DE3006474A1

DE3006474A1 - Selbstzurueckstellbare thermische sicherung

Info

Publication number: DE3006474A1
Application number: DE19803006474
Authority: DE
Inventors: Kunio Hara
Original assignee: Nifco Inc
Current assignee: Nifco Inc
Priority date: 1979-02-23
Filing date: 1980-02-21
Publication date: 1980-09-04
Also published as: IT1140662B; CA1117571A; JPS55113226A; IT8020054A0; AU5568880A; FR2449960A1; US4281307A

Description

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Nifco Inc.

Selbstzurückstellbare thermische Sicherung

Die Erfindung betrifft eine thermische Sicherung, die einen elektrischen Stromkreis zwischen einem ersten und einem
zweiten sich aus einem Gehäuse herauserstreckenden Leitungsdraht aufrechterhält, wenn die Umgebungstemperatur unter
einer vorbestimmten Temperatur liegt, und diesen Stromkreis unterbricht, wenn die Umgebungstemperatur über die vorbe-

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. if.

stimmte Temperatur ansteigt, mit einem elektrisch leitenden Kontaktelement, das in einem Hohlraum des Gehäuses zwischen einer ersten und einer zweiten Position beweglich ist und in der ersten Position in Kontakt mit einem ersten und einem zweiten innerhalb des Gehäuses jeweils mit einem der Leitungsdrähte elektrisch verbundenen Anschlußteil steht und in der zweiten Position von zumindest einem der Anschlußteile getrennt ist, und mit einem temperaturempfindlichen, bei der vorbestimmten Temperatur schmelzenden Element,

Thermische Sicherungen des Typs, bei dem der Schmelzpunkt eines temperaturempfindlichen Elementes als vorgegebene Temperatur benutzt wird und die nur dazu dienen, den elektrischen Stromkreis zwischen zwei Leitungsdrähten bei dieser vorgegebenen Temperatur zu unterbrechen, werden mit gutem Erfolg bei verschiedenen elektrischen Geräten verwendet, bei denen ein zufälliges Überhitzen auftreten kann. Es ist bereits eine größere Anzahl derartiger Typen von thermischen Sicherungen bekannt.

Die thermischen Sicherungen dieser Klasse sind so konstruiert, daß nach einmaliger Unterbrechung des elektrischen Stromkreises der ursprüngliche elektrische Stromkreis nicht wiederhergestellt wird und die Sicherungen somit weggeworfen werden müssen.

Der Zweck solcher thermischen Sicherungen besteht darin, eine sichere Arbeitsweise der elektrischen Geräte sicherzustellen. Wenn Schwierigkeiten der einen oder anderen Art in dem abgesicherten elektrischen Gerät auftreten und eine überhitzung bewirkt, daß die Temperaturen über eine vorgegebene Temperatur hinaus ansteigen, schmilzt die Sicherung und unterbricht den elektrischen Stromkreis. Wenn die so

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unterbrochene Sicherung zufällig zurückgestellt wird, nachdem die Umgebungstemperatur der Sicherung infolge der damit verbundenen Abschaltung des elektrischen Gerätes wieder gefallen ist, wird das Geräte wieder der gleichen Gefahr (Überhitzung) ausgesetzt, bis die Ursachen der Schwierigkeiten erkannt und beseitigt worden sind. In diesem Sinne ist es deshalb natürlich, daß solche Sicherungen nicht in der Lage sind, den elektrischen Stromkreis wiederherzustellen, wenn er einmal unterbrochen ist. Keine der bekannten thermischen Sicherungen kann jedoch den Platz von Thermostaten einnehmen, die bislang in unterschiedlichsten Arten von üblichen Heizvorrichtungen benutzt wurden.

Ein selbstzurückstellbarer Typ einer thermischen Sicherung , der ein temperaturempfindliches Element benutzt und der in der Lage ist, den Platz von üblichen Thermostaten einzunehmen , wäre deshalb äußerst nützlich.

An erster Stelle erlaubt eine thermische Sicherung dieses Typs grundsätzlich eine wesentliche Verminderung der Größe, verbessert den Raumfaktor des Teiles, der den hitzeempfindlichen Kreis umfaßt und vermeidet weiterhin die sonst unvermeidliche Verwendung eines massiven, teuren Metallteils, wie eines Bimetallstreifens, und ist deshalb wesentlich wirtschaftlicher. Vor allem trägt die Tatsache, daß sich das temperaturempfindliche Element bezüglich Temperatureigenschaften auszeichnet, wesentlich zur Verläßlichkeit des Stromkreises bei.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erindung, eine selbstwiedereinstellbare thermische Sicherung zu schaffen, die den elektrischen Stromkreis zwischen Leitungsdrähten bei Anstieg der Umgebungstemperatur auf die vorgegebene Temperatur unter-

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bricht und nach dem Abfallen der Temperatur unter die vorgegebene Temperatur den elektrischen Stromkreis wiederherstellt.

