DE3035692A1

DE3035692A1 - Thermische trennsicherung

Info

Publication number: DE3035692A1
Application number: DE19803035692
Authority: DE
Inventors: Kunio Kawasaki Kanagawa Hara
Original assignee: Nifco Inc
Current assignee: Nifco Inc
Priority date: 1979-09-26
Filing date: 1980-09-22
Publication date: 1981-04-09
Also published as: FR2466093A1; NZ195050A; GB2060263A; GB2060263B; IT1133628B; ES8106071A1; NL8005370A; ES495423A0; IT8024898A0; US4322705A; AU550449B2; FR2466093B1; JPS5648020A; AU6248480A

Description

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Nifco Inc.

Thermische Trennsicherung

Die Erfindung betrifft eine thermische Trennsicherung mit einem Gehäuse, einem in das Gehäuse hineinragenden ersten Leitungsdraht, einem mit dem ersten Leitungdraht verbundenen beweglichen Kontakt, Einrichtungen zum Bewegen des beweglichen Kontaktes, einem den beweglichen Kontakt umgebenden stationären Kontakt, einem mit dem stationären Kontakt verbundenen, aus dem Gehäuse herausragenden zweiten Leitungsdraht und einer festen thermisch empfindlichen Tablette in dem Gehäuse, die in ihrem festen Zustand die Bewegung des

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beweglichen Kontaktes verhindert. Derartige thermische Trennsicherungen oder thermische Schalter unterbrechen den elektrischen Stromkreis zwischen zwei Leitungsdrähten, wenn die Umgebungstemperatur ein vorgegebenes, unsicheres Niveau erreicht.

Bei den thermischen Trennsicherungen der Art, die eine thermisch empfindliche Tablette verwendet und die bislang vorgeschlagen worden sind, überwiegen in der Anzahl diejenigen, die eine gute thermische Empfindlichkeitscharakteristik besitzen und eine verläßliche Wirkung zur Unterbrechung des elektrischen Stromkreises aufweisen, und beruhen in der kombinierten Verwendung einer thermisch empfindlichen Tablette und einer mechanischen Feder.

Ihre Wirkungsweise beruht auf dem grundsätzlichen Prinzip, daß der elektrische Stromkreis geschaffen-und aufrechterhalten wird durch einen stationären Kontakt und einen beweglichen Kontakt, die innerhalb des Gehäuses angeordnet und in einem miteinander eng verbundenen Zustand gehalten werden, wobei der bewegliche Kontakt konstant in der Richtung durch eine mechanische Feder beaufschlagt wird, in der er von dem stationären Kontakt getrennt wird, und wobei zur gleichen Zeit der bewegliche Kontakt direkt oder indirekt mittels einer thermisch empfindlichen Tablette, die fest ist und ein festes Volumen bei Temperaturen unterhalb des vorgeschriebenen unsicheren Niveaus annimmt, daran gehindert wird, sich von dem stationären Kontakt fortzubewegen. In dem normalen Zustand werden deshalb die beiden Kontakte in engem Kontakt miteinander gehalten, so daß die beiden in die Kontakte einmündenden Leitungsdrähte einen elektrischen Stromkreis dazwischen aufrechterhalten. Wenn die Temperatur der unmittelbaren Umgebung über das vorgegebene unsichere Niveau ansteigt, schmilzt die

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thermisch empfindliche Tablette augenblicklich und verflüssigt sich und weicht somit der Beaufschlagungskraft der mechanischen Feder,so daß der bewegliche Kontakt von dem stationären Kontakt weggleitet und der elektrische Stromkreis zwischen den beiden Leitungsdrähten unterbrochen wird.

Bei einer bereits von dem Erfinder vorgeschlagenen thermischen Trennsicherung (japanische Patentanmeldung Nr. 42640/1979) gleitet der bewegliche Kontakt innerhalb des Gehäuses in einer zur Kontaktebene zwischen dem beweglichen Kontakt und dem stationären Kontakt senkrechten Richtung. Zu dieser Zeit reibt die ümfangsflache des beweglichen Kontaktes an der Innenfläche des Gehäuses entlang. Wenn die zwischen den beiden Flächen erzeugte Reibungskraft auch nur leicht variiert von einem Gehäuse der Trennsicherung zu einem anderen, kann es vorkommen, daß der bewegliche Kontakt daran gehindert wird, eine Gleitbewegung auszuführen, oder er kann dazu gebracht werden, in eine gekippte Stellung zu gleiten mit dem Ergebnis, daß die Trennung des beweglichen Kontaktes von dem stationären Kontakt unvollständig wird. Um sicherzustellen, daß der bewegliche Kontakt im Notfall eine glatte Gleitbewegung durchführt, ist es notwendig, eine relativ größere mechanische Feder zu verwenden, die eine höhere Beaufschlagungskraft erzeugen kann, als sie normalerweise notwendig wäre, oder zusätzlich zu der mechanischen Hauptfeder eine Hilfsfeder zu verwenden, die verhindert, daß die Hauptfeder eine gekippte Stellung während ihrer Gleitbewegung annimmt. Diese Maßnahmen sind geeignet, die Konstruktion der Trennsicherung zu komplizieren und die Größe der Trennsicherung und deren Kosten zu erhöhen.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine thermische Trennsicherung zu schaffen, bei der ein Teil des beweglichen Kontaktes unter der normalen Bedingung ohne Fehler im Kontakt

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bleibt mit einem Teil des stationären Kontaktes und die beiden Kontakte auf jeden Fall voneinander getrennt-werden, wenn die thermisch, empfindliche Tablette schmilzt.

