DE3710672C2 - Temperaturwächter mit einem Gehäuse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Temperaturwächter mit einem Ge­ häuse mit einem topfförmigen Unterteil und einem Deckteil, wo­ bei im Unterteil eine Bimetallscheibe angeordnet ist und unter Einwirkung der Bimetallscheibe mindestens ein bewegliches Kon­ taktteil mit einem stationären Gegenkontakt in Verbindung bring­ bar ist, so daß eine elektrische Verbindung zwischen Unterteil, beweglichen Kontaktteil und Gegenkontaktteil herstellbar ist.

Derartige gattungsgemäße Miniatur-Temperaturwächter sind in verschiedener Ausgestaltung aus der DE-AS 21 21 802 sowie der DE 31 22 899 C2 bekannt. Zu Details wird auf die dortigen Druckschriften verwiesen, deren Inhalt zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung gemacht wird. Es handelt sich um sehr kleine kompakte Schalter mit einem Gehäuse und einem topfförmigen Unterteil und einem dieses schließenden Oberteil, wobei im Gehäuse ein Schaltwerk angeordnet ist, das einen oder mehrere Kontakte aufweist, die durch eine Bimetallscheibe zentral getragen und geschaltet werden. Soweit nur ein Kontaktpaar aus beweglichem Kontaktteil und stationärem Gegenkontaktteil vorhanden ist, kann der Strom­ fluß in einfachster Form über die Bimetallscheibe selbst erfol­ gen, erfolgt vorzugsweise aber über eine zusätzliche Feder­ schnappscheibe zum topfförmigen Gehäuse. Bei zwei beweglichen Kontakten mit entsprechendem Gegenkontakt, werden diese von einem gemeinsamen durch die Bimetallscheibe bewegten Träger­ glied getragen und der Stromfluß erfolgt direkt. Von den Gegen­ kontakten, die in der Regel am Festteil angeordnet sind, ist der Strom über ein Stromübertragungsglied an ein oder mehreren äußeren Anschlußkontakten abgreifbar. Es sind Temperaturschal­ ter, nämlich Temperaturbegrenzer bekannt, die nur den elek­ trischen Kontakt unterbrechen und entweder zur erneuten Her­ stellung der elektrischen Verbindung von Hand rückschaltbar sind oder aber ausgetauscht werden. Es sind Temperaturwächter bekannt, die sich nach wesentlicher Temperaturänderung selbst­ tätig wieder zurück und die elektrische Verbindung wieder her­ stellen. Es kann dann passieren, daß nach Abkühlung der Bi­ metallscheibe diese wieder zurückschaltet und die elektrische Verbindung wieder herstellt, ohne daß der Fehler, der direkt aufgrund erhöhten Stromflusses oder indirekt erhöhter Temperatur­ entwicklung und damit der Trennung der elektrischen Verbindung durch die Bimetallscheibe geführt hat, behoben ist. Es kommt dann zum sogenannten Reglertasten.

Es ist bei offenen Schaltern anderer Gattung aus der US 4,580,123 schon bekannt, parallel zum Schaltkontakt zwischen Anschlußenden hochohmige PTC- Widerstände anzuordnen, durch die nach Öffnen des Schalters ein geringer Strom fließt und Wärme erzeugt, durch die die Bi­ metallscheibe auf höherer Temperatur gehalten, so daß sie den Schalter offen hält. Der Stromfluß wird erst durch externes Unterbrechen der Stromzufuhr, wie durch Ausschalten eines Hauptschalters unterbrochen, so daß erst dann die Bimetall­ scheibe wieder zurückspringen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gattungsgemäße Miniatur-Temperaturschalter der eingangs genannten Art als selbsthaltende Temperaturschal­ ter auszubilden. Dabei sollen die kleinen Abmessungen dieser Schalter und die Anordnung in einem geschlossenen kleinen Ge­ häuse beibehalten werden und eine wirksamere Wärmeerzeugung zum sicheren Offenhalten des Schalters erzielt werden.

Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe bei einem Temperatur­ wächter mit einem Gehäuse mit einem topfförmigen Unterteil und einem Deckteil, wobei im Unterteil eine Bimetallscheibe ange­ ordnet ist und unter Einwirkung der Bimetallscheibe mindestens ein bewegliches Kontaktteil mit einem stationären Gegenkontakt in Verbindung bringbar ist, so daß eine elektrische Verbindung zwischen Unterteil, beweglichen Kontaktteil und Gegenkontakt­ teil herstellbar ist, dadurch gelöst, daß zwischen Gegenkontakt und Unterteil eine feste elektrische höherohmige Verbindung durch ein Widerstandsteil besteht, das als Teil des Gehäuses ausgebildet ist.