Dieses Ziel wird ausgehend von einer thermischen Sicherung der eingangs definierten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das temperaturempfindliche Element dicht in einem Hohlraum des Gehäuses auf der einen Seite der ersten Position des Kontaktelementes abgedichtet ist und einer Fläche des Kontaktelementes gegenüberliegt und die Eigenschaft hat, unter normalen Bedingungen fest zu sein, aber bei vorgegebener Temperatur unter Volumenvergrößerung zu schmelzen und sich bei unter die vorgegebene Temperatur sinkenden Temperaturen unter Volumenverkleinerung wieder zu verfestigen, und daß ein Energiespeicher vorgesehen ist, der das Kontaktelement zu allen Zeiten in Richtung von der zweiten Position zur ersten Position belastet, wobei diese Belastungskraft geringer ist als die Kraft, mit der das temperaturempfindliche Element beim Schmelzen unter Volumenvergrößerung mit seiner angrenzenden Fläche das Kontaktelement in Richtung seiner zweiten Position bewegt, und ausreichend groß ist, um das Kontaktelement in seine erste Position zu bewegen, wenn das temperaturempfindliche Element sich unter Volumenverkleinerung verfestigt.

Bei der thermischen Sicherung dieser Konstruktion schmilzt das temperaturempfindliche Element und dehnt sich in seinem Volumen aus, wenn die Umgebungstemperatur aus dem einen oder anderen Grund ansteigt und den Schmelzpunkt des temperaturempfindlichen Elementes erreicht, so daß die Kraft der Volumenausdehnung den Kontakt in die zweite Position bewegt, wobei die von dem Energiespeicher ausgeübte Kraft überwunden wird. Demzufolge wird der elektrische Stromkreis zwischen

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dem ersten und dem zweiten Leitungsdraht unterbrochen. Wenn die Umgebungstemperatur wieder fällt, beginnt das temperaturempfindliche Element sich wieder unter Verlust seines Volumens zu verfestigen, wobei der Energiespeicher das Kontaktelement wieder in Richtung auf die erste Position bewegt. Wenn sich das temperaturempfindliche Element wieder vollständig verfestigt hat, bewirkt das Kontaktelement wieder einen geschlossenen elektrischen Stromkreis zwischen dem ersten und dem zweiten Leitungsdraht. Wie oben beschrieben, unterbricht die erfindungsgemäße thermische Sicherung ohne die Notwendigkeit irgendeiner äußeren Hilfe den elektrischen Stromkreis, wenn die Umgebungstemperatur die vorgegebene Temperatur erreicht und stellt den elektrischen Stromkreis wieder her, wenn die Temperatur unter die vorgegebene Temperatur fällt.

Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, in der die Erfindung anhand der Zeichnungen in Ausführungsbeispielen beschrieben ist. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen thermischen Sicherung in ihrem Normalzustand,

Fig. 2(A) eine perspektivische Ansicht eines bei dieser ersten Ausführungsform benutzten Kontaktelementes,

Fig. 2(B) einen Schnitt durch das Kontaktelement gem. Fig. 2(A),

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Fig. 3 einen teilweisen Längsschnitt durch - " die thermische Sicherung gem. Fig. 1

in dem Zustand, den sie annimmt, ^; wenn die Umgebungstemperatur der Sicherung die vorgegebene Temperatur erreicht hat,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen thermischen Sicherung in dem Zustand nach Erreichen der vorgegebenen Temperatur,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine dritte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen thermischen Sicherung im Normalzustand,

Fig. 6 einen Längsschnitt durch die thermische Sicherung gem. Fig. 5 in dem Zustand, den sie annimmt, nachdem die Umgebungstemperatur die vorgegebene Temperatur erreicht hat,

Fig. 7 einen Längsschnitt durch eine vierte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen thermischen Sicherung im Normalzustand und.

Fig. 8 einen Längsschnitt durch die

Sicherung gem. Fig. 7 in dem Zustand, den sie einnimmt, nachdem die Umgebungstemperatur die vorgegebene Temperatur erreicht hat.