Dieses Ziel wird bei einer thermischen Trennsicherung der eingangs beschriebenen Art erfxndungsgemäß dadurch erreicht, daß der bewegliche Kontakt innerhalb des Gehäuses in radialer Richtung schräg verschwenkbar ist, daß die Einrichtungen zum Bewegen des beweglichen Kontaktes diesen konstant in eine horizontale Richtung drücken und daß ein isolierendes Hemmstück zwischen der thermisch empfindlichen Tablette und dem beweglichen Kontakt angeordnet ist, das gegen den beweglichen Kontakt drückt und diesen in kräftigem Kontakt mit der Kontaktfläche des stationären Kontaktes hält.

Wenn die Temperatur der unmittelbaren Umgebung der Trennsicherung ansteigt und das vorgegebene unsichere Niveau erreicht und die thermisch empfindliche Tablette demzufolge schmilzt, verschwindet die durch die Tablette auf das Hemmstück ausgeübte rückhaltende Kraft und der durch das Hemmstück auf den beweglichen Kontakt ausgeübte Druck mit dem Ergebnis, daß der bewegliche Kontakt durch die Kraft der Schraubenfeder in eine horizontale Position bewegt wird. Auf diese Weise wird die sofortige Trennung des beweglichen Kontaktes von dem stationären Kontakt erreicht.

Da die Bewegung des beweglichen Kontaktes während seiner Trennung von dem stationären Kontakt aufgrund des Schmelzens der thermisch empfindlichen Tablette keine unerwünschte Reibungskraft erzeugt, versagt die erfindungsgemäße thermische Trennsicherung niemals dabei, den elektrischen Stromkreis wirksam zu unterbrechen.

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Die Erfindung und weitere Merkmale der Erfindung und deren Ausgestaltungen werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert und in den Unteransprüchen beschrieben. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes

Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Trennsicherung im Zustand der elektrischen Leitfähigkeit,

Fig. 2 einen teilweisen Längsschnitt durch

eine Trennsicherung gem. Fig. 1 mit einer Modifikation der Kontaktflächen zwischen dem Leitungsdraht und dem beweglichen Kontakt,

Fig. 3 teilweise im Längsschnitt die Trennsicherung gem. Fig. 1 in dem Zustand, in dem der elektrische Stromkreis unterbrochen ist,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein zweites

Fig. 5 teilweise im Längsschnitt die Trennsicherung gem. Fig. 4 in dem Zustand, in dem der elektrische Stromkreis unterbrochen ist,

Fig. 6 einen Längsschnitt durch ein drittes

Ausführungsbeispiel einer erfindungs-

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gemäßen Trennsicherung im Zustand der elektrischen Leitfähigkeit,

Fig. 7 teilweise im Längsschnitt die thermische Trennsicherung gem. Fig. 6 in dem Zustand, in dem elektrische Stromkreis unterbrochen ist,

Fig. 8 teilweise im Längsschnitt ein viertes

Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Trennsicherung im Zustand der elektrischen Leitfähigkeit und

Fig. 9 einen Längsschnitt durch einen Teil

eines fünften Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Trennsicherung im Zustand der elektrischen Leitfähigkeit .

Fig. 1 stellt einen Längsschnitt durch die innere Konstruktion des ersten Ausführungsbeispiels einer Trennsicherung dar, die bei Temperaturen unterhalb des vorgegebenen unsicheren Niveaus in ihrem normalen Zustand gehalten wird. Die Trennsicherung besitzt ein Gehäuse 1, das in diesem Fall zylindrisch und an einem Ende 1a offen ist. Durch dieses offene Ende 1a dringt ein Ende 2a eines ersten Leitungsdrahtes 2 in das Innere des Gehäuses ein. Das andere Ende des Leitungsdrahtes erstreckt sich aus dem Gehäuse 1 heraus. Mit dem vorderen Ende 2a des in das Gehäuse hineingesteckten ersten Leitungsdrahtes 2 ist ein elektrisch leitender,beweglicher Kontakt verbunden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel· besitzt der bewegiiche Kontakt 3 einen annähernd konischen Kopfteil 3a, der eine leicht ab-

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gerundete Spitze und einen Schaftteil 3b aufweist, der sich vertikal von dem Boden des Kopfteiles 3a aus erstreckt und einen Durchmesser besitzt, der kleiner ist als der Durchmesser des Bodens des konischen Kopfteils. Der bewegliche Kontakt 3 weist deshalb grundsätzlich die Form eines Pilzes auf.

