DE3711068C2 - - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H37/00—Thermally-actuated switches
- H01H37/74—Switches in which only the opening movement or only the closing movement of a contact is effected by heating or cooling
- H01H37/76—Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material
- H01H37/764—Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material in which contacts are held closed by a thermal pellet
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Temperatursicherung für
elektrische Geräte mit einem Isolierteil mit elektrischen
Anschlüssen und Kontaktelementen zur Herstellung eines
elektrischen Strompfades, einer Wärmeübertragungsplatte,
einem Schmelzmaterialeinsatz als thermischer Auslöser,
sowie einem Übertragungsstift aus Isoliermaterial, der
durch das Isolierteil axial verschiebbar geführt ist und
an seinem einen Ende mit dem Schmelzmaterialeinsatz und an
seinem anderen Ende mit den Kontaktelementen in Eingriff
steht.
Bei derartigen Temperatursicherungen, wie sie beispielsweise
in der DE-OS 23 39 674 beschrieben sind, fällt der Schmelz
materialeinsatz bei Erreichen der vorbestimmten Temperatur
in sich zusammen, so daß der Übertragungsstift unter der
Wirkung der Vorspannfeder, die vorzugsweise durch eines
der Kontaktelemente selbst gebildet ist, ebenfalls verscho
ben wird und damit die Kontaktelemente unter Unterbrechung
des Stromkreises getrennt werden. Die Schwierigkeit bei der
artigen Temperatursicherungen liegt darin, daß aufgrund der
Anordnung und Ausbildung des Schmelzmaterials und infolge von
Strukturänderungen durch Oxydationseffekte der Schmelzpunkt
des Schmelzmaterials und damit die Auslösetemperatur der
Sicherung sich langfristig verändert.
Um diese in erster Linie durch die Oxydation des Schmelzmaterials
bewirkten möglichen Änderungen der Auslösetemperatur
zu vermeiden, ist in der DE-OS 28 26 205 sowie der US-
PS 43 66 462 bereits vorgeschlagen worden, den Schmelzmaterialeinsatz
vollständig von einer gesonderten starren, im
wesentlichen zylindrischen Hülse zu umgeben, um neben den
genannten Strukturveränderungen auch noch ein plastisches
Fließen verhindern zu können. Diese Anordnung einer den
Schmelzmaterialeinsatz umgebenden starren Hülse ist nicht
nur relativ aufwendig und erhöht den Raumbedarf und das Gewicht
einer solchen Sicherung, sondern er vermag im Endeffekt
nur die Zylinderwand des Schmelzmaterialeinsatzes vor
dem Zutritt von Sauerstoff und damit den unerwünschten Oxydationseffekten
zu schützen. Das bloße Aufliegen des Kontaktstifts
am einen Ende und das Aufliegen des Schmelzmaterialeinsatzes
am anderen Ende auf der Wärmeübertragungsplatte
kann aber den Sauerstoffzutritt zu den Stirnflächen
nicht verhindern, so daß dort immer noch unerwünschte
Strukturänderungen und Oxydationen möglich sind.
Aus der US-Patentschrift 32 01 646 ist es darüber hinaus
auch bereits bekannt gewesen, ein Schmelzmaterial in ein
Harz oder Wachs einzubetten, um die Oxydation des Schmelzmaterials
zumindest zu verzögern. Dabei geht es dort aber
nicht um eine gattungsgemäße Schmelzsicherung, sondern um
eine Schmelzsicherung, bei der der Schmelzmaterialeinsatz
stromführend ist, so daß überhaupt nicht die Umgebungstemperatur
als solche überwacht wird, sondern eine Mischung
aus Umgebungstemperatur und Eigenerwärmung aufgrund der
möglicherweise schwankenden Stromstärke. Es liegt auf der
Hand, daß eine solche Wachseinbettung des Schmelzmaterialeinsatzes
bei einer gattungsgemäßen Temperaturüberwachungsvorrichtung
überhaupt nicht sinnvoll funktionieren
kann, da sie ja zunächst wiederum ein Gehäuse, sprich eine
Hülse od. dgl., wie bei den bereits vorstehend genannten
Druckschriften, mit all den daraus resultierenden Nachteilen
erforderlich machen würden. Darüber hinaus gibt es ja
auch kein Wachs, welches erst bei 200°C oder gar 350°C
schmilzt, nämlich Temperaturbereichen, für die Schmelzsicherungen
häufig ausgelegt sein müssen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Temperatursicherung
der eingangs genannten Art so auszubilden, daß
bei einfachem Aufbau eine das Schmelzverhalten des
Schmelzlots verändernde Oberflächenveränderung sicher vermieden
wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen,
daß der vorzugsweise aus Zinn bestehende Schmelzmaterialeinsatz
mit einer dünnen, galvanisch aufgebrachten
Oberflächenschutzschicht mit einer Dicke versehen ist, die
den Lotfluß nicht wesentlich behindert.
Das Aufbringen einer derartigen sehr dünnen Oberflächenschutzschicht
ist fertigungsmäßig einfacher zu bewerkstelligen,
als das Versehen eines Schmelzmaterialseinsatzes mit
einer ihn umgebenden Hülse und hat darüber hinaus den Vorteil,
daß der Schmelzmaterialeinsatz leichter und damit
auch die Temperatursicherung leichter ist, daß kein zusätzlicher
Raumbedarf besteht und daß die gesamte Oberfläche
des Schmelzmaterialeinsatzes gegen Sauerstoffzutritt
gesichert ist.
Die Dicke der Oberflächenbeschichtung wird dabei je nach
dem Material des Schmelzloteinsatzes einerseits und dem Material
der Schutzbeschichtung so ausgewählt, daß er nicht
eine zu dicke selbsttragende Haut bildet, die beim Erreichen
der Auslösetemperatur, d.h. der Schmelztemperatur des
Schmelzmaterials, das In-sich-Zusammenfallen des Schmelzmaterialeinsatzes
behindert. Insofern stellt die Wahl der
Dicke der Oberflächenbeschichtung einen Kompromiß zwischen
einem möglichst hohen Oxydationsschutz, der durch eine möglichst
dicke Oberflächenbeschichtung erzielt wird, und einer
unbehinderten Auslösung, die durch eine sehr dünne
Oberflächenschicht begünstigt wird, dar. In der Praxis ist
diese Forderung allerdings nicht allzu schwierig zu bewerkstelligen,
da in der Größenordnung bis zu 50 und mehr µ
Dicke einer Oberflächenbeschichtung das Zusammenfallen eines
Schmelzmaterialeinsatzes durch die ihn umgebende, bei
der Auslösetemperatur ja noch nicht schmelzende Haut der
Oberflächenbeschichtung praktisch nicht behindert ist. Daß
dabei die Oberflächenbeschichtung aus einem Material mit
höherem Schmelzpunkt besteht als der eigentliche Schmelzmaterialeinsatz,
versteht sich von selbst, da ja ansonsten
die Schutzfunktion bereits bei Erreichen von Temperaturen
unterhalb der Auslösetemperatur der Temperatursicherung
durch Wegschmelzen der Oberflächenbeschichtung verlorenginge.
Bei der genannten bevorzugten Verwendung von Zinn als
Schmelzmaterial, das für derartige Temperatursicherungen ja
im allgemeinen verwendet wird, hat sich eine Oberflächenbeschichtung
aus Kupfer mit einer Dicke <20 µ, vorzugsweise
<10 µ, als sehr wirksam erwiesen. Darüber hinaus können
aber selbstverständlich auch andere Oberflächenschutzbeschichtungen,
beispielsweise aus Silber, verwendet werden.
Die Verwendung von Kupfer oder Silber als galvanischer
Überzug hat bei der bevorzugten Ausbildung des Schmelzmaterialeinsatzes
aus Zinn noch den zusätzlichen Vorteil, daß
eine gleichmäßigere Temperaturbeaufschlagung des Schmelzmaterialeinsatzes
stattfindet, der ja aufgrund der gattungsgemäßen
Konstruktion einer Temperatursicherung Wärme nur
von unten über die Wärmeübertragungsplatte zugeführt bekommt.
Diese Wärme wird durch den den Schmelzmaterialeinsatz
umgebenden galvanischen Überzug sehr rasch auch auf
die Seiten und die Oberseite des Schmelzmaterialeinsatzes
gebracht, so daß der Schmelzmaterialeinsatz quasi allseitig
mit der Temperatur der Wärmeübertragungsplatte beaufschlagt
wird und auf diese Weise bei niedrigeren und vor allen Dingen
definierten Temperaturen auslösen kann.
Dabei liegt es weiter im Rahmen der Erfindung, auf die Ober
flächenschutzbeschichtung nochmals eine dünne Schicht des
Schmelzmaterials, also im bevorzugten Fall eines Zinnein
satzes eine dünne Zinnschicht aufzubringen, so daß letztend
lich der Schmelzmaterialeinsatz genauso aussieht, wie ohne
die erfindungsgemäße Oberflächenschutzbeschichtung.
Der erfindungsgemäße Schutz des Schmelzmaterialeinsatzes
durch eine dünne, galvanisch aufgebrachte Oberflächenschutz
beschichtung bietet den zusätzlichen Vorteil, daß die Form
des Schmelzmaterialeinsatzes beliebig gewählt werden kann,
was wiederum die Möglichkeit eröffnet, den Schmelzmaterial
einsatz und die ihn aufnehmende, auf jeder offenen Seite von
der Wärmeübertragungsplatte überdeckte Ausnehmung des Isolier
gehäuses im Querschnitt wechselweise einen polygonalen und
einen kreisrunden, den In- oder Umkreis bildenden Umriß auf
weisen zu lassen, so daß die Festlegung der Position des
Schmelzmaterialeinsatzes extrem einfach ist und dennoch ge
nügend Platz in der Ausnehmung zum Zusammenfallen bei Er
reichen der Auslösetemperatur zur Verfügung steht. Im bevor
zugten Fall weist der Schmelzmaterialeinsatz einen quadrati
schen Querschnitt auf derart, daß die Diagonale des Quadrats
genau dem Durchmesser der kreisrunden Ausnehmung des Isolier
gehäuses entspricht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
wird nachfolgend anhand eines Aus
führungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Tempe
ratursicherung vor dem Auslösen,
Fig. 2 einen der Fig. 1 entsprechenden Schnitt durch die
Temperatursicherung nach dem Auslösen,
Fig. 3 einen Querschnitt III-III durch die Anordnung nach
Fig. 1,
und
Fig. 4 einen Schnitt durch den Schmelzmaterialeinsatz.
In dem aus Isolierstoff bestehenden Gehäuse 1 sind die beiden
blattfederartigen Kontaktfederelemente 2 und 3 befestigt, im
dargestellten Ausführungsbeispiel mit Hilfe von Nieten 4, wo
bei das Kontaktelement 3 als Blattfeder ausgebildet ist, die
in Öffnungsstellung (Fig. 2) vorgespannt ist. Sie wird in
der Bereitschaftsstellung, d.h. vor dem Auslösen, durch einen
Übertragungsstift 5 gegen das Kontaktelement 2 unter Bildung
eines durchgehenden Strompfades gedrückt, wobei sich der
Übertragungsstift 5 auf einem, vorzugsweise aus Zinn be
stehenden Schmelzmaterialeinsatz 6 abstützt, der seinerseits
auf einer Wärmeübertragungsplatte 7 abgestützt ist. Beim
Erreichen der Auslösetemperatur schmilzt der Schmelzmaterial
einsatz 6, wobei das Material in die volumenmäßig größere, ihn
aufnehmende Ausnehmung 10 des Isolierstoffgehäuses fließt, so
daß der Übertragungsstift 5 unter der Wirkung der Federkraft
des Kontaktelements 3 ebenfalls nach unten gedrückt wird und
damit den Strompfad öffnet.
Auf den vorzugsweise aus Zinn bestehenden Schmelzmaterialein
satz 6 ist eine Oberflächenschutzbeschichtung 8 in Form einer
Kupfer- oder Silberschicht mit einer Dicke von ca. 10 µ oder
weniger aufgebracht, wobei im dargestellten Ausführungsbeispiel
(Fig. 4) diese Kupferschicht von einer weiteren Zinnschicht 9
überdeckt ist, so daß das äußere Aussehen des Schmelzmaterial
einsatzes genau dem eines unbehandelten und damit ungeschütz
ten Zinneinsatzes entspricht.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Schmelzmaterial
einsatz 6 ein quadratisches Prisma, dessen Seitenlänge a so
gewählt ist, daß a dem Durchmesser der kreisrunden Aus
nehmung 10 entspricht, so daß die Ausnehmung den Umkreis für
den Schmelzmaterialeinsatz darstellt und dieser somit in ein
fachster Weise so gehaltert ist, daß gleichwohl genügend Platz
zum Wegfließen des Lots zur Verfügung steht.
Claims (7)
1. Temperatursicherung für elektrische Geräte mit einem
Isolierteil mit elektrischen Anschlüssen und Kontaktelementen
zur Herstellung eines elektrischen
Strompfades, einer Wärmeübertragungsplatte, einem
Schmelzmaterialeinsatz als thermischer Auslöser, sowie
einem Übertragungsstift aus Isoliermaterial, der
durch das Isolierteil axial verschiebbar geführt ist
und an seinem einen Ende mit dem Schmelzmaterialeinsatz
und an seinem anderen Ende mit den Kontaktelementen
in Eingriff steht, dadurch gekennzeichnet, daß
der Schmelzmaterialeinsatz (6) mit einer dünnen galvanisch
aufgebrachten Oberflächenschutzbeschichtung
(8) mit einer Dicke versehen ist, die den Lotfluß
nicht wesentlich behindert.
2. Temperatursicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schmelzmaterialeinsatz (6)
aus Zinn besteht.
3. Temperatursicherung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Oberflächenschutzbeschichtung
(8) eine Dicke <20 µ, vorzugsweise <10 µ, aufweist.
4. Temperatursicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschutzbeschichtung
(8) aus Kupfer besteht.
5. Temperatursicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschutzbeschichtung
(8) aus Silber besteht.
6. Temperatursicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschutzbeschichtung
(8) durch eine dünne Schicht (9) des
Schmelzmaterials überdeckt ist.
7. Temperatursicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzmaterialeinsatz
(6) und die ihn aufnehmende, auf ihrer offenen
Seite von der Wärmeübertragungsplatte (7) überdeckte
Ausnehmung (10) des Isoliergehäuses (1) im Querschnitt
wechselweise einen polygonalen und einen
kreisrunden, den In- oder Umkreis bildenden Umriß aufweisen.
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