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Die in den Fig. 1-3 dargestellte erfindungsgemäße thermische Sicherung ist ein rohrförmiger Typ, ein horizontaler oder ein axialer Typ, bei dem zwei Leitungsdrähte 2a und 2b sich in entgegengesetzte Richtungen von einem Gehäuse 1 aus erstrecken. Durch eine Öffnung an einem axialen Ende des Gehäuses dringt ein erster Leitungsdraht 2a in den Hohlraum des Gehäuses ein. Das vordere Ende dieses Leitungsdrahtes bildet einen ersten Anschlußteil 3a, der elektrisch mit dem ersten Leitungsdraht verbunden ist.

Im Gegensatz dazu ist der zweite Leitungsdraht durch Einstemmen mit dem anderen axialen Ende des Gehäuses verbunden, das aus einem geeigneten elektrisch leitfähigen Metall besteht. Die Innenwand des Gehäuses dient deshalb als zweites Anschlußteil 3b für den zweiten Leitungsdraht 2b.

Innerhalb des Gehäuses ist ein Kontaktelement 4 vorgesehen, das in Kontakt mit beiden Anschlußteilen 3a und 3b stehen kann und demzufolge einen elektrischen Stromkreis zwischen dem ersten Leitungsdraht 2a und dem zweiten Leitungsdraht 2b herstellt, während die thermische Sicherung in ihrem Normalzustand ist, nämlich wenn die Umgebungstemperatur unterhalb des Schmelzpunktes des temperaturempfindlichen Elementes liegt.

Da in diesem Fall angenommen wird, daß das Gehäuse zylindrische Form besitzt, besitzt das Kontaktelement 4, wie in den Fig. 2(A) und 2(B) dargestellt, im wesentlichen die Form einer Scheibe und weist an dessen Umfang eine Mehrzahl von um den Umfang verteilten blütenblattartigen Teilen 4a auf, die jeweils nach außen geneigt in radialer Richtung verlaufen. Das Kontaktelernent wird in den Hohlraum des Gehäuses mit den leicht nach innen gebogenen blütenblattartxgen Teilen eingesetzt, die dann federnd nach außen drücken. Diese Federkraft

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trägt zur Festigkeit, mit der der elektrische Kontakt zwischen dem Kontaktelement 4 und der Innenwand des Gehäuses aufrechterhalten wird, bei.

Das Kontaktelement 4 wird in solcher Weise während des Zusammensetzens der thermischen Sicherung in Position gebracht, daß der zentrale Teil 4b der Scheibe in Kontakt kommt mit der Endfläche des Anschlußteils 3a des in das Gehäuse eingesetzten Leitungsdrahtes, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Dieses ist die erste Position für das Kontaktelement 4. Um einen perfekten Kontakt zwischen dem Kontaktelement 4 und dem Anschlußteil 3a sicherzustellen, ist ein Federelement 5, das die noch zu beschreibende Elastizität behält, im zusammengedrückten Zustand zwischen der hinteren Fläche des Kontaktelementes und der Fläche 1a des Gehäuses angeordnet, die der zuerst erwähnten hinteren Fläche gegenüberliegt. Das Federelement 5 übt auch in diesem Zustand eine Kraft in der Richtung auf das Kontaktelement 4 aus, daß dieses gegen das Anschlußteil 3a gedrückt wird.

Auf der gegenüberliegenden Fläche des Kontaktelementes 4 ist eine elastische Buchse 6 aus Gummi oder Kunststoff angeordnet, die zusammen mit der Innenwand des Gehäuses eine Dichtwirkung erzeugt und an der Innenwand des Gehäuses gleiten kann. Hinter der Buchse 6 ist ein temperaturempfindliches Element 7 abgedichtet, welches normalerweise fest ist und bei einer Temperatur überhalb der vorgegebenen Temperatur schmilzt. Das hintere Ende des Gehäuses ist dicht mit einer üblichen Abdichtung 8 verschlossen, die beispielsweise aus Kunststoff bestehen kann.

Das temperaturempfindliche Element wird deshalb innerhalb des Hohlraumes auf der Seite der ersten Position mit Bezug

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auf das Kontaktelement als Grenze gehalten. Die Fläche des temperaturempfindlichen Elementes 7, die dem Kontaktelement 4 gegenüberliegt, kann, obgleich sie dicht abgedichtet ist, durch die noch zu beschreibende Funktion in der Richtung bewegt werden, in der sie die Buchse 6 weiterbewegt- Die anderen Flächen des temperaturempfindlichen Elementes sind von stationären Wandflächen eingeschlossen.

Bei der vorliegenden Erfindung können die temperaturempfindlichen Elemente verwendet werden, die auch bei schon vorhandenen thermischen Sicherungen benutzt werden. In diesem Fall kann, da diese Elemente grundsätzlich die Form einer Tablette haben, der Zusammenbau der Sicherung in vorteilhafter Weise durchgeführt werden, wenn das Element vorher einer Druck- oder Schmelzformung unterworfen wird, um es der Form der Kammer anzupassen, damit das Element sich in diese, einpassen kann.

