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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kondensschutzvorrichtung
mit PTC-Thermistor (Positive Temperature Coefficient); die vorliegende Erfindung
bezieht sich auch auf ein Montageverfahren dieses Widerstands.
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Die
Verwendung von PTC-Thermistoren für die Herstellung der Kondensschutzvorrichtungen
ist zum Beispiel aus dem Dokument
JP-A-10032101 oder aus dem Dokument
JP-A-2002198207 bekannt.
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PTC-Thermistoren
sind Vorrichtungen, die aus Leit- und Halbleitermaterialien hergestellt
werden und je nach der Temperatur einen variablen Widerstand aufweisen;
die PTC-Thermistoren haben folglich die vorteilhafte Möglichkeit,
sich selbst aufgrund der Temperatur einzustellen, und auf diese Wiese
unterliegen sie keiner Überhitzung,
auch wenn eine angemessene Entfernung der Hitze verhindert wird
(zum Beispiel Verstopfung des Profils, versehentliche Abdeckung
des Ableiters mit einem beliebigen Gegenstand usw.). Im Besonderen
besteht der Kondensschutz mit Verwendung von PTC-Thermistoren in
den meisten Fällen
aus einem Ableiter, der aus einem einzigen Aluminiumprofil hergestellt
ist, in dessen Inneren der PTC-Thermistor angebracht und durch Verschlussstopfen
eingeschlossen wird; diese Lösung
bringt jedoch zahlreiche technische Nachteile mit sich. Vor allem
verhindert die Herstellung des Ableiters in einem einzigen Extrusionsverfahren
das schwarze Eloxieren der Innenflächen, und daher wird die Hitze
zum großen
Teil durch Leitung anstatt durch Ausstrahlung übertragen; in diesen Bedingungen muss
der Ableiter unvermeidlich mit einer gewissen Mindestdicke hergestellt
werden, um eine gute Leitfähigkeit
zu garantieren.
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Außerdem erfolgt
die Crimpverbindung des Ableiters normalerweise durch Biegen des
Profils, wodurch dem Ableiter eine Mindesthöhe auferlegt wird, die die
Höhe des
PTC-Thermistors weit übersteigt,
mit darauf folgenden negativen Auswirkungen auf den Raumbedarf und
die Produktionskosten.
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Es
ist außerdem
bekannt, dass die PTC-Thermistoren in den vorhandenen Ausführungen
durch mehr oder weniger komplizierte mechanische Lösungen in
der Position im Ableiter gehalten werden, wie zum Beispiel Schrauben,
Bolzen oder Federn (gemäß Darstellung
zum Beispiel im Dokument
DE-U1-20311068 ),
dadurch werden sie natürlich
komplizierter, und die Produktionskosten steigen an. Diese internen
Blockiersysteme müssen
außerdem
die Wärmeausdehnung
des Heizelements zulassen und eine angemessene Kontaktleistung beibehalten,
die so konstant wie möglich
sein sollte. Das Dokument
DE-U1-20311068 beschreibt
außerdem die
Befestigung des Widerstandelements zwischen zwei getrennten und
ebenen Ableitungsplatten mit einer Presse.
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Diesen
bekannten Kondensschutz mit PTC-Thermistoren gibt es außerdem auch
in einer Version mit forcierter Belüftung durch einen externen Lüfter; dieser
Lüfter
funktioniert aber normalerweise mit 230 V, um einfach und direkt
durch die Verbindung am Stromnetz versorgt werden zu können, wodurch
er auf diese Weise recht teuer, sperrig und überdimensioniert in Bezug auf
die abzuleitenden Leistungsniveaus wird.
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Außerdem garantieren
die normalerweise für den
Ableiter bekannten und verwendeten Verschlussstopfen allgemein mittelmäßige Dichtheitsvermögen.
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Die
gegenwärtig
für den
Kondensschutz mit PTC-Thermistoren verwendeten Befestigungssysteme
sind normalerweise aus Metall, meistens aus Aluminium, hergestellt,
um den Wärmebelastungen
zu widerstehen; sie sind außerdem
aus mehreren Teilen zusammengesetzt: normalerweise aus einer Trägerstruktur
und verschiedenen beweglichen und/oder elastischen Teilen (zum Beispiel
Federn), die eine elastische mechanische Blockierung ermöglichen.
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Ziel
der vorliegenden Erfindung ist es daher, die o. g. Probleme der
vorhergehenden Technik zu lösen
und einen Kondensschutz mit PTC-Thermistoren zu bieten, der aufgrund
der Modularität
der Elemente, aus denen er zusammengesetzt ist, so konfiguriert werden
kann, dass die verschiedenen Ableitertypologien einfach hergestellt
werden können.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Kondensschutz
mit PTC-Thermistor zu bieten, der mit einem Ableiter ausgestattet ist,
welcher durch die Montage von mehreren Extrusionsprofilen realisiert
wird, wodurch ein schwarzes oder ein Eloxieren in einer anderen
Farbe sowohl intern als auch extern mit daraus entstehender Zunahme
der Wärmeübertragung
durch Ausstrahlung, Verminderung und entsprechender Ersparnis des
Verwendungsmaterials für
die Herstellung dieser Profile ermöglicht wird.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht daraus, einen Kondensschutz
mit PTC-Thermistor zu bieten, in dessen Ableiter der PTC-Thermistor
wirksam befestigt wird, ohne dass andere mechanische Blockiersysteme
verwendet werden müssen,
obwohl ein fast konstanter Kontaktdruck trotz der Wärmeausdehnung
beibehalten wird.