Der Schaftteil 3b dieses beweglichen Kontaktes 3 bleibt in Kontakt mit dem eingeführten Ende 2a des ersten Leitungsdrahtes. Insbesondere beim dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt die Endfläche des Schaftteiles 3b eine leicht konvexe sphärische Fläche, während die Endfläche des eingesetzten Endes 2a des Leitungsdrahtes eine leicht konkave sphärische Fläche aufweist, so daß die beiden Flächen mehr oder weniger ineinanderpassen. Eine aus metallischem Material hergestellte Schraubenfeder 4 ist so angeordnet, daß sie die Außenfläche des Schaftteiles 3b und das eingesetzte Ende 2a des Leitungsdrahtes über die gesamte Länge der beiden erwähnten Elemente umgibt.

Diese Schraubenfeder 4 besitzt aufgrund ihrer Natur die Neigung , eine ausgestreckte Stellung entlang ihrer eigenen Achse anzunehmen, wenn sie in ihrem natürlichen Zustand belassen wird. Wenn der bewegliche Kontakt 3 in seiner radialen Richtung in geneigte Lage verschwenkt wird relativ zu dem Leitungsdraht 2, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, wird die Schraubenfeder gleichzeitig gebogen, so daß sie eine Federkraft (in Richtung des Pfeiles A) gegen die Biegekraft ausübt. Demzufolge erzeugt die Schraubenfeder 4 eine Beaufschlagungskraft, die in der Richtung wirkt, in der der bewegliche Kontakt aufwärts ins Zentrum des Gehäuses bewegt wird.

In diesem Fall dient die Feder 4, da der bewegliche Kontakt

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und der Leitungsdraht 2 lediglich durch ihre komplementären sphärischen Endflächen miteinander in Kontakt gehalten werden, nicht nur als Mittel zur Erzeugung einer Beaufschlagungskraft für den beweglichen Kontakt in die horizontale Richtung, sondern dient auch dazu, den Leitungsdraht 2 und den beweglichen Kontakt 3 im Zustand einer festen Verbindung miteinander zu halten. Zu diesem Zweck besitzt die Schraubenfeder einen inneren Durchmesser, der kleiner ist als der Durchmesser der beiden erwähnten Elemente, so daß die beiden Elemente innerhalb der Schraubenfeder zusammengedrückt und sicher in fester Verbindung miteinander gehalten werden. Außer den beschriebenen Funktionen besitzt die Schraubenfeder 4 noch eine andere Funktion, die in der Wirkung als paralleler Strompfad besteht, durch den der Kontaktwiderstand zwischen dem Leitungsdraht 2 und dem beweglichen Kontakt 3 verringert wird.

Der Grund für die erwähnten sphärischen Flächen des beweglichen Kontaktes 3 und des Leitungsdrahtes 2 besteht darin, daß die beiden Elemente immer ein festes Kontaktflächengebiet besitzen, damit nicht der Kontaktwiderstand ansteigt, selbst wenn der bewegliche Kontakt 3 in geneigte Lage verschwenkt wird und der Winkel dieser Neigung innerhalb der Herstellungstoleranzen variiert.

Dies ist lediglich eine Sache der Konstruktionsüberlegung. Wahlweise können der bewegliche Kontakt 3 und der Leitungsdraht 2 konvexe und konkave sphärische Flächen aufweisen, um eine Kontaktfläche größerer Tiefe aufrechtzuerhalten, wie es von universalen Kugelverbindungen her bekannt ist. Umgekehrt ist in dem Fall, in dem der Kontaktwiderstand keine ernsthaften Probleme aufwirft, nicht notwendig, den beweglichen Kontakt 3 und den Leitungsdraht 2 mit solchen sphärischen

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Flächen zu versehen. Statt dessen kann der Leitungsdraht 2 alleine mit einer konvexen sphärischen Fläche an seinem Ende versehen sein, während der bewegliche Kontakt an seinem Ende eine flache Fläche aufweist, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Sogar bei dieser Anordnung ergeben die beiden Elemente, da sie durch die Schraubenfeder 4 gegen ihre Endflächen gedrückt werden, keine Probleme hinsichtlich der elektrischen Verbindung zwischen den beiden Leitungsdrähten. Selbstverständlxch kann der gleiche Effekt dadurch erhalten werden, daß der Leitungsdraht 2 mit einer flachen Fläche an seinem Ende und der bewegliche Kontakt 3 mit einer konvexen sphärischen Fläche an seinem Ende versehen wird.