Die Erfindung kennzeichnet sich in einer Hinsicht durch die direkte Verwendung einer besonderen Eigenschaft, die grundsätzlich alle temperaturempfindlichen Elemente aufweisen, die für thermische Sicherungen erhältlich sind. Diese Eigenschaft ist das Schmelzen und eine damit verbundene Volumenexpansion des temperaturempfindlichen Elementes beim Erreichen der vorgegebenen Temperatur. Diese Eigenschaft weisen alle temperaturempfindlichen Elemente auf, obgleich das Ausmaß in Abhängigkeit davon variiert, welche Art von Element benutzt wird. Grundsätzlich bestehen diese Elemente aus Harz und zeigen einen Koeffizienten der Volumenausdehnung im Bereich von etwa 3-8 %.

Nachfolgend soll jetzt die Funktion des temperaturempfindlichen Elementes bei dieser Ausführungsform beschrieben werden.

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Während die thermische Sicherung in dem Zustand-verbleibt, in dem die Umgebungstemperatur unterhalb des Schmelzpunktes des temperaturempfindlichen. Elementes liegt, wird das Kontaktelement 4 in der ersten Position und aufgrund der durch das Federelement 5 ausgeübten Kraft in Kontakt mit dem ersten und zweiten Anschlußteil 3a und 3b gehalten und erlaubt demzufolge einen Stromfluß zwischen den beiden Leitungsdrähten 2a und 2b.

Wenn die Umgebungstemperatur aus dem einen oder anderen Grunde ansteigt und die vorgegebene Temperatur erreicht, schmilzt jedoch das temperaturempfindliche Element unter damit verbundener Volumenexpansion. Die Kraft dieser Volumenexpansion übersteigt die Kraft des Federelementes 5 und drückt das Kontaktelement 4 gemäß den Zeichnungen nach links aufgrund der dazwischenliegenden Buchse 6. Aufgrund dieses Phänomens trennt sich das Kontaktelement 4 von dem. Anschlußteil 3a des in das Gehäuse eingesetzten Leitungsdrahtes mit dem Ergebnis, daß der elektrische Stromkreis zwischen den beiden Leitungsdrähten 2a und 2b unterbrochen wird.

Der sich bei Unterbrechung des elektrischen Stromkreises ergebende Zustand ist in Fig. 3 dargestellt. Zwei Erfordernisse, die hier spezielle Beachtung verlangen, sind das Erfordernis, daß nach Bewegung des Kontaktelernentes 4 in die zweite Position mit der Folge der Unterbrechung des Stromkreises das Element in seinem geschmolzenen Zustand dicht abgedichtet ist, damit es nicht aus dem Hohlraum auf der Seite der ersten Position über das Kontaktelement ausfließen kann,.und das Erfordernis, daß das auf das Kontaktelement einwirkende- Federelement 5 voll durch Zusammendrücken belastet ist.

Das erste Erfordernis wird erfüllt, indem die äußere Kante

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eines Flansches 2c, der das Anschlußteil 3a des Leitungsdrahtes 2a trägt, und die innere Kante des Durchbruchs der Buchse 6 in ihren Größen so ausgebildet sind, daß die beiden Kanten eine perfekte Abdichtung geben. Das zweite Erfordernis wird leicht dadurch erfüllt, indem ein Federelement 5 benutzt wird, das eine geeignete Kraft aufweist.

Wenn die Umgebungstemperatur fällt, wird das temperaturempfindliche Element 7 graduell wieder verfestigt mit entsprechender Abnahme des Volumens. Das Federelement 5 drückt deshalb das Kontaktelement und die Buchse zurück in Richtung der ersten Position im Verhältnis der Volumenabnahme des temperaturempfindlichen Elementes.

Wenn die Umgebungstemperatur ausreichend wieder gefallen ist und das temperaturempfindliche Element insgesamt wieder verfestigt ist, kommt das Kontaktelement 4 wieder in Kontakt mit dem Anschlußteil 3a, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, mit dem Ergebnis, daß die elektrischleitende Verbindung zwischen den beiden Leitungsdrähten wiederhergestellt wird.

Das alternative Unterbrechen und Schließen des elektrischen Stromkreises zwischen den Leitungsdrähten wiederholt sich jedesmal, wenn die Umgebungstemperatur auf die vorbestimmte Temperatur ansteigt und von dort wieder abfällt.

