DE4404167C2

DE4404167C2 - Thermische Sicherung

Info

Publication number: DE4404167C2
Application number: DE19944404167
Authority: DE
Inventors: Walter Ing Grad Hollweck
Original assignee: INTER CONTROL Hermann Koehler Electrik GmbH and Co KG
Current assignee: INTER CONTROL Hermann Koehler Electrik GmbH and Co KG
Priority date: 1994-02-10
Filing date: 1994-02-10
Publication date: 1995-11-30
Anticipated expiration: 2014-02-11
Also published as: EP0744079A1; DE4404167A1; WO1995022159A1; CN1140509A

Description

Die Erfindung betrifft eine thermische Sicherung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1. Daneben betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung einer thermischen Sicherung mit den Merkmalen des Oberbe griffes des Patentanspruches 1.

Als Stand der Technik ist eine thermische Sicherung bekannt (Prospekt "MICROTEMP Thermal Cutoffs") die bei Überschrei tung eines Auslösetemperaturwertes einen durch sie verlau fenden Strompfad unterbricht und die ein Sicherungsgehäuse aufweist, aus welchem zur Bildung des Strompfads zwei An schlußkontakte herausstehen, die durch eine bei nicht ange sprochener Sicherung über einen Bewegungskontakt geschlos sene Kontaktstrecke im Gehäuseinnenraum überbrückt sind und in der ein thermisch sensitives Element vorgesehen ist, das in Kontaktschließstellung den Bewegungskontakt federbela stet vorspannt, der bei einer Öffnungsbewegung des ther misch sensitiven Elements infolge der Federkraft einer auf ihn in Kontaktöffnungsrichtung einwirkenden Öffnungsfeder die Kontaktstrecke unterbricht.

Die thermische Sicherung nach dem Stand der Technik ist insofern nachteilig, als die Stromführung über das Gehäuse der Vorrichtung verläuft, weswegen nicht unaufwendige Iso lationsmaßnahmen notwendig sind, durch die das gesamte Si cherungsgehäuse eingeschlossen wird. Ferner hat sich ge zeigt, daß bei den Sicherungen nach dem Stand der Technik die Ansprechzeiten relativ lang sind.

Aus US-PS 4,673,909 ist eine thermische Sicherung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 bekannt, deren korrektes Ansprechverhalten insofern sehr gefährdet ist, als bereits geringfügige Beschädigungen, d. h. bei spielsweise Eindellungen oder Eindrückungen des Gehäuses zu einem Blockieren der beweglichen Teile im Innenraum der Si cherung führen, so daß die Sicherung bei Erreichen der Aus lösetemperatur überhaupt nicht mehr ansprechen kann.

Aus DE 28 32 224 C2 ist ein Wärmeschalter bekannt, bei welchem zwei nebeneinander liegende Festkontakte durch eine bewegliche Kontaktbrücke leitend miteinander verbunden bzw. infolge des Ansprechens des thermisch sensitiven Elementes trennbar sind. Die Bewegungsankopplung der beweglichen Kontaktbrücke an das thermisch sensitive Element erfolgt über einen stiftartigen Körper.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine thermische Sicherung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 derart weiter zubilden, daß sie auf einfache Weise und insbesondere voll automatisch herstellbar ist, ein kurzes und dabei definier tes Ansprechverhalten zeigt sowie ein korrektes Ansprech verhalten der Sicherung auch bei mechanischen Belastungen der Gehäuseaußenseite sichergestellt ist. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer thermischen Sicherung anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Kennzeichen der Ansprüche 1 und 20 gelöst.

Als Kern der Erfindung wird es angesehen, die Führung der beweglichen Teile im Innenbereich der Sicherung von der Si cherungsaußenwandung abzukoppeln, so daß auch bei mechani schen Belastungen axial verschiebbare Teile sich ungehin dert bewegen können. Dies wird durch das gesonderte ringar tige Führungselement gewährleistet, das zum einen aufgrund seiner ringartigen Ausgestaltung eine hohe radiale Stabili tät gegen von außen nach innen gerichtete Drücke aufweist, aufgrund seiner Ausgestaltung aber auch besonders gut ge eignet ist, in vollautomatische Montagevorgänge einbezogen zu werden. Als ringartiges Teil kann es ggf. zusammen mit anderen Elementen einfach in die es aufnehmenden Teile ein gelegt werden, so daß besondere Zentrierungsmaßnahmen nicht erforderlich sind.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen 2-19.