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Außerdem besteht
ein Ziel der vorliegenden Erfindung daraus, einen Kondensschutz
mit PTC-Thermistor zu bieten, der mit Verschlussstopfen ausgestattet
ist, die eine höhere
Dichte als die bekannten Verschlussstopfen garantieren.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht daraus, einen Kondensschutz
mit PTC-Thermistor mit forcierter Belüftung durch einen Lüfter zu bieten,
der mit Gleichstrom versorgt wird, kostengünstig ist und wenig Platz benötigt.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht daraus, einen Kondensschutz
mit PTC-Thermistor zu bieten, der mit einem Befestigungssystem an
einer DIN-Stange in bevorzugter Form ausgestattet ist, die aus Kunststoff
hergestellt wird, der gegenüber
hohen Temperaturen beständig
ist, denn die mechanischen Eigenschaften des verwendeten Kunststoffs
ermöglichen
es, den elastischen Teil der Trägerstruktur
aufzunehmen und ermöglichen
die Realisierung des Befestigungssystems aus einem einzigen Teil,
so dass jede Bearbeitung für
eine strukturelle Montage vermieden wird.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Produktionsmontage
mit einem Kondensschutz mit PTC-Thermistor zu liefern.
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Die
o. g. und andere Zwecke und Vorteile der Erfindung, die aus der
folgenden Beschreibung hervorgehen, werden mit einem Kondensschutz
mit PTC-Thermistor
wie dem im Patentanspruch 1 beschriebenen erreicht.
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Außerdem werden
die o. g. und andere Zwecke und Vorteile der Erfindung, die aus
der folgenden Beschreibung hervorgehen, mit einem Montageverfahren
eines Kondensschutzes mit PTC-Thermistor wie dem im Patentanspruch
13 beschriebenen erreicht.
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Vorgezogene
Realisierungsformen und nicht banale Varianten dieser Erfindung
bilden den Gegenstand der abhängigen
Patentansprüche.
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Die
vorliegende Erfindung wird am besten durch einige vorgezogene Realisierungsformen
beschrieben, die mit Bezugnahme auf die Zeichnungen in der Anlage
als Beispiel und nicht zur Einschränkung geliefert werden, in
denen:
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die 1 eine
perspektivische Explosionsdarstellung der Realisierung einer Kondensschutzvorrichtung
mit PTC-Thermistor und ent sprechendem Befestigungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt;
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die 2 eine
Schnittansicht eines Elements der Kondensschutzvorrichtung mit PTC-Thermistor
der 1 zeigt;
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die 3 eine
perspektivische Ansicht eines Elements der Kondensschutzschutzvorrichtung mit
PTC-Thermistor der 1 zeigt;
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die 4 die
perspektivische Ansicht einer Version des Kondensschutzes mit PTC-Thermistor zeigt,
der gemäß der vorliegenden
Erfindung zusammengebaut wurde;
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die 5 die
perspektivische Ansicht einer anderen Version des Kondensschutzes
mit PTC-Thermistor zeigt, der gemäß der vorliegenden Erfindung
zusammengebaut wurde;
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die 6 die
teilweise im Schnitt dargestellte perspektivische Ansicht noch einer
anderen Version des Kondensschutzes mit PTC-Thermistor zeigt, der gemäß der vorliegenden
Erfindung zusammengebaut wurde;
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die 7 die
teilweise im Schnitt dargestellte perspektivische Ansicht eines
Kondensschutzes mit PTC-Thermistor mit forcierter Belüftung zeigt,
der gemäß der vorliegenden
Erfindung zusammengebaut wurde;
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die 8 ein
Flussdiagramm zeigt, das die Phasen des Montageverfahrens einer
Kondensschutzvorrichtung mit PTC-Thermistor gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt; und
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die 9 ein
Flussdiagramm zeigt, das die Phasen des Montageverfahrens einer
anderen Realisierung der Kondensschutzvorrichtung mit PTC-Thermistor
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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In
Bezug auf die 1 ist es möglich zu beobachten, dass die
Vorrichtung für
einen Kondensschutz 1 mit PTC-Thermistor, die gemäß der vorliegenden
Erfindung zusammengebaut wurde, hauptsächlich ein mittleres Ableitungselement 3,
in dem der nachfolgend beschriebene PTC-Thermistor untergebracht
wird, einen ersten und zweiten Verschlussstopfen entsprechend 7a und 7b zum
Verschluss und zur hermetischen Dichte des PTC-Thermistors im mittleren
Ableitungselement 3 enthält; außerdem ist es aufgrund der
abzuleitenden Leistung möglich,
ein oder zwei nachfolgend beschriebene Abdeckungsprofile 9 zu
positionieren.
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In
Bezug auf die 2 ist es möglich, eine Schnittansicht
des mittleren Ableitungselements 3 zu beobachten: Dieses
mittlere Ableitungselement 3 besteht grundlegend aus zwei
Ableitungsplatten 3a, 3b, die so miteinander vereint
sind, dass sie in ihrem Zwischenraum eine Aufnahme für den Einsatz 15 des nachfolgend
beschriebenen PTC-Thermistors bilden, jede dieser Platten ist an
ihren Enden mit Einsatzschienen 4a, 4b der Abdeckungsprofile 9 ausgestattet;
diese Einsatzschienen 4a, 4b weisen einen Verbindungsteil
mit der entsprechenden Ableitungsplatte 3a, 3