Die thermische Sicherung kann deshalb für den gleichen Zweck wie ein überlicher Thermostat benutzt werden und weist den Vorteil auf, daß die Anzahl ihrer Einzelteile gering und die Verläßlichkeit ihrer Wirkungsweise hoch ist. Durch die Erfindung kann eine kleine thermische Sicherung von beispielsweise 9 mm Länge und 4 mm Durchmesser geschaffen werden.

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Wenn das Kontaktelement aus einem bekannten Material wie elektrisch leitfähigem Gummi hergestellt ist, welches sowohl elektrisch leitfähig als auch elastisch ist, kann es zugleich die Rolle einer Buchse erfüllen. Demzufolge kann dann die Buchse entfallen und das temperaturempfindliche Element direkt in Kontakt mit dem Kontaktelement gehalten werden, wie es in Fig. 4 dargestellt ist. In diesem Fäll kann die Unterbrechung des elektrischen Stromkreises zwischen den beiden Leitungsdrähten 2a und 2b, die beim Schmelzen und volumenmäßigen Ausdehnen des Elementes 7 auftritt, leicht erfolgen, indem ein Teil 4', das in dem Kontaktelement 4 zum Zwecke des Eingriffes des Anschlußteils 3a und des Flansches 2c ausgeformt ist, als Blindkonstruktion ausgebildet ist, wobei der Flansch 2c aus einem isolierenden Material besteht und eine solche Größe besitzt, daß der abgedichtete Zustand zwischen ihm und dem Teil 4¹ des Kontaktelementes 4 auch aufrechterhalten bleibt, wenn das Element sich im geschmolzenen Zustand befindet. Die Benutzung eines Federelementes großer Stärke stellt eine sichere Wiederherstellung des elektrischen Stromkreises sicher.

Eine genügende Erhöhung der Stärke des Federelementes 5 hat keine ungünstigen Effekte. Dies beruht darauf, daß die Expansionskraft, die von einer in einem dicht abgedichteten Hohlraum enthaltenen Substanz erzeugt wird, sehr groß ist. Die Verläßlichkeit der Herstellung eines elektrischen Stromkreises kann deshalb durch ausreichende Vergrößerung der Stärke sichergestellt werden, mit der das Kontaktelement und das Anschlußteil 3a gegeneinandergepreßt werden, während die thermische Sicherung sich in ihrem normalen Zustand befindet oder der elektrische Stromkreis wiederhergestellt wird.

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Wahlweise kann.ein Stück einer gumniartigen Substanz die Schraubenfeder in dem Hohlraum des Gehäuses auf der Seite der zweiten Position des Kontaktelementes ersetzen. Die elastische Kraft, die von diesem elastischen Stück ausgeübt wird, das. als Federelement 5 dient, kann benutzt werden, um das Kontaktelement zwischen den beiden Positionen zu bewegen. Der Einsatz eines solchen Federelementes 5 ist in einem später beschriebenen Ausführungsbeispiel gezeigt.

Das Ausführungsbeispiel gem. den Fig. 5 und 6 zeigt eine thermische Sicherung vom vertikalen oder radialen Typ, der zwei Leitungsdrähte 2a und 2b besitzt, die sich beide in gleicher Richtung von dem Gehäuse 1 aus erstrecken. In diesem und den nachfolgenden Ausführungsbeispielen erfüllen die Einzelteile die gleichen Funktionen wie die entsprechenden Teile des ersten Ausführungsbeispieles und sind deshalb mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Die Form des Gehäuses 1 kann frei gewählt werden. Beispielsweise kann das Gehäuse die Form eines Zylinders oder einer rechteckigen Säule besitzen. Das vorliegende Ausführungsbeispiel wird anhand eines zylindrischen Gehäuses beschrieben. Durch ein axiales Ende des Gehäuses 1 erstrecken sich zwei Leitungsdrähte 2a und 2b in ein und derselben Richtung. Die beiden Leitungsdrähte sind beide in den Hohlraum des Gehäuses eingesetzt. Ihre vorderen Enden sind in rechten Winkeln aufeinander zugebogen, so daß ihre Spitzen radial einander mit einem kleinen Spalt gegenüberliegen. Sie sind in den radial gegenüberliegenden Teilen mit vergrößerten Kopfteilen 3a und 3b versehen, die als untere Kontaktflächen.dienen.