Innerhalb des Gehäuses 1 und gegenüberliegend dem beweglichen Kontakt 3 ist eine thermisch empfindliche Tablette 5 angeordnet, die schnell bei ihrem Schmelzpunkt schmilzt und in ihrem festen Zustand ein festes Volumen einnimmt. Zwischen der Oberfläche der festen thermisch empfindlichen Tablette und dem beweglichen Kontakt ist ein thermisch und elektrisch isolierendes Hemmstück 7, beispielsweise aus Kunststoff, angeordnet, das in direkten Kontakt mit dem beweglichen Kontakt 3 kommen kann und auf der anderen Seite über eine gut elastische Scheibe 6, die beispielsweise aus Silikongummi oder aus Teflon hergestellt sein kann, an die thermisch empfindliche Tablette angrenzt. In diesem Fall besitzt das Hemmstück 7 die Form eines Konus, dessen Basis auf der Seite der thermisch empfindlichen Tablette liegt, wobei das Hemmstück 7 eine solche Größe besitzt, daß der Abstand von der Scheibe 6 zu der Spitze des Konus größer ist als der Abstand von der Scheibe 6 zur Spitze des beweglichen Kontaktes 3.

Das Hemmstück 7 wird deshalb mit seiner Umfangsfläche seines Konus in Kontakt gehalten mit der Umfangsfläche des Konus des

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Kopfteils 3a des beweglichen Kontaktes 3 und dagegengedrückt. Demzufolge wird der bewegliche Kontakt 3 in geneigte Stellung verschwenkt und darin gehalten, so daß ein Teil der konischen ümfangsfläche gegenüber dem im Kontakt mit dem Hemmstück gehaltenen Teil gegen einen Teil der Innenwand 1b des Gehäuses 1 gedrückt wird.

Bei dem gegenwärtig beschriebenen Ausführungsbeispiel bildet die Innenwand 1b des Gehäuses selbst eine stationäre Kontaktfläche 8, da das Gehäuse 1 selbst aus einem metallischen Material hergestellt ist, so daß es den elektrischen Strom leitet. Der zweite mit dieser Kontaktfläche 8 zu verbindende Leitungsdraht 9 ist an einem Ende an dem geschlossenen Ende 1c des Gehäuses befestigt. Somit ist der zweite Leitungsdraht an dem Gehäuse elektrisch leitend und mechanisch befestigt.

Aufgrund der beschriebenen Anordnung wird der Strompfad für den elektrischen Strom in dem in Fig. 1 dargestellten normalen Zustand von dem ersten Leitungsdraht 2 zu dem zweiten Leitungsdraht 9 aufeinanderfolgend durch den beweglichen Kontakt 3, die Innenwand 1b (stationäre Kontaktfläche 8) des Gehäuses und das Gehäuse 1 gebildet.

Die thermische Trennsicherung dieses Ausführungsbeispieles wird folgendermaßen zusammengesetzt.

Zuerst wird der zweite Leitungsdraht 9 mit dem geschlossenen Ende Ic des Gehäuses 1 durch Einstemmen, Löten oder Schweißen verbunden und die thermisch empfindliche Tablette 5 durch das offene Ende 1a des Gehäuses 1 eingesetzt. Dann wird die elastische Scheibe 6 auf die Tablette 5 fallengelassen und das für den Kontakt mit dem beweglichen Kontakt 3 vorgesehene konische Hemmstück 7 eingesetzt.

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Andererseits wird der erste Leitungsdraht vorbereitend in eine Isolierbuchse 10 eingesetzt, die Schraubenfeder 4 bis zu ihrer halben Länge auf den ersten Leitungsdraht aufgesetzt und der Schaftteil 3b des beweglichen Kontaktes 3 in den verbleibenden Teil der Schraubenfeder 4 eingesetzt, um die Verbindung zwischen erstem Leitungsdraht und Schaftteil herzustellen.

Dann wird diese Kombination in Richtung des beweglichen Kontaktes 3 in das Gehäuse 1 eingesetzt. Zuerst stößt der aufrechtstehende, koaxial mit dem ersten Leitungsdraht 2 ausgerichtete Kopfteil 3a des beweglichen Kontaktes 3 gegen das konische Hemmstück 7. In diesem Zustand gleitet die leicht gerundete Spitze des Kopfteils 3a in radialer Richtung gegen die Spitze des Hemmstückes 7 aufgrund der kraftvollen Einsetzung des Leitungsdrahtes 2 und der Isolierbuchse 10 in das Gehäuse, und die Seitenfläche des Kopfteiles bewegt sich entlang der Seitenfläche des Hemmstückes I₁ und der bewegliche Kontakt als Ganzer wird nach und nach trotz der Kraft der Schraubenfeder 4 in geneigte Stellung verschwenkt.

Schließlich bewegt sich der bewegliche Kontakt weiter in die geneigte Richtung und kollidiert mit der Innenwand 1b des Gehäuses, die die stationäre Kontaktfläche 8 bildet, so daß der in Fig. 1 dargestellte Zustand angenommen wird. Die verschiedenen Teile der Sicherung haben vorgeschriebene Größen, so daß, wenn sie wie dargestellt zusammengesetzt sind, die den Leitungsdraht 2 im isolierten Zustand tragende Buchse 10 sich im Paßsitz dicht am offenen Ende 1a des Gehäuses festsetzt. Um eine zufällige Entfernung des Leitungsdrahtes 2 aus dem Gehäuse auszuschließen, reicht es aus, einen sich radial erstreckenden Absatz 11 in der Mitte der durch die Buchse 10 ragenden Länge des Leitungsdrahtes 2 vorzusehen und an der

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entsprechenden Stelle der Buchse eine Stufenfläche 12 zu schaffen, die mit dem sich radial erstreckenden Absatz in axialer Richtung in Kontakt kommen kann.