Zur optimalen Lösung der Aufgabe geht die Erfindung nicht den Weg die äußeren Anschlußkontakte, die mit Anschlußdrähten ver­ bunden sind, durch einen hochohmigen Widerstand zu überbrücken, wie dies im übrigen bei bekannten offenen Schaltern in der Regel getan wird, um diese selbsthaltend auszubilden. Dies würde bei den erfindungsgemäßen Miniaturschaltern zu einer wesentlichen Vergrößerung der gesamten Baugruppe führen, so daß diese letztendlich nicht mehr für die vorgesehenen Zwecke einsetzbar wären. Nachteilig wären bei einer solchen Ausbildung auch, daß der Wärmeübergang von in dem hochohmigen Widerstand zur Bimetallscheibe äußerst schlecht wäre. Die Erfindung schlägt demgegenüber vielmehr eine integrierte Lösung mit in­ tegrierter Ausbildung des hochohmigen Widerstandes im vorhan­ denen Gehäuse vor.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß das Widerstandsteil ein PTC-Element ist. Der Einsatz derartiger PTC-Elemente zur Überbrückung ansich ist bekannt. Eine äußerst bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, daß der elektrische Wider­ stand des Widerstandsteils einstellbar ist. Hierdurch kann mit einem Widerstandsteil, daß für verschiedene Schalter, die bei gleichem konstruktivem Aufbau Bimetallscheiben mit unterschied­ lichen Schalttemperaturen aufweisen, ein einziges hochohmiges Widerstandsteil verwendet werden, das je nach der verwendeten Bimetallscheibe und deren Schalttemperatur eingestellt und an diese angepaßt wird. In bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, daß das Widerstandsteil ein in Bögen geführtes Metall- oder Kohlenstoffwiderstandsteil ist, wobei insbesondere vorgesehen sein kann, daß das Widerstandsteil aus einer Metallscheibe aus­ gestanzt ist bzw. der Kohlewiderstand als Schicht auf einem Träger insbesondere aufgedruckt aufgebracht ist und von einer erstarrten Glasschmelze abgedeckt ist. Zur Einstellung sieht eine äußerst bevorzugte Ausgestaltung vor, daß zwischen ein­ zelnen Abschnitten des Widerstandsteils Brücken bestehen, die entfernbar sind.

In bevorzugter Ausgestaltung schlägt also die Erfindung vor, daß das bisher ausschließlich isolierende Deckteil, das eine mechanische Verbindung zwischen dem stationären Gegenkontakt bzw. den mit diesem verbundenen Stromübertragungsglied vom stationären Gegenkontakt zu einem äußeren Anschlußkontaktteil und dem Gehäuseunterteil herstellt, als hochohmiges Wider­ standselement ausgebildet oder mit einem solchen versehen wird, so daß eine hochohmige Verbindung zwischen dem stationären Gegenkontakt und dem metallischen Gehäuseunterteil hergestellt wird.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Temperatur­ wächters unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen er­ läutert sind. Dabei zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Temperaturwächters im Schnitt;

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Temperaturwächters in einem Schnitt entsprechend dem Schnitt der Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt entsprechend III-III in der Fig. 2 im wesentlichen durch das Widerstandselement.

Die erfindungsgemäßen Temperaturwächter der Fig. 1 und 2 sind im wesentlichen kreisförmig ausgebildet, wie für den Tem­ peraturwächter nach der Fig. 2 aus der Fig. 3 entnehmbar ist.

Die Temperaturwächter weisen ein Gehäuse 1 mit einem topfför­ migen Unterteil 2 und einem dieses verschließenden Deckteil 3 auf. Das Deckteil 3 sitzt in ansich bekannter Weise entweder direkt oder indirekt auf einen umlaufenden Absatz 4 des Unter­ teils auf und wird gegen diesen durch eine auf der gegenüber­ liegenden Seite des Deckteils 3 vorgesehene Umkrimpung 6 des Unterteils 2 gedrückt. Bei bekannten Temperaturwächtern besteht das Deckteil aus Isoliermaterial, wie ein Keramik- oder auch Kunststoffteil oder aber, soweit es leitend ist, ist es gegen­ über dem topfförmigen Unterteil elektrisch isoliert eingesetzt. In letzterem Falle diente der elektrische leitende Teil des Deckteiles als Gegenkontaktteil (beispielsweise DE-OS 29 17 482). Im erstgenannten Fall ist das Deckteil 3 durch ein oder mehrere Stromübertragungsglieder 7 durchsetzt, die nach innen hin ein stationäres Gegenkontaktteil 8 zu einem beweglichen Kon­ taktteil 9, nach außen hin ein Anschlußkontaktelement 11 tragen und elektrisch miteinander verbinden.