Das Kontaktelement 4 steht in Aufwärtsrichtung diesen beiden Kopfteilen gegenüber. Dieses ist die erste Position für das

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Kontaktelement. Das Kontaktelement ist zu allen Zeiten in Richtung auf diese erste Position durch ein Federelement 5 belastet. In diesem Fall ist das Federelement 5 aus einer ersten Schraubenfeder 5b, die den Umfangsteil 4c des Kontaktelementes nach oben drückt, und einer Schraubenfeder 5a gebildet, die in gleicher Weise den zentralen Teil 4d des Kontaktelementes nach oben preßt, um so eine gleichmäßige Verteilung der Federkraft sicherzustellen. Es ist natürlich möglich, statt dessen nur eine einzige Schraubenfeder zu verwenden .

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispxel ist das Kontaktelement 4 selbst aus zwei Teilen gebildet, nämlich dem Umfangsteil 4c und dem zentralen Teil 4d. Durch Zusammensetzung dieser beiden Teile durch Ineinanderpressen, ist das Kontaktelement sowohl einteilig als auch funktionell fest. Der zentrale Teil 4d erstreckt sich aufwärts in Form eines Schaftes durch den Spalt zwischen den beiden Anschlußteilen 3a und 3b hindurch. Sein oberes Ende endet in einem Kopfteil 4e von leicht vergrößertem Durchmesser.

Der Kopfteil 4e des Kontaktelementes 4 grenzt an eine Membran 6' an, die aus einer elastischen Substanz wie Gummi besteht und entlang ihres Umfanges von einer Auflage 9 aus relativ steifem Gummi gehalten wird. Hinter dieser Membran 6¹ ist ein temperaturempfindliches Element 7 abgedichtet, dessen dem Kontaktelement gegenüberliegende Fläche 7a dicht durch die erwähnte Membran 6' verschlossen ist.

Die untere Fläche des Gehäuses ist mit einer Abdichtung 8 abgedichtet, die aus einem Deckelteil 8a, das das andere Ende des Federelementes 5 abstützt, und einem Umfangsteil 8b, das zur Abdichtung dient, besteht.

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Wenn die thermische Sicherung der beschriebenen Konstruktion mit ihrer Temperatur auf die vorgegebene Temperatur ansteigt, ist die Membran 6¹ der Expansionskraft des temperaturempfindlichen Elementes ausgesetzt, so daß der Teil der Membran, der in Kontakt mit dem Kopfteil 4e des Kontaktelementes gehalten wird, im Gegensatz zu dem Teil an der Auflage 9 nach unten ausgelenkt wird.

Da diese Expansionskraft, wie beschrieben, relativ stark ist, wird das Kontaktelement 4 trotz der durch das Federelement 5 ausgeübten Kraft nach unten gedrückt mit dem Ergebnis, daß die beiden Anschlußteile 3a und 3b voneinander getrennt werden und der elektrische Stromkreis zwischen den beiden Leitungsdrähten 2a und 2b schließlich unterbrochen wird (Fig. 6).

Wenn die Umgebungstemperatur schließlich unter die vorgegebene Temperatur abfällt, beginnt das temperaturempfindliche Element sich wieder unter Volumenabnahme zu verfestigen. Die durch das Federelement 4 erzeugte Kraft bewegt das Kontaktelement 4 in Verbindung mit der Membran 6¹ nach oben, die dabei ihre ursprüngliche Position aufgrund ihrer eigenen Elastizität wieder einnimmt. Demzufolge kehrt das Kontaktelement in die erste Position zurück, die in Fig. 1 dargestellt ist, und es wird der elektrische Stromkreis zwischen den beiden Leitungsdrähten wieder geschlossen.

Die Membran 6' kann sich nur in ihrem zentralen Teil ausdehnen, da die Verfestigung des temperaturempfindlichen Elementes graduell von seinem Umfang nach innen fortschreitet und demzufolge der zentrale Teil zuletzt abkühlt. Diese begrenzte Ausdehnbarkeit der Membran 6' wird erreicht durch Egalisierung der Rückkehrgeschwindigkeit der Membran 6' mit

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der des Kontaktelementes während der Verfestigung des temperaturempfindlichen Elementes.

Wenn die Membran eine sehr starke elastische Kraft aufweist, kann sie gleichzeitig die Funktion des Federelementes 5 erfüllen. In diesem Fall kann deshalb das Federelement 5 völlig fortgelassen werden, und es kann dann der Kopfteil 4e des Kontaktelementes an dem zentralen Teil der Membran 6' befestigt werden oder die Membran 6' kann einstückig zusammen mit dem zylindrisch ausgebildeten Kopfteil 4e des Kontaktelementes ausgeformt werden. Wenn das Federelement 5,wie ursprünglich beabsichtigt, verwendet wird und auch, wenn die Membran, wie beschrieben, ihren Platz einnimmt, kann das Federelement 5 oder die Membran 6' auf der Seite des temperaturempfindlichen Elementes angeordnet sein, die der Seite in der Zeichnung gegenüberliegt, so daß das Kontaktelement gegen das Anschlußteil gedrückt wird, obgleich es nach oben gezogen wird.

