so den normalerweise geschlossenen Stromkreis zu vervollständigen. Zusätzlich ist die feste Lage der Federkappe geeignet, eine entscheidende Vereinfachung und eine Verringerung sowohl der Größe als auch der Kosten im Vergleich

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zu entsprechenden bekannten Schaltern zu bewirken. Ebenso ist die Konstruktion des erfindungsgemäßen Schalters einfacher und es werden dabei weniger Teile benötigt als bei den bekannten Vorrichtungen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Ausbildung des thermischen Schalters,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Schalter entlang den Linien 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht einer in den Schaltern gem. Fig. 1 und 2 verwendeten Federkappe,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Federkappe gem. Fig. 3 und

Fig. 5 einen Querschnitt durch die Federkappe entlang der Linie 5-5 in Fig. 4.

Ein erfindungsgemäß ausgebildeter Schalter 10 ist in Fig. dargestellt. Dieser Schalter hat axial verlaufende Leitungen 12 und 14, die sich aus einem Gehäuse 16 heraus erstrecken. Falls statt der axial angeordneten Leitungen radial verlaufende Leitungen gewünscht werden, können die axialen Leitungen 12 und 14 in die Lagen verbogen werden, die mit

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gestrichelten Linien dargestellt sind, wobei diese so dargestellten Leitungen mit den Bezugszeichen 12' und 14' gekennzeichnet sind.

Der Querschnitt gem. Fig. 2 zeigt am besten den Aufbau des erfindungsgemäßen thermischen Schalters. Die Leitung 2 besitzt einen Kopf 18, und ein ähnlicher Kopf 20 ist an der Leitung 14 angeformt. Die Leitung 14 trägt einen scheibenförmigen Isolator 22, der vorzugsweise aus Keramik oder einem anderen geeigneten Material besteht und der eine Ausnehmungs-Frontflache 24 aufweist, die an das hintere Ende des Kopfes 20 angrenzt. Ein kreisförmiger Ring 26 erstreckt sich nach vorne von einer Fläche 28 zwischen dem Ring 26 und der Ausnehmungs-Frontflache 24 aus. Eine Federkappe 28, die auch in den Fig. 3-5 dargestellt ist, ist über den äußeren Umfang 33 des keramischen Isolators 22 gesetzt, so daß ihre hintere Fläche mit der Vorderseite des Ringes 26 im Eingriff steht. Eine Scheibe 34 aus rostfreiem Stahl ist gegen die Frontfläche 32 der Federkappe 30 gesetzt.

Ein kappenförmiges Gehäuse 35, das an einem Ende offen ist, ist durch Umbiegen seines Randes 36 an dem offenen Ende gegenüber dem keramischen Isolator 22 gesichert. Die Innenfläche 37 des leitenden Gehäuses 35 steht deshalb mit der äußeren Fläche der Federkappe 30 im Kontakt, so daß ein elektrischer Kontakt zwischen beiden Elementen vorhanden ist. Das kappenförmige Gehäuse 35 besitzt einen Abschnitt 42 verringerten Durchmessers, in den eine thermisch schmelzbare Tablette 44 eingesetzt ist. Die Tablette 44 kann aus einer Reihe von bekannten Materialien hergestellt sein, die bei einer vorgegebenen Temperatur schmelzen. Die Tablette ist derart eingesetzt, daß ihre Frontfläche an die Innenfläche 46 des Gehäuses 35 angrenzt und daß ihre hintere

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Fläche 47 an die Frontfläche 49 der Scheibe 34 angrenzt, die einen gleichmäßigen Druck auf die Tablette ausübt. Die Tablette 44 besitzt eine solche Größe, daß ein großer Hohlraum 48 in dem Gehäuse 35 verbleibt und somit das geschmolzene Material der Tablette in dieses Gebiet fließen kann, wenn die vorbestimmte Temperatur erreicht wird. Der Schalter ist vorzugsweise im Randbereich der Federkappe mittels einer geeigneten Dichtung abgedichtet, die aus Epoxy, aus Zement oder aus einem anderen geeigneten Material gebildet sein kann. Eine Zementsorte, die hierfür benutzt werden kann, ist Sauersin Cement Nr. 63, der von der Sauersin Cements Company erhalten werden kann.