Im Gehäuseunterteil 2 sitzt im dargestellten Ausführungsbei­ spiel eine Bimetallscheibe 12 sowie eine Federschnappscheibe 13 ein, die in zentralen Durchbrüchen das bewegliche Kontakt­ teil 9 umgeben und tragen. In der dargestellten Position ist die Bimetallschnappscheibe 12 entlastet und das Kontaktteil 9 wird durch die Federschnappscheibe 13 gegen den stationären Gegenkontakt 8 gedrückt. Bei Überschreiten einer vorgegebenen Temperaturgrenze springt die Bimetallscheibe 12 um, kommt da­ bei an einem Absatz 14 mit ihrem Außenrand zur Anlage und drückt den Kontakt 9 entgegen der Wirkung der Federschnapp­ scheibe 13 vom Gegenkontakt 8 ab, so daß der Stromfluß, der in der dargestellten Schließstellung vom Anschlußkontakt 11 über das Verbindungsteil 7, den Gegenkontakt 8, den beweglichen Kon­ takt 9, die Federschnappscheibe 13 zum Gehäuse 2, an dem der weitere externe Anschluß angeschlossen werden kann, geführt ist, unterbrochen wird.

Bei der Ausgestaltung der Fig. 1 weist das Deckteil 3 nun ein sogenanntes PTC-Element 16 auf, welches das Stromübertragungs­ glied 7 umschließt und trägt und einerseits mit diesen sowie andererseits bei der Umkrimpung 6 mit dem Gehäuseunterteil 2 in elektrischer Verbindung steht. Um hier bei vorgegebenen geometrischen Abmessungen den Stromflußweg über das PTC-Ele­ ment 16 und damit den durch dieses bewirkten elektrischen Widerstand möglichst groß zu machen ist zwischen PTC-Element 16 und Stromübertragungsglied 7 eine isolierende Hülse angeord­ net, so daß das PTC-Element 16 nur im inneren unteren Bereich mit dem stationären Gegenkontakt 8 in elektrischer Verbindung steht. In gleicher Weise ist zwischen der Umfangswand des PTC- Elements 16 und der achsparallelen Gehäusewand des Gehäuseunter­ teils 2 Isoliermaterial 18 angeordnet, welches im übrigen noch im Bereich 19 unter das PTC-Element 16 gezogen ist. Dies führt dazu, daß die Kontaktierung des PTC-Elements 16 mit dem Gehäuse­ unterteil 2 lediglich im Bereich des oberen Außenumfanges, bei der Umkrimpung 6 erfolgt.