Außerdem kann bei der vorliegenden Ausführung der Umfangsteil 4c des Kontaktelementes 4, das dem Kontakt mit dem Anschlußteil dient, aus dem bereits erwähnten elektrisch leitenden Gummimaterial anstatt aus üblichem Metall hergestellt sein. Insbesondere in dem Fall des Umfangteiles, das in eine Vereinigung mit dem zentralen Schaftteil 4d gepreßt werden kann, kann die funktionelle Vereinigung dieser beiden Teile mit vergrößerter Verläßlichkeit erreicht werden, indem der Umfangteil aus elektrisch leitfähigem Gummi hergestellt und der Durchmesser des Durchbruches verringert wird, um die Einsetzung des zentralen Schaftteiles 4d so zu ermöglichen, daß die Elastizität des Materials allein die kräftige Einsetzung des zentralen Schaftteiles durch diesen Durchbruch erlaubt. Diese Anordnung trägt auch zum Vorteil der erfindungsgemäßen Sicherung bei.

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Das in den Fig. 7 und 8 beschriebene Ausführungsbeispiel stellt eine Modifikation der erfindungsgemäßen Sicherung dar, indem das als Schraubenfeder ausgebildete Federelement aus metallischem Material durch einen elastischen Gummiblock ersetzt wird.

Die beiden Anschlußteile 3a und 3b haben jeder die Form eines flachen Kopfes, der durch Stauchen der Enden der Leitungsdrähte innerhalb des Gehäuses erzeugt werden kann. Die Unterseiten dieser Anschlußteile 3a und 3b von vergrößertem Durchmesser werden in Kontakt mit dem Kontaktelement 4 gehalten. Dieses ist die erste Position des Kontaktelementes 4. Das Federelement 5, das das Kontaktelement zu allen Zeiten gegen die erwähnten Unterseiten der Anschlußteile drückt, besteht aus einem Block aus einem elastischen Material wie Gummi.

Ein anderer Unterschied dieser Modifikation besteht darin, daß die Kontakteinrichtung die Form einer einfachen flachen Scheibe hat und daß die Membran 6' in einer so tiefen Position angeordnet ist, daß sie in Kontakt mit den oberen Seiten der Anschlußteile 3a und 3b kommt. Die beiden Anschlußteile erfüllen deshalb gleichzeitig die Rolle der Auflage 9 bei dem vorausgehend beschriebenen Ausführungsbeispiel.

Aufgrund dieser Konstruktion kann sich die Membran 6', wenn das dicht durch die Membran 6' innerhalb des Hohlraumes auf der Seite der ersten Position des Kontaktelementes innerhalb des Hohlraumes des Gehäuses abgedichtete Element 7 schmilzt und sich volumeraaäßig ausdehnt bei der vorgegebenen Temperatur, ausschließlich durch die öffnung zwischen den beiden flachköpfigen Anschlußteilen 3a und 3b ausdehnen und dort in Kontakt kommen mit dem Kontaktelement 4 und das Kontaktelement

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nach unten drücken, wobei die elastische Kraft des elastischen Federelementes 5 überwunden und dieses, nach unten verförmt wird, wodurch das Kontaktelement in seine zweite Position, in der es von den beiden Anschlußteilen 3a und 3b getrennt ist (Fig.8), gebracht wird.

Wenn die Umgebungstemperatur zu fallen beginnt, und sich'das temperaturempfindliche Element demzufolge zu verfestigenbeginnt, erlangt die Membran 6¹ aufgrund ihrer eigenen- : Elastizität wieder ihre ursprüngliche Form, wie sie in Fig. 7 dargestellt ist. Auf der anderen Seite wird das Kontaktelement ebenfalls durch die elastische Kraft des Federelementes 5 in seine erste Position gebracht. , .

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Konstruktion der thermischen Sicherung ganz besonders einfach. Bei dieser Konstruktion kann die Anzahl der Einzelteile noch weiter herabgesetzt werden, indem das Kontaktelement 4 aus einem . elektrisch leitenden Gummimaterial hergestellt und einstückig mit dem als elastischer Block ausgebildeten Federelement ausgeformt wird. In diesem Fall kann der in den Zeichnungen dargestellte elastische Block eine ringartige Form mit ausgehöhltem Inneren besitzen.

Im Fall der beiden Ausführungsbeispiele gem. den Fig. 5-8 kann das Gehäuse aus einem elektrisch leitendem Material oder aus einem elektrisch isolierenden Material wie einem Kunstharz bestehen. Wenn ein elektrisch leitfähiges Material gewählt wird, kann einer der Anschlußdrähte direkt durch Einpressen an dem Gehäuse befestigt werden, so daß die Innenwand des Gehäuses als Anschlußteil dieses Leitungsdrahtes dient, wobei zwischen diesem Anschlußteil und dem Anschlußteil des anderen Leitungsdrahtes, der in den Hohlraum des Gehäuses

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eingesetzt ist, das Kontaktelement 4 den elektrischen Stromkreis durch Benutzung der Idee des ersten Ausführungsbexspiels schließt und unterbricht.

Bei jedem der beschriebenen Ausführungsbeispiele können die Leitungsdrähte 2a und 2b irgendeine beliebige Form einschließlich der von kreisrunden Drähten besitzen. Wahlweise kann die Hülse des Gehäuses selbst als einer der Leitungsdrähte benutzt werden.

Wie vorausgehend im Detail beschrieben worden ist, kann die erfindungsgemäße selbstrückstellbare thermische Sicherung sehr leicht hergestellt werden. Für Anwendungsfälle, bei denen bislang Thermostate benutzt wurden, übertreffen diese selbstrückstellbaren Typen einer thermischen Sicherung bei weitem die Thermostate im Hinblick auf Raumbedarf, Kosten, Verläßlichkeit ihrer Ausführung und Akkuratesse ihrer Wirkungsweise.

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Claims

Patentansprüche

Thermische Sicherung, die einen elektrischen Stromkreis zwischen einem ersten und einem zweiten sich aus einem Gehäuse herauserstreckenden Leitungsdraht aufrechterhält, wenn die Umgebungstemperatur unter einer vorbestimmten Temperatur liegt, und diesen Stromkreis unterbricht, wenn die Umgebungstemperatur über die vorbestimmte Temperatur ansteigt, mit einem elektrisch leitenden Kontaktelement, das in einem Hohlraum des Gehäuses zwischen einer ersten und einer zweiten Position beweglich ist und in der ersten Position in Kontakt mit einem ersten und einem zweiten innerhalb des Gehäuses jeweils mit einem der Leitungsdrähte elektrisch verbundenen Anschlußteil steht und in der zweiten Position von zumindest einem der Anschlußteile getrennt ist, und mit einem temperaturempfindlichen, bei der vorbestimmten Temperatur schmelzenden Element, dadurch gekennzeichnet, daß das temperaturempfindliche Element (7) direkt in einem Hohlraum des Gehäuses (1) auf der einen Seite der ersten Position des Kontaktelementes (4) abgedichtet ist und einer Fläche des Kontaktelementes (4) gegenüberliegt und die Eigenschaft hat, unter normalen Bedingungen fest zu sein aber bei der vorgegebenen Temperatur unter Volumenvergrößerung zu schmelzen und sich bei unter die vorgegebene Temperatur sinkenden Temperaturen unter Volumenverkleinerung wieder zu verfestigen, und daß ein Energiespeicher (Federelement 5) vorgesehen ist, der das Kontaktelement (4) zu allen Zeiten in Richtung von der zweiten Position zur ersten Position belastet, wobei diese

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Belastungskraft geringer ist als die Kraft, mit der das temperaturempfindliche Element (7) beim Schmelzen unter Volumenvergrößerung mit seiner angrenzenden Fläche (7a) das Kontaktelement (4) in Richtung seiner zweiten Position bewegt, und ausreichend groß ist, um das Kontaktelement (4) in seine erste Position zu bewegen, wenn das temperaturempfindliche Element (7) sich unter Volumenverkleinerung verfestigt.
2. Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Kontaktelement (4) gegenüberliegende Fläche (7a) des temperaturempfindlichen Elementes (7) durch eine elastische Buchse (6) dicht abgedichtet ist, die zwischen dieser Fläche (7a) und dem Kontaktelement (4) angeordnet ist, in Preßkontakt mit der Innenwand des Gehäuses (1) steht und eine Bewegung der Fläche (7a) gestattet.
3. Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Kontaktelement (4) gegenüberliegende Fläche (7a) des temperaturempfindlichen Elementes (7) durch eine elastische Membran (6¹) dicht abgedichtet ist, die zwischen dieser Fläche (7a) und dem Kontaktelement (4) angeordnet ist, deren Umfangsteil sich in einer festen Position befindet und die eine Bewegung der Fläche (7a) gestattet.
4. Sicherung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher aus einer Schraubenfeder besteht.
5. Sicherung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher aus einem gummiartigen Elastomer besteht.

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