Besonders vorteilhaft ist eine dreiteilige Ausgestaltung des Sicherungsgehäuses sowie die Einlagerung des Führungs elements innerhalb eines Abschnittes des Gehäuseunterteils, da dann in gewisser Weise ein Doppelschutz für die sich be wegenden Teile im Innenraum des Sicherungsgehäuses gebildet wird.

Wenn gemäß Anspruch 5 das Führungselement durch den Boden des im wesentlichen topfartigen Isolierteils gebildet wird, da die Kombination der Schmelzlot gefüllten Hülse mit Über tragungsstift umgreift, kann beim Montagevorgang auf ein fache Weise eine Zentrierung des Isolierteiles im Unterteil und des Stiftes im Isolierteil sowie der Hülse bezogen auf das Isolierteil erfolgen, wobei einfaches Ineinanderlegen der entsprechenden Bauteile ausreichend ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungsfiguren näher erläutert. Diese zeigen:

Fig. 1 einen Mitte-Längsschnitt durch eine Siche rung;

Fig. 2 einen Schnitt gemäß Fig. 1 mit einem modi fizierten Anpreßkontakt;

Fig. 3 eine Ansicht in Pfeilrichtung X gemäß Fig. 1 und 2;

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungs form der Anpreßfeder;

Fig. 5 einen Schnitt durch eine zweite Ausfüh rungsform einer Anpreßfeder.

Zunächst wird auf Zeichnungsfigur 1 Bezug genommen. Dort ist eine thermische Sicherung 1 dargestellt, die ein Siche rungsgehäuse 2 aufweist, aus welchem zur Bildung des Strompfades zwei Anschlußkontakte 3, 4 herausstehen. Durch diese ist eine bei nicht angesprochener Sicherung über einen Bewegungskontakt 5 geschlossene Kontaktstrecke im Gehäuseinnenraums 6 überbrückt. Ferner ist ein thermisches Element 7 vorgesehen ist, das in Kontaktschließstellung den Bewegungskontakt 5 federbelastet vorspannt, der bei einer Öffnungsbewegung des thermisch sensitiven Elements 7 in folge der Federkraft einer auf ihn in Kontaktöffnungsrich tung 8 einwirken den Öffnungsfeder 9 die Kontaktstrecke un terbricht.

Die Kontaktstrecke umfaßt zwei im Inneren des Sicherungsge häuses 2 nebeneinander liegende Festkontakte 10, 11, deren Kontaktflächen 12, 13 im wesentlichen in Richtung des ther misch sensitiven Elements 7 weisen. Der Bewegungskontakt 5 liegt nach Art eines beweglich abgestützten Brückenelemen tes auf den Kontaktflächen 12, 13 auf.

Das thermisch sensitive Element 7, das aus einer schmelz lotaufnehmenden Hülse 14 und einem darin befestigten Über tragungselement 15 besteht, übt auf den Bewegungskontakt 5 eine Druckkomponente aus, die die durch die beiden Kontakt flächen 12, 13 aufgespannte Ebene zwischen den beiden Fest kontakten 10, 11 schneidet, d. h. mittig zwischen diesen hindurchläuft.

Wie in Zeichnungsfig. 1 und 2 nicht näher zu sehen, ist der Bewegungskontakt 5 als massive, im wesentlichen runde Platte ausgebildet. Auf der den Festkontakten 10, 11 abge wandten Seite 16 des Bewegungskontakts 5 ist eine den Kon taktschließdruck sicherstellende Anpreßfeder 17 vorgesehen, die sich im einzelnen aus Zeichnungsfigur 4 näher ergibt und als Sternfeder 18 ausgebildet ist, die randseitige Schenkel 19 aufweist, die sich bei Entspannung der Sternfeder 18 konvex über dem Mittelteil 20 der Sternfeder 18 auswölben. Das Mittelteil 20 der Sternfeder 18 wird durch das Übertra gungselement 15 in Kontaktschließstellung beaufschlagt, die Enden 21 der Schenkel 19 der Sternfeder 18 stützen sich auf den Bewegungskontakt 5 ab.