Wenn der Temperaturwächter geschlossen ist (dargestellte Stel­ lung), so fließt der Strom in der oben angegebenen Weise über den Kontakt 9 und die Federschnappscheibe 13, wogegen ein Stromfluß über das PTC-Element 16 vernachlässigbar ist, da dessen Widerstand gegenüber dem vorgenannten Stromweg relativ groß ist. Öffnet nun der Schalter durch Abheben des Kontakts 9 vom Gegenkontakt 8, so fließt ein durch den Widerstand des PTC-Elements 16 bestimmter Strom über diesen und erwärmt ihn. Durch die Erwärmung wird eine Temperatur aufrechterhalten, in der die Bimetallschnappscheibe 12 den Kontakt 9 vom Gegenkon­ takt 8 abhält, so daß dieser Stromweg weiterhin unterbrochen bleibt. Ein Zurückschnappen der Bimetallscheibe 12 ist erst möglich, wenn von Hand die über den Wächter 1 anliegende Span­ nung unterbrochen wird, so daß auch über das PTC-Element 16 kein Strom mehr fließen kann. Durch die Abkühlung kann die Bi­ metallscheibe dann wieder in ihre dargestellte entlastete Stel­ lung zurückspringen, so daß die Verbindung zwischen Kontakt und Gegenkontakt unter Einwirkung der Federschnappscheibe 13 wieder hergestellt ist. Nach erneutem Anlegen der Spannung kann Strom dann wieder über den Gegenkontakt 8 in den Kontakt 9 fließen.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist ein Widerstandselement 20 derart auf einem Keramikträger 21 angeordnet, daß es eine hochohmige leitende Widerstandsverbindung zwischen dem Strom­ übertragungsglied 7 und der Wand des Gehäuseunterteils 2 bildet. Um einen angestrebten großen Widerstand des Widerstandselements 28 zu erzielen, verbindet dieses nicht das Stromübertragungs­ glied 7 direkt radial mit dem Gehäuseunterteil 2, sondern weist eine gebogene oder schlangenlinienförmige Form mit teilringför­ migen Unterbrechungsbereichen auf, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Das Widerstandselement 20 weist Kontaktringe 20 auf und kontaktiert mit einem solchen das Stromübertragungsglied 7 bei 26, verläuft dann ein Stück radial und weiterhin zunächst in einem teilringförmigen Kreis 27 bis kurz vor das Ansatzstück 26, bei 28, dort wieder etwas weiter radial nach außen und dann in einem zweiten ringförmigen Teil 29 bis zu einem radial außer­ halb des Bereichs 26 liegenden Bereich 31 und dort wieder radial bis zur Anlage an der Wand des Unterteils 2, wo der äußere Kontaktring 20 das Unterteil 2 über dessen Umkrimpung 6 kontaktiert. Unterhalb des Keramikträgers 21 ist ein weiteres Keramikteil 22 angeordnet, zwischen denen zur Abdichtung eine Zwischenlage 23 aus Teflon angeordnet ist, die leicht nach oben gebogen und zwischen der Wand des Unterteils 2 und dem Isolier­ träger 21 eingespannt ist (Fig. 2, rechts). Die Zweige 27, 29 sind mit radialen Verbindungsstücken 32 versehen. Wenn alle radialen Verbindungsstücke 32 beibehalten werden, so kann der Stromfluß über das erste radiale Verbindungsstück 32a führen und der Widerstand ist gering. Es können aber auch angefangen mit dem radialen Verbindungsstück 32a diese Verbindungsstücke herausgebrochen werden, wodurch sich der Widerstand des Wider­ standelements 20 erhöht, und er derart auf einen gewünschten Wert stufenweise eingestellt werden kann. Auch hier entsteht im Widerstandselement 28 Wärme, die dazu beiträgt, die Bime­ tallschnappscheibe 12 in ihrer Hochtemperaturstellung und damit den Schalter in seiner Offenstellung zu halten.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wurden zunächst zwei ringförmige metallische Kontaktierungen 20 an äußerer und innerer Umfassung des ringförmigen Keramikträgers eingebaut. Das Widerstandselement 20 ist ein auf den Keramikträger 21 auf­ gebrachter Kohlewiderstand, der zunächst als eine Kohlenstoff und Glasmasse enthaltende Masse in der beschriebenen Kontur auf die Oberfläche des Keramikträgers aufgebracht wurde. Unter Erhitzung schmilzt die Glasmasse und deckt als Deckschicht den Kohlenstoff auf dessen Oberseite isolierend ab, wobei es ihn in der aufgebrachten Kontur fixiert. Die Verbindungsstücke 32a können mittels Sand- oder Laserstrahlen aufgetrennt werden - und zwar, da das Widerstandselement 20 auf der Oberseite des Keramikträgers 21 angeordnet ist, auch nach der Montage des Schalters, so daß nachträglich Widerstandsänderungen oder -korrekturen vornehmbar sind.

Claims (9)

1. Temperaturwächter mit einem Gehäuse (1), mit einem topfförmigen Unterteil (2) und einem Deckteil (3), wobei im Unterteil (2) eine Bimetallscheibe (12) angeordnet ist und unter Einwirkung der Bimetallscheibe (12) mindestens ein bewegliches Kontaktteil (9) mit einem stationären Gegenkontakt (7) in Verbindung bringbar ist, so daß eine elektrische Verbindung zwischen Unterteil (2), beweglichem Kontaktteil (9) und Gegenkontakt (7) herstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Gegenkontaktteil (7) und Unterteil (2) eine feste elektrische höherohmige Verbindung durch ein Widerstandsteil (16, 21) besteht, das als Teil des Gehäuses (1) ausgebildet ist.

2. Temperaturwächter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsteil ein PTC-Element (16) ist.

3. Temperaturwächter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Widerstand des Widerstandsteils (16, 21) einstellbar ist.

4. Temperaturwächter nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Widerstandsteil ein in Bögen geführtes Metallwiderstandsteil ist.

5. Temperaturwächter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsteil (21) aus einer Metallscheibe aus­ gestanzt ist.

6. Temperaturwächter nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Widerstandsteil ein Widerstandsteil (21) aus Kohlenstoff ist.

7. Temperaturwächter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand durch eine Isolatorabdeckung umschmolzen ist.

8. Temperaturwächter nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einzelnen Abschnitten (27, 29) des Widerstandsteils Brücken (32, 32a) bestehen, die ent­ fernbar sind.

9. Temperaturwächter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsteile (16, 21) auf Trägern aus Isolatorstoff (22, 23) angeordnet sind.