Das Herstellen und Unterbrechen des elektrischen Stromkreises zwischen den Leitungen 12 und 14 wird durch die Biegung der Federkappe 30 erreicht, deren Konstruktion am besten aus den Fig. 3-5 ersichtlich ist. Die Federkappe 30 besitzt vorzugsweise eine Anzahl von sich vertikal erstreckenden Schlitzen 52, die vorgesehen sind, um die Seitenabschnitte 54 flexibler zu machen, so daß die Federkappe 30 leichter über dem keramischen Isolator 22 befestigt werden kann, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Die Frontfläche 32 der Federkappe 30 weist ein in sie hineingeschnittenes Muster auf, das aus drei identischen Flügeln 58 besteht, die sich von einem zentralen Abschnitt 61 aus erstrecken. Jeder der Flügel 58 besitzt zwei nach außen divergierende Kanten 60 und 62, die in einer halbkreisförmigen öffnung 64 enden. Es sei bemerkt, daß das spezielle Muster, wie es beschrieben und in den Zeichnungen dargestellt ist, auf einfache Weise durch einen Fachmann im Rahmen der Erfindung verändert werden kann, um die gewünschte Funktion zu erhalten, die darin besteht, eine Flexibilität bzw. Biegbarkeit des zentralen Teils der Federkappe 30 vorzusehen, so daß der

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zentrale Bereich der Federkappe die Mehrzahl von flexiblen Teilen besitzt, die leichter biegbar sind als der Rest der Federkappe. Das in Fig. 4 gezeigte Muster 56 weist hierfür abgerundete innere Ecken 66, 68 und 70 auf, die eine Mehrzahl von flexiblen, leitenden Elementen bilden. Wenn ein
Schnitt entlang der Linie 5-5 in Fig. 4 durchgeführt wird, erhält man die Darstellung gem. Fig. 5, die die flexiblen
Ecken 66,70 in der gleichen Weise zeigt, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind.

Im Hinblick auf Fig. 2 sei erwähnt, daß die metallische
Scheibe 34 gegen die Frontfläche 32 der Federkappe 30 drückt, die sich nach außen auswölben würde, wenn ein solcher Druck nicht vorhanden wäre, zu einer Form, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist. Die Positionierung der Tablette 44 in dem
Gehäuse 33 ist dergestalt, daß durch sie die Scheibe 34
gegen die Frontfläche 32 mit ausreichender Kraft zurückgedrückt wird, um die Federkappe derart zusammenzudrücken, daß die flexiblen Ecken 66,70 und 68 in Kontakt mit dem
Kopf 20 der Leitung 14 stehen, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, um so den Stromkreis zwischen den Leitungen 12 und 14 über die Federkappe 30 und das leitende Gehäuse 35 zu
schließen. Wenn die vorgegebene Schmelztemperatur der
Tablette 44 erreicht wird, fließt das Material der thermischen Tablette 44 in den in dem Gehäuse 35 ausgebildeten Hohlraum 48, und die Scheibe 34 bewegt sich dann von der
Federkappe 30 aufgrund der Federwirkung der Federkappe weg, wenn diese versucht, ihre ursprüngliche, in Fig. 5 dargestellte Form wieder einzunehmen. Wenn dies auftritt, federn die Ecken 30, 68, 70 von ihrer deformierten Form, wie sie
in Fig. 2 dargestellt ist, wieder zurück in ihre normale,
unbelastete Form, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist, wobei dadurch die elektrische Verbindung zwischen der Federkappe

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und dem Kopf 20 der Leitung 14 und somit der Stromkreis durch den Federkontakt und das Gehäuse 35 zu der Leitung 12 unterbrochen wird. Der Ring 26 des Isolators 22 drückt gegen die Innenseite der Frontfläche 71 der Federkappe, wenn ein Kontakt zwischen den Ecken 66,68 und 70 hergestellt ist, so daß der Ring 26 tatsächlich als Stütz- oder Drehfläche für die flexiblen Ecken der Federkappe 30 wirkt, wenn der Stromkreis zwischen den Leitungen 12 und 14 anfänglich geschlossen ist, wodurch ein guter elektrischer Kontakt sichergestellt wird.