Eine alternative Ausführungsform der Anpreßfeder ergibt sich zudem aus Zeichnungsfig. 5. Dort ist die Anpreßfeder als sich bei Entspannung beidseitig konvex auswölbendes, U- förmig zusammengebogenes Plattenelement 22 dargestellt.

Aus den Zeichnungsfig. 1 und 2 geht deutlich hervor, daß die Öffnungsfeder 9 in einer ringartigen, die Festkontakte 10, 11 umgebenden Gehäuseausnehmung 23 angeordnet ist, wo durch eine Stabilisierung der Öffnungsfeder 9 zusammen mit einer kompakten Bauweise der thermischen Sicherung in ihrem Mittelteil erreicht wird.

Die Festkontakte 10, 11 sind kopfartige Enden der parallel das Gehäuseunterteil 24 durchsetzenden inneren Anschlußkon taktenden ausgebildet. Die Anschlußkontakte 3 und 4 stehen aus der Unterseite 25 heraus.

Das Übertragungselement 15 ist in einem im wesentlichen ringartig ausgebildeten Führungselement 26 im Gehäuseober teil 27 angeordnet, wobei das Führungselement 26 durch den Boden eines im wesentlichen topfartigen Isolierteils 28 ge bildet wird, das sich mit einem ringartigen Bund 29 auf der Oberkante 30 des Gehäuseunterteils 24 abstützt und dadurch fixiert wird.

Die das Schmelzlot 31 aufnehmende Hülse 14 befindet sich in einer im wesentlichen abgeschlossenen ersten Kammer 32 im oberen Gehäusebereich. Die Festkontakte 10, 11, der Bewe gungskontakt 5, die Anpreßfeder 17 und die Öffnungsfeder 9 befinden sich in einer im wesentlichen abgeschlossenen zwei ten Kammer 33 im mittleren Gehäusebereich. Die erste 32 und die zweite Kammer 33 werden durch das ringartig ausgebil dete Führungselement 26 für das Übertragungselement 15 von einander getrennt.

Das Gehäuseoberteil 27 und das Gehäuseunterteil 24 werden von einem metallischen, topfartigen Oberteil 40 übergrif fen, die Hülse 14 mit dem Schmelzlot 31 liegt an der Innen seite 41 der Stirnfläche 42 des topfartigen Oberteils 40 an und ist mit diesen so in innigen thermischen Kontakt mit diesem.

Im Bereich des Gehäuseunterteils 24 ist ein den Gehäuse durchmesser nach unten hin stufenartig verjüngender Vor sprung 45 vorgesehen. Das topfartige, metallische Oberteil 40 ist mit seiner Unterkante bis zu dem stufenartigen Vor sprung 45 geführt und wiest dort eine Umbördelung 46 auf.

Zwischen der Oberkante 30 des Isolierteils 28 und der In nenseite 41 des topfartigen, metallischen Gehäuseoberteils 40 befindet sich in Montageendstellung ein Spalt 48, durch den sichergestellt ist, daß die durch das topfartige Ober teil 40 über die Schmelzpatrone und das Übertragungselement die Anpreßfeder 17 und der Bewegungskontakt 5 mit den Fest kontakten auf Block und damit in Schließstellung gepreßt werden können.

Zur Stabilisierung ist die Stirnfläche 49 des Oberteils 40 mit einer tellerartigen Einprägung versehen, auf deren In nenseite 41 die Hülse 14 anliegt.