Danach wird das offene Ende 1a des Gehäuses, wie dargestellt, beispielsweise durch Verstemmen geschlossen, um die innere Struktur intakt zu halten. Wahlweise kann das offene Ende 1a mit einer Dichtung 13 aus einem geeigneten Kunstharz versehen sein. Wenn notwendig, kann die gesamte Außenfläche des Gehäuses 1 mit einem Mantel aus Kunstharz umgeben sein.

Im fertigen Zustand der Sicherung, der, wie beschrieben, erhalten wird, ist der bewegliche Kontakt 3 in geneigter Stellung und der Beaufschlagungskraft unterworfen, die durch die Schraubenfeder in Richtung des Pfeiles A, nämlich in horizontaler Richtung, ausgeübt wird. Andererseits wird diese Kraft als eine abstoßende Kraft auf das Hemmstück 7 überführt, die den beweglichen Kontakt 3 nach unten in einen solchen geneigten Zustand gedrückt hält, daß eine Kraftkomponente entsteht, die das Hemmstück in.axialer Richtung (Richtung des Pfeiles B) aufgrund der Kontaktfläche zwischen den beiden Elementen drückt. Mit anderen Worten ist das Hemmstück einer Kraft unterworfen, die versucht, das Hemmstück von dem beweglichen Kontakt fortzubewegen. Während die Sicherung sich in ihrem normalen Zustand befindet, da die thermisch empfindliche Tablette 5 fest in ihrem festen Zustand hinter dem Hemmstück 7 verbleibt und dieser Kraft widersteht, wird demzufolge das Hemmstück in fester Position gehalten. Als Ergebnis wird auch der bewegliche Kontakt 3 daran gehindert, eine Bewegung in Richtung auf eine Rückkehr in seine horizontale Position durchzuführen, so daß der bewegliche Kontakt in Kontakt mit der stationären Kontaktfläche 8 gehalten wird.

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Wenn die Umgebungstemperatur der thermischen Trennsicherung ein Niveau erreicht, das dem Schmelzpunkt der verwendeten thermisch empfindlichen Tablette 5 entspricht, schmilzt die Tablette 5 augenblicklich, wie es naturgemäß aufgrund der wohlbekannten Natur dieser Art von Tabletten erwartet wird.

Demzufolge wird die Tablette, die in ihrem stationären Zustand ein festes Volumen einnimmt und erfolgreich der erwähnten axialen, auf das Hemmstück 7 ausgeübten, Kraft B widersteht, ihrer zurückdrückenden Kraft beraubt. Als Ergebnis wird auch das Hemmstück 7 der Kraft beraubt, die den beweglichen Kontakt 3 fest in seiner Position hält, und der bewegliche Kontakt 3 wird unter der Kraft der Schraubenfeder 4 aufwärts in seine horizontale Position bewegt. Deshalb wird augenblicklich der bewegliche Kontakt 3 von der Innenwand 1b des Gehäuses (stationäre Kontaktfläche 8) getrennt. Selbstverständlich wird das Hemmstück 7 aufgrund dieser Trennung in axialer Richtung weggedrückt»

Die thermische Sicherung nimmt dann den Zustand gem. Fig. 3 an, bei dem der elektrische Stromkreis zwischen den beiden Leitungsdrähten unterbrochen ist.

Bei der erfindungsgemäßen thermischen Trennsicherung erzeugt die Trennbewegung des beweglichen Kontaktes 3, die sich aus dem Schmelzen der thermisch empfindlichen Tablette bei der vorgegebenen unsicheren Temperatur ergibt, niemals eine ungewünschte Reibungskraft. Es besteht absolut keine Möglichkeit, daß die Trennbewegung verhindert wird, wie es häufig bei den konventionellen Trennsicherungen aufgetreten ist. Die erfindungsgemäße Sicherung bewirkt verläßlich eine perfekte Unterbrechung des elektrischen Stromkreises im Falle einer Gefahr und arbeitet wirksam mit einer Schraubenfeder

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Ab-

von relativ geringer Kraft.

