DE4336564C2

DE4336564C2 - Temperaturwächter

Info

Publication number: DE4336564C2
Application number: DE4336564A
Authority: DE
Inventors: Peter Hofsaess; Jens Radbruch
Original assignee: Thermik Geraetebau GmbH
Current assignee: Thermik Geraetebau GmbH
Priority date: 1992-11-03
Filing date: 1993-10-27
Publication date: 2000-06-21
Anticipated expiration: 2013-10-28
Also published as: ATA218093A; DE4336564A1; DE9214940U1; AT402983B

Description

Die Erfindung betrifft einen Temperaturwächter mit einem Schaltwerk, einem zu diesem parallel geschalteten PTC-Element, zwei Anschlüssen für ein zu schützendes elektrisches Gerät, und einem zwischen die Anschlüsse und in Reihe zu dem Schaltwerk geschalteten und nahe diesem angeordneten Heizwiderstand.

Ein derartiger Temperaturwächter ist aus der DE 84 24 557 U1 bekannt. Bei dem bekannten Temperaturwächter wird über den Heizwiderstand eine Stromabhängigkeit sowie über das PTC-Element eine Selbsthaltefunktion realisiert, wobei jedoch eine räumliche Trennung von Schaltwerk und thermischem Teil vorgesehen ist.

Bei einem Temperaturwächter mit parallel zum Schaltwerk geschal teten PTC-Element handelt es sich um einen selbsthaltenden Temperaturwächter. Das Schaltwerk weist ein Bimetall-Element als wirksames Teil auf. Solange das Schaltwerk geschlossen ist, weist das Schaltwerk nur einen geringen elektrischen Widerstand auf, so daß der Stromfluß im wesentlichen über das Schaltwerk erfolgt. Wenn ein durch den Temperaturwächter zu schützendes und in dessen Nähe befindliches Gerät eine Übertemperatur annimmt, so schaltet das Bimetall-Schaltwerk aus seinem Schließ- in seinen Öffnungszustand, so daß kein Strom mehr über das Schaltwerk fließen kann. Es ergibt sich dann ein hinreichender Stromfluß über das PTC-Element, welches durch den Stromfluß aufgeheizt wird und das Bimetall-Element des Schaltwerkes weiter erwärmt. Damit wird ein Takten des Schaltwerkes und damit ein Ein- und Ausschalten des zu schützenden elektrischen Gerätes verhindert, wie dies der Fall wäre, wenn, nach Ausschalten des elektrischen Gerätes durch Öffnen des Bimetall-Schaltwerkes, dieses sich wieder abkühlt, so daß der Bimetall-Schalter wieder in seinen Schließzustand gelangen würde, ohne daß der Fehler am zu schützenden Gerät behoben ist.

Weiterhin ist aus der DE 36 01 055 A1 ein Temperaturwächter bekannt, bei dem zu dem Schaltwerk ein Heizwiderstand parallel geschaltet ist, der bei geöffnetem Schaltwerk im Sinne einer Selbsthaltefunktion wirkt. In Reihe mit dem Temperaturwächter ist ein Verbraucher geschaltet, zu dem parallel eine Reihen schaltung aus einem Vorwiderstand sowie einem lage- oder beschleunigungsabhängigem Schalter angeordnet ist. Wenn der lage- oder beschleunigungsabhängige Schalter schließt, wird der Verbraucher durch den Vorwiderstand überbrückt, der so dicht am Schaltwerk angeordnet ist und eine so große Heizleistung entwickelt, daß sich das Schaltwerk öffnet. In diesem geöffneten Zustand wird es dann durch die Wärmeentwicklung des Heiz widerstandes, der nunmehr in Reihe zu dem Vorwiderstand geschal tet ist, gehalten. In diesem Schaltzustand ist der Verbraucher stromlos.

Um einen günstigen Wärmeübergang von den Widerständen auf das Schaltwerk zu erreichen, sind diese als Dickschichtwiderstände auf einem Keramikträger unterhalb des Schaltwerkes angeordnet.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen selbsthaltenden Temperaturwächter zu schaffen, bei dem der Schaltpunkt des Schaltwerkes einstellbar ist, so daß ein genaueres Schalten erreicht werden kann.

Bei dem eingangs genannten Temperaturwächter wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Heizwiderstand als Dickschichtwiderstand auf einem Keramikträger ausgebildet ist, das Schaltwerk auf dem Keramikträger in thermischem Kontakt mit dem Heizwiderstand angeordnet ist, und das PTC-Element von dem Keramikträger getragen wird.

Durch diese Anordnung ist schon bei geschlossenem Schaltwerk und angeschlossenem Verbraucher eine höhere Leistungsumsetzung möglich, wodurch der Schaltpunkt einstellbar und damit ein genaueres Schalten erreichbar ist.

In bevorzugter Ausgestaltung ist dabei vorgesehen, daß der Heizwiderstand unterhalb des Schaltwerks angeordnet ist und daß das Schaltwerk mit seiner Bodenseite am Wi derstand unter Zwischenschaltung einer Isolierschicht anliegt.

Durch die Anordnung des Vorwiderstandes unter dem Schalt werk können sehr definierte Abschaltzeiten mit nur geringen Abweichungen vom Sollwert eingestellt werden. Bei einem Dickschichtwiderstand unter dem Schaltwerk und der hier durch bedingten guten thermischen Leitfähigkeit und Wärme übertragung auf das Schaltwerk kann eine Flächenleistung von ca. 2 W/mm² bis zum Abschaltzeitpunkt des Schaltwerks umgesetzt werden.

Gemäß einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß auf dem Träger Lötstellen zum Anschluß einer Litze des PTC-Elements und zur Befestigung und elektrischen Verbindung des Schaltwerks vorgesehen sind.

Die konkrete elektrische Schaltung sieht derart aus, daß Schaltwerk und Heizwiderstand gemeinsam parallel zum PTC- Element geschaltet sind.

Durch den erfindungsgemäßen Temperaturwächter wird eine umgesetzte Leistung von bis zu 2 W pro mm² erreicht, wodurch eine höhere Genauigkeit des Abschaltens sicherzu stellen ist.

Die Keramik ist üblicherweise eine Aluminiumoxidkeramik.

Der gesamte Gegenstand kann durch eine Isolierung, wie eine Schrumpffolie oder ein Kunststoffgehäuse umgeben sein.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen erläu tert ist. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Temperatur wächter im Vertikalschnitt;

Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch den Temperaturwächter der Fig. 1;

Fig. 3 ein Schaltbild des erfindungsgemäßen Temperaturwächters;

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Keramikplatte mit ihren Aufträgen und

Fig. 5 eine Seitenansicht der mit den Be schichtungen versehenen Keramikplatte der Fig. 4 in Richtung des Pfeiles V.

Der erfindungsgemäße Temperaturwächter 1 weist eine mit leitenden und isolierenden Beschichtungen versehene Kera mikplatte 2 als Träger auf. Auf der Keramikplatte 2 sitzt ein gekapseltes Schaltwerk 3 mit einem Bimetallschaltele ment (nicht dargestellt). Weiterhin sitzt neben dem Schalt werk 3 ein PTC-Baustein 4.

Schaltwerk 3 und PTC-Element 4 sind elektrisch parallel geschaltet. Am vom Gehäuse 6 des Schaltwerks 3 isolierten Deckteil 7 desselben ist eine erste Kontaktlitze 8 ange lötet, die auch über das PTC-Element 4 (bei 9) führt und dort mit diesem verbunden ist. Eine zweite Litze 11 ist unmittelbar auf dem Träger 2 angelötet und steht zunächst in elektrisch leitender Verbindung mit der Unterseite des PTC-Elements 4.

Das Schaltwerk 3 kann mit einer Isolierkappe 12 versehen sein, die einerseits den Anschluß der Litze 8 am Deckteil 7 freiläßt, andererseits einen Bodenbereich des Gehäuses 6 des Schaltwerks 3 ebenfalls nicht isoliert.

Der Träger 2 weist ausgehend von dem mit der Litze 11a verbundenen Anschlußbereich 11 eine elektrische Leiterbahn 14 auf, die etwa mittig unterhalb des Schaltwerks 3 führt (Fig. 3). Von dort steht die Bahn 14 in Kontakt mit einem Dickschichtwiderstand 16, der wiederum mit einer Leiterbahn 17 in Kontakt steht - so daß also zwischen Leiterbahn 14 und Leiterbahn 17 der Dickschichtwiderstand 16 elektrisch geschaltet ist -, wobei die Leiterbahn 17 als Lötstelle für das Schaltwerk 3 ausgebildet und mit diesem verbunden ist.

Der restliche Bereich des Trägers 2, insbesondere aber der Widerstand 16 kann durch eine Isolierschicht abge deckt sein, so daß der Widerstand 16 gegenüber dem sonsti gen Bodenbereich des Gehäuses 6 des Schaltwerks 3 isoliert ist.

An der Lötstelle 19, die mit dem Leiter 17 in elektrischer Verbindung steht, ist das PTC-Element 4 auf dem Träger 2 befestigt, so daß es elektrisch parallel zu dem Schalter 6 geschaltet ist.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Temperatur wächters wird ein Temperaturwächter geschaffen, der eine hohe Leistungsumsetzung ermöglicht, wobei die Gefahr eines Temperaturschockes weitgehend ausgeschlossen ist.

Claims

1. Temperaturwächter mit einem Schaltwerk (3), einem zu diesem parallel geschalteten PTC-Element (4), zwei Anschlüssen (9, 11) für ein zu schützendes elektrisches Gerät, und einem zwischen die Anschlüsse (9, 11) und in Reihe zu dem Schaltwerk (3) geschalteten und nahe diesem angeordneten Heizwiderstand (16), dadurch gekennzeichnet, daß der Heizwiderstand (16) als Dickschichtwiderstand auf einem Keramikträger (2) ausgebildet ist, das Schaltwerk (3) auf dem Keramikträger (2) in thermischem Kontakt mit dem Heizwiderstand (16) angeordnet ist, und das PTC-Element (4) von dem Keramikträger (2) getragen wird.

2. Temperaturwächter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizwiderstand (16) unterhalb des Schaltwerkes (3) angeordnet ist.

3. Temperaturwächter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das Schaltwerk (3) mit seiner Bodenseite an dem Heizwiderstand (16) unter Zwischenschaltung einer Isolierschicht (17) anliegt.

4. Temperaturwächter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Keramikträger (2) Lötstellen (11, 17, 19) zum Anschluß einer Litze (11) des PTC-Elementes (4) und zur Befestigung und elektrischen Verbindung des Schaltwerkes (3) vorgesehen sind.

5. Temperaturwächter nach einem der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltwerk (3) und der Heizwiderstand (16) gemeinsam parallel zu dem PTC-Element (4) geschaltet sind.