Bezugszeichenliste

1 thermische Sicherung
2 Sicherungsgehäuse
3 Anschlußkontakt
4 Anschlußkontakt
5 Bewegungskontakt
6 Gehäuseinnenraum
7 thermisches Element
8 Kontaktöffnungsrichtung
9 Öffnungsfeder
10 Festkontakt
11 Festkontakt
12 Kontaktfläche
13 Kontaktfläche
14 Hülse
15 Übertragungselement
16 Seite von 5
17 Anpreßfeder
18 Sternfeder
19 Schenkel
20 Mittelteil
21 Enden
22 Plattenelement
23 Gehäuseausnehmung
24 Gehäuseunterteil
25 Gehäuseunterseite
26 Führungselement
27 Gehäuseoberteil
28 Isolierteil
29 Bund
30 Oberkante
31 Schmelzlot
32 erste Kammer
33 zweite Kammer
40 Oberteil
41 Innenseite
45 Vorsprung
46 Umbördelung
47 Oberkante
48 Spalt
49 Stirnfläche
50 tellerartige Einprägung

Claims

1. Thermische Sicherung (1) mit einem Sicherungsgehäuse (2), aus welchem zur Bildung eines Strompfads zwei Anschlußkontakte (3, 4) herausstehen, durch die eine bei nicht angesprochener Sicherung über einen Bewe gungskontakt (5) geschlossene Kontaktstrecke im Gehäuseinnenraum überbrückt ist sowie einem thermisch sensitiven Element (7) das in Kon taktschließstellung den Bewegungskontakt (5) federbe lastet vorspannt, der bei einer Öffnungsbewegung des thermisch sensitiven Elementes (7) infolge der Feder kraft einer auf ihn in Kontaktöffnungsrichtung (8) einwirkenden Öffnungsfeder (9) die Kontaktstrecke unterbricht, wobei die Kontaktstrecke zwei im Inne ren des Sicherungsgehäuses (2) nebeneinander liegende Festkontakte (10, 11) aufweist, deren Kontaktflächen (12, 13) im wesentlichen in Richtung des thermisch sensitiven Elementes (7) weisen und der Bewegungs kontakt (5) bezogen auf die nebeneinander liegende Anordnung der beiden Festkontakte (10, 11) nach Art eines durch ein Übertragungselement (15) beweglich abgestützten Brückenelements auf den Kontaktflächen (12, 13) aufliegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungselement (15) ein Übertragungs stift ist, der in der Öffnung eines von der Gehäu seaußenwandung beabstandeten, ringartigen Führungs elementes (26) geführt ist.

2. Thermische Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das thermisch sensitive Element (7) eine mit Schmelzlot gefüllte Hülse (14) ist, in der der Über tragungsstift befestigt ist.

3. Thermische Sicherung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungsgehäuse (2) im wesentlichen dreiteilig ausgebildet ist und ein Gehäuseunterteil (24), ein Isolierteil (28) und ein metallisches, topfartigen Oberteil (40) umfaßt, das das Gehäuseun terteil (24) und das Isolierteil (28) übergreift.

4. Thermische Sicherung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement (26) innerhalb eines Ab schnittes des Gehäuseunterteiles (24) angeordnet ist.

5. Thermische Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement (26) durch den Boden des im wesentlichen topfartigen Isolierteils (28) gebildet wird.

6. Thermische Sicherung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Isolierteil (28) mit einem ringartigen Bund (29) auf der Oberkante des Gehäuseunterteils (24) abstützt.

7. Thermische Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die das Schmelzlot (31) aufnehmende Hülse (14) in einer im wesentlichen abgeschlossenen ersten Kammer (32) im oberen Gehäusebereich angeordnet ist.

8. Thermische Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Festkontakte (10, 11), der Bewegungskontakt (5), die Anpreßfeder (17) und die Öffnungsfeder (9) in einer im wesentlichen abgeschlossenen zweiten Kam mer (33) im mittleren Gehäusebereich angeordnet sind.

9. Thermische Sicherung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (32) und die zweite Kammer (33) durch das ringartig ausgebildete Führungselement (26) für das Übertragungselement (15) voneinander getrennt sind.