Bei dem gegenwärtig beschriebenen Ausführungsbeispiel· besteht, da die thermisch empfindliche Tablette 5 innerhalb eines geschlossenen Zwischenraumes schmiizt, die Möglichkeit, daß die Tablette, obgleich sie sich in ihrem flüssigen Zustand befindet, der Bewegung des Hemmstückes 7 Widerstand entgegensetzt. Um diese Möglichkeit auszuschalten, berücksichtigt die Erfindung, daß der elastischen Scheibe 6 auf der Oberfläche dieser Tablette ein Durchmesser gegeben wird, der kieiner ist ais der Innendurchmesser des Gehäuses 1, so daß ein ringförmiger Zwischenraum 14 rund um die elastische Scheibe entsteht, durch den die geschmolzene Tablette in Umfangsrichtung entweichen kann. Für den gieichen Zweck besitzt auch das Hemmstück 7 einen Durchmesser, der geringer ist ais der Innendurchmesser des Gehäuses, so daß ein Spait 14' entsteht. Da im normalen Zustand das Hemmstück 7 durch die Federkraft des beweglichen Kontaktes 3 auf der der Position gegenüberliegenden Seite, in der der bewegliche Kontakt in Kontakt mit der stationären Kontaktfläche bleibt, gegen die Innenwand 1b des Gehäuses gedrückt wird, kann der erwähnte Spalt 14' nur in einer radialen Richtung auftreten. Die eiastische Scheibe 6 ist bei dieser Sicherung vorhanden, um das Hemmstück 7 stabil in seiner Position zu halten, selbst wenn die Tabiette 5 eine rauhe Oberfiäche besitzt, und um soweit wie mögiich zu verhindern, daß die durch den Kontaktwiderstand und zwischen den beiden Kontakten 3 und 8 entstehende Wärme zu der Tablette 5 geleitet wird. Die Scheibe kann wegfallen, wenn die Tablette 5 eine glatte Oberfläche besitzt.

Das zweite, in den Fig. 4 und 5 dargesteirte Ausführungsbeispiel· ist funktionell in jeder Hinsicht identisch mit dem

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Ausführungsbeispiel gem. Fig. 1 mit der Ausnahme, daß das benutzte Hemmstück Kugelform besitzt. Deshalb sind identische oder ähnliche Komponenten dieses Ausführungsbexspxeles mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, und es wird auf die Beschreibung der Konstruktion zur Vermeidung von Wiederholungen verzichtet. Dieses kugelförmige Hemmstück wird naturgemäß vorzugsweise lieber aus weniger teurem Glas als aus Kunststoff material hergestellt.

Einer der Vorteile, die aus der Verwendung eines kugelförmigen Hemmstückes anstatt eines konischen herrühren, besteht darin, daß beim Zusammensetzen der Sicherung die Einsetzung des Hemmstückes in das Gehäuseinnere leichter durchgeführt werden kann. Wenn das Hemmstück 7 eine konische Form besitzt wie beim vorgehend beschriebenen Ausführungsbeispiel, muß es mit großer Sorgfalt in das Gehäuse eingesetzt werden, so daß die Bodenfläche des Hemmstückes flach auf der Fläche der Tablette landet. Wenn demgegenüber das Hemmstück eine Kugelform besitzt, kann das Einsetzen ohne eine solche Sorgfalt durchgeführt werden.

Andererseits gestattet dieses kugelförmige Hemmstück, wenn der bewegliche Kontakt zusammen mit dem Leitungsdraht 2 eingesetzt und nach Auftreffen auf das Hemmstück weiter gegen die Kraft der Schraubenfeder 4 hineingedrückt wird, bis der bewegliche Kontakt in einer radialen Richtung geneigt verschwenkt wird, daß der bewegliche Kontakt nicht nur frei von Gleitbewegungen auf dem Hemmstück ist, sondern auch von der Drehung der Kugel Gebrauch gemacht wird. Infolgedessen kann der bewegliche Kontakt 3 reibungsloser geneigt verschwenkt werden. Weiterhin kann das Hemmstück 7 zu der Zeit, wenn die thermisch empfindliche Tablette schmilzt und der bewegliche Kontakt 3 seine natürliche Stellung gemäß Fig. 5 annimmt, nach-

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dem die Umgebungstemperatur der Sicherung auf das vorgegebene unsichere Niveau angestiegen ist, schneller durch Ausnutzung der Drehung der Kugel weggedrückt werden, als wenn das Hemmstück 7 nur durch Gleiten auf der Kontaktfläche weggedrückt wird. Daneben ist der durch die Bewegung des beweglichen Kontaktes auf die Kugel ausgeübte Reibungswiderstand minimal, da die Kugel selbst einen Punktkontakt mit der Innenwand des Gehäuses besitzt. Diese Tatsache trägt auch zur Vergrößerung der Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Kontaktes bei.

Beim gegenwärtig beschriebenen Ausführungsbeispxel besteht, da die Kugel in Punktkontakt mit der Tablette 5 oder der Scheibe 6 kommt, die Möglichkeit, daß, wenn dieser Punktkontakt für eine lange Zeit andauert, der Teil der Tablette oder der Scheibe, der in Kontakt mit der Kugel gehalten wird, sich deformiert und die Kraft, mit der die Kugel den beweglichen Kontakt fest in Position hält, demzufolge abnimmt.

Das dritte Ausführungsbeispxel der erfindungsgemäßen Sicherung, das frei von diesem erwähnten Nachteil ist, wird anhand der Fig. 6 und 7 beschrieben.