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Claims (9)

Patentansprüche

1. j Thermischer Schalter mit einer ersten und einer zweiten elektrischen Leitung und einem eine bei einer vorbestimmten Temperatur schmelzende Tablette enthaltenden Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Leitung (12) in Kontakt mit dem elektrisch leitenden Gehäuse (35) und dieses in Kontakt mit einem elektrischen Element (Federkappe 30) steht, das zumindest ein flexibles, elektrisch leitendes Teil (Ecken 66,68,70) aufweist, das unter Krafteinwirkung in Kontakt mit der zweiten Leitung (14) bringbar ist aber ohne diese Krafteinwirkung von dem Kontakt mit der zweiten Leitung wegfedert, daß ein Kraftübertragungselement (Scheibe 34) in der Betriebsstellung des Schalters das flexible Teil (Ecken 66,68,70) in Kontakt mit der zweiten Leitung (14) hält und daß die bei einer vorbestimmten Temperatur schmelzende Tablette (44) zwischen dem Gehäuse (35) und dem Kraftübertragungselement (Scheibe 34) angeordnet ist, in ihrem festen Zustand das Kraftübertragungselement in der das flexible Teil (Ecken 66,68,70) in Kontakt mit der zweiten Leitung (14) haltenden Lage hält und beim Schmelzen eine Bewegung des Kraftübertragungselementes und dadurch ein Wegfedern des flexiblen Teils (Ecken 66,68,70) von dem Kontakt mit der zweiten Leitung (14) und entsprechend eine Unterbrechung des Stromkreises zwischen den Leitungen (12,14) gestattet.

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ORIGINAL INSPECTED

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2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktgebiete zwischen dem Gehäuse (35) und dem elektrischen Element (Federkappe 30) unabhängig von der Lage des flexiblen Teils (Ecken 66,68,70) fixiert sind.

3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein scheibenförmiger Isolator (22) vorgesehen ist, durch den die zweite Leitung (14) hindurchgeführt ist.

4. Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (35) kappenförmig ausgebildet und an einer Seite offen ist und dort einen Rand aufweist, der über den scheibenförmigen Isolator herübergebogen ist und den Isolator und das Gehäuse gegeneinander sichert.

5. Schalter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Element (Federkappe 30) als kappenförmiges, federndes Element ausgebildet ist und unter Herstellung eines elektrischen Kontaktes mit dem Gehäuse (35) von dem Isolator (22) getragen wird.

6. Schalter nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet , daß in die in Kontakt mit dem Kraftübertragungselement (Scheibe 34) stehende Fläche (32) des kappenförmig ausgebildeten elektrischen Elementes (Federkappe 30) ein Muster (56) eingeschnitten ist, durch das das flexible Teil (Ecken 66,68,70) gebildet wird.

7. Schalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

der äußere Rand des elektrischen Elementes (Federkappe 30) in elektrischem Kontakt mit dem Gehäuse (35) steht, und das Muster (56) im Zentrum der in Kontakt mit dem

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Kraftübertragungselement (Scheibe 34) stehenden Fläche (32) vorgesehen ist.

8. Schalter nach Anspruch 3 oder 4 und einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, daß der scheibenförmige Isolator (22) einen nach vorn vorspringenden Ring (26) aufweist, der an eine innere Fläche des kappenförmigen, elektrischen Elementes (Federkappe 30) dergestalt angrenzt, daß eine Stützfläche für das flexible Teil (Ecken 66,68,70) vorhanden ist, wenn die Tablette (44) fest und der elektrische Stromkreis zwischen den beiden Leitungen (12,14) geschlossen ist.

9. Schalter nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftübertragungselement aus einer dünnen, flachen Scheibe (34) besteht.

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