10. Thermische Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (14) an der Innenseite des topfartigen Oberteils (40) anliegt und sich dort gegen die Kraft der Anpreßfeder (17) andrückt.

11. Thermische Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (14) an der Innenseite (41) der Stirn fläche (49) des topfartigen Gehäuseoberteils (40) an liegt.

12. Thermische Sicherung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (49) des topfartigen Oberteils (40) eine tellerartige, zum Gehäuseinnenraum (6) hinweisende Einprägung (50) aufweist.

13. Thermische Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Gehäuseunterteils (24) ein den Gehäusedurchmesser nach unten hin stufenartig verjün gender Vorsprung (45) vorgesehen ist und das topfar tige metallische Oberteil (40) mit seiner Unterkante bis zu dem stufenartigen Vorsprung (45) reicht und dort eine Umbördelung (46) aufweist.

14. Thermische Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Oberkante (47) des Isolierteils (28) und der Innenseite (41) des topfartigen metallischen Oberteils (40) in Montageendstellung ein Spalt (48) ist.

15. Thermische Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungskontakt (5) als im wesentlichen runde Platte ausgebildet ist und gegebenenfalls ein- oder zweiseitig silberplattiert ist.

16. Thermische Sicherung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßfeder als mit randseitigen Schenkeln (19) versehene Sternfeder (18) ausgebildet ist, deren Schenkel (19) sich bei Entspannung der Sternfeder (18) konvexförmig über dem Mittelteil (20) auswölben.

17. Thermische Sicherung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittelteil (20) der Sternfeder (18) durch das Übertragungselement (15) beaufschlagt wird und sich die Enden (21) der Schenkel (19) auf dem Bewegungs kontakt (5) abstützen.

18. Thermische Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßfeder (17) als sich bei Entspannung beidseitig konvex auswölbendes Plattenelement (22) ausgebildet ist.

19. Thermische Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungsfeder (9) in einer ringartigen, die Festkontakte (10, 11) umgebenden Gehäuseausnehmung (23) geführt ist.

20. Verfahren zur Herstellung einer thermischen Sicherung mit den Merkmalen nach einem der Ansprüche 1-19, gekennzeichnet durch die nachfolgenden Verfahrensschritte:

- Vorsehen eines isolierenden Gehäuseinnenteils mit darin befestigten Anschlußkontakten mit end seitig angeordneten Festkontakten, wobei sich oberhalb der Festkontakte ein zylindrischer Innenraum befindet, der sich bis seitlich unter die Festkontakte in Form einer ringartigen Ausnehmung erstreckt;
- Einlegen einer Schraubenfeder angepaßten Durch messers in die ringartige Ausnehmung;
- Einlegen eines im wesentlichen kreisförmigen Be wegungskontaktes, dessen Außendurchmesser etwas geringer als der Innendurchmesser des zylindri schen Innenraumes ist;
- Einlegen einer Anpreßfeder, deren Außendurchmes ser im wesentlichen dem des Bewegungskontaktes entspricht;
- Einbringen eines ringartigen Führungsteils, des sen Ringaußendurchmesser dem Innendurchmesser des zylindrischen Hohlraumes und dessen Ringin nendurchmesser im wesentlichen dem Durchmesser eines stiftartigen Übertragungselements ent spricht, das die Auslösebewegung eines thermisch sensitiven Elements auf den Bewegungskontakt überträgt;
- Einstecken des stiftartigen Übertragungselements in das ringartige Führungsteil zusammen mit ei ner am oberen Ende des Übertragungselements aufgesteckten, mit Lot gefüllten Schmelzpatrone;
- Aufstecken eines topfartigen metallischen Ober teils und Zusammenpressen der gesamten Anordnung soweit, bis durch den vom topfartigen Oberteil auf die Schmelzpatrone und das Übertragungsele ment ausgeübten Druck die Anpreßfeder und der Bewegungskontakt auf Block gepreßt und damit in Schließstellung sind;
- Befestigung des topfartigen Oberteils auf dem isolierenden Gehäuseinnenteil, insbesondere durch Umbördelung der Unterkante des topfartigen Oberteils.