Das dritte Ausführungsbeispxel weist eine zweite Schraubenfeder 15 auf, die im kontraktierten Zustand zwischen der Fläche der thermisch empfindlichen Tablette 5 (oder der Scheibe 6, wenn eine solche auf der Oberfläche der Tablette angeordnet ist) und dem kugelförmigen Hemmstück 7 angeordnet ist.

Durch die zweite Schraubenfeder wird das kugelförmige Hemmstück 7 stabil in Position gehalten, und es wird die Kontaktkraft, die durch das kugelförmige Hemmstück auf die Scheibe 6 oder die Tablette 5 ausgeübt wird, auf die gesamte in Kontakt

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mit der Fläche stehende Länge einer Windung der Spule ausreichend verteilt, um eine sonst mögliche plastische Deformation der Fläche zu verhindern. Weiter erzeugt die Kraft C, die die Schraubenfeder 15 auf das kugelförmige Hemmstück ausübt, eine Kraftkomponente C, die den beweglichen Kontakt fester untenhält. Somit trägt die zweite Schraubenfeder insgesamt dazu bei, die elektrische Leitfähigkeit der Sicherung in ihrem normalen Zustand sicherzustellen.

Weiterhin erzeugt die Kraft der Schraubenfeder 15 auch eine Kraftkomponente D auf der Seite der Tablette. Wenn die Tablette 5 bei der vorgegebenen unsicheren Temperatur schmilzt, dient diese Kraftkomponente deshalb dazu, die Entfernung der geschmolzenen Tablette hinter dem kugelförmigen Hemmstück durchzuführen und fördert die Geschwindigkeit der Stromkreisunterbrechung .

Die Stärke dieser zweiten Schraubenfeder 15 kann frei ohne Bezug auf die Stärke der ersten Schraubenfeder 4 gewählt werden. Natürlich treten Schwierigkeiten auf, wenn die Ausdehnung der Schraubenfeder von ihrem kontraktierten Zustand zu ihrem freien Zustand so lang ist, daß nach dem Schmelzen der Tablette die Kugel in den Zwischenraum gelangt, in den der bewegliche Kontakt in seine horizontale Richtung bewegt werden soll.

Wenn die Scheibe 6 nicht plastisch deformierbar ist, kann die Scheibe, der eine ausreichend vergrößerte Dicke zur Sicherstellung einer genügend hohen Elastizität wie beim zweiten Ausführungsbeispiel gegeben ist, in gewissem Ausmaß den Effekt erfüllen, den die zweite Schraubenfeder 15 zur Sicherstellung der elektrischen Leitfähigkeit und Förderung der Leitungsunterbrechungsgeschwindigkeit bewirkt. Wenn das Hemm-

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. so ·

stück aus einer Substanz wie Silikongummi besteht, die ausreichende Elastizität und große Isoliereigenschaften besitzt, kann die Scheibe 6 oder die Feder 15 entfallen. Natürlich kann auch bei dem ersten Ausführungsbeispxel mit einem konischen Hemmstück die zweite Schraubenfeder 15 wirksam verwendet werden.

Die Form des beweglichen Kontaktes ist nicht auf die eines Pilzes beschränkt. Wenn der bewegliche Kontakt wie in Fig. 8 die Form einer Kugel besitzt, ist eine Blindbohrung geeigneten Durchmessers sowohl im Basisende des kugelförmigen beweglichen Kontaktes 3 als auch in dem vorderen Ende 2a des Leitungsdrahtes 2 angebracht, und es ist eine Schraubenfeder 4" mit einem Durchmesser, der leicht größer ist als der Durchmesser der Bohrungen an der einen Seite in die Bohrung des kugelförmigen beweglichen Kontaktes und an der anderen Seite in die Bohrung des Leitungsdrahtes eingesetzt. Im Normalzustand wird der bewegliche Kontakt durch das Hemmstück 7 in Kontakt gehalten mit der stationären Kontaktfläche 8. Wenn die Umgebungstemperatur der thermischen Sicherung das vorgegebene unsichere Niveau erreicht, beginnt die thermisch empfindliche Tablette 5 augenblicklich zu schmelzen, und der kugelförmige bewegliche Kontakt 3 wird durch die Schraubenfeder 4¹ nach oben in ihre horizontale Richtung gedrückt mit dem Ergebnis, daß die elektrische Leitung zwischen den beiden Leitungsdrähten 2 und 9 unterbrochen wird.

Fig. 9 stellt ein Ausführungsbeispxel dar, bei dem als beweglicher Kontakt 3 ein stangenförmiger Kontakt verwendet wird, dessen vorderes Ende abgebogen ist. Der stangenförmige Kontakt ist durch eine Feder 4¹¹, die in entgegengesetzter Richtung zu der Biegung des stangenförmigen Kontaktes gebogen ist,

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fest mit dem vorderen Ende 2a des Leitungsdrahtes 2 verbunden. Im Normalzustand wird die vordere Endfläche des stangenförmigen Kontaktes 3 durch das Hemmstück 7 in Kontakt mit der stationären Kontaktfläche 8 gehalten, um so eine elektrische Verbindung zwischen den beiden Leitungsdrähten aufrechtzuerhalten. Wenn die thermisch empfindliche Tablette 5 bei dem vorgegebenen unsicheren Niveau schmilzt, wird das Hemmstück 7 von der Kraft zum Halten des beweglichen Kontaktes in seinem verschwenkten Zustand entlastet. Demzufolge trennt sich dann der stangenförmige Kontakt von dem stationären Kontakt, und der elektrische Stromkreis ist unterbrochen.

Bei jedem der beschriebenen Ausführungsbeispiele stellt die Innenwand 1b des Gehäuses eine stationäre Kontaktfläche 8 dar, die rund um den beweglichen Kontakt 3 angeordnet ist. Alternativ dazu kann das Gehäuse 1 auch aus einem isolierenden Material und der stationäre Kontakt aus einer elektrisch leitfähigen Substanz hergestellt sein, die separat an der Innenseite des Gehäuses angebracht ist, so daß sie den beweglichen Kontakt umgibt.

Mit Hinblick auf die Richtungen, in denen die beiden Leitungsdrähte aus dem Gehäuse herausgeführt sind, sind diese Leitungsdrähte bei allen beschriebenen Ausführungsbexspxelen in entgegengesetzten Richtungen herausgeführt. Es ist jedoch selbstverständlich, daß der Leitungsdraht 9 aus dem Gehäuse auch in der gleichen Richtung wie der Leitungsdraht 2 herausgeführt sein kann. Beispielsweise sieht jeder gleich die Möglichkeit, daß der Leitungsdraht 9 an dem dargestellten offenen Ende 1a des Gehäuses befestigt sein kann. Ausgehend von dieser Möglichkeit ist auch leicht die Möglichkeit ersichtlich, die stationäre Kontaktfläche 8 separat herzustellen, den zweiten Leitungsdraht 9 daran zu befestigen und diesen in der gleichen

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Richtung wie den Leitungsdraht 2 herauszuführen und diese Anordnung in das Gehäuseinnere einzusetzen.

In jedem Fall wird durch die Erfindung eine thermische Trennsicherung geschaffen, die ein schnelles und verläßliches Unterbrechen des elektrischen Stromkreises sicherstellt, ohne daß die Stromkreisunterbrechungsbewegung des beweglichen Kontaktes durch Reibung verhindert wird.

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Claims

Ό35692 Patentansprüche

1. j Thermische Trennsicherung mit einem Gehäuse, einem in

das Gehäuse hineinragenden ersten Leitungsdraht, einem mit dem ersten Leitungsdraht verbundenen beweglichen Kontakt, Einrichtungen zum Bewegen des beweglichen Kontaktes, einem den beweglichen Kontakt umgebenden stationären Kontakt, einem mit dem stationären Kontakt verbundenen, aus dem Gehäuse herausragenden zweiten Leitungsdraht und einer festen thermisch empfindlichen Tablette in dem Gehäuse, die in ihrem festen Zustand die Bewegung des beweglichen Kontaktes verhindert, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Kontakt (3) innerhalb des Gehäuses in radialer Richtung schräg verschwenkbar ist, daß die Einrichtungen (Schraubenfeder 4,15) zum Bewegen des beweglichen Kontaktes (3) diesen konstant in eine horizontale Richtung drücken und daß ein isolierendes Hemmstück (7) zwischen der thermisch empfindlichen Tablette (5) und dem beweglichen Kontakt (3) angeordnet ist, das gegen den beweglichen Kontakt (3) drückt und diesen in kräftigem Kontakt mit der Kontaktfläche (8) des stationären Kontaktes hält.

2. Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hemmstück (7) die Form eines Konus besitzt und ein Teil der Umfangsfläche des Konus im Kontakt mit dem beweglichen Kontakt (3) steht (Fig. 1-3).

3. Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hemmstück (7) die Form einer Kugel besitzt und ein

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Teil der ümfangsfläche der Kugel im Kontakt mit dem beweglichen Kontakt (3) steht (Fig. 4-9).

4. Sicherung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (Schraubenfeder 15) zum Bewegen des beweglichen Kontaktes (3) in einem kontraktierten Zustand zwischen der thermisch empfindlichen Tablette (5) und dem Hemmstück (7) angeordnet ist.

5. Sicherung nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Hemmstück (7) aus Silikongummi besteht.

6. Sicherung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Kontakt (3) die Form eines Pilzes besitzt, dessen Schaftteil (3b) mit dem ersten Leitungsdraht (2) verbunden ist und dessen konischer Kopfteil (3a) in Kontakt mit dem stationären Kontakt (Kontaktfläche 8) gehalten wird.

7. Sicherung nach einem der Ansprüche 1, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Kontakt (3) die Form einer Kugel besitzt und ein Teil der ümfangsfläche der Kugel in Kontakt mit dem stationären Kontakt (Kontaktfläche 8) steht (Fig. 8).

8. Sicherung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Kontakt (3) und der erste Leitungsdraht (2) über eine radial auslenkbare Schraubenfeder (4) miteinander verbunden sind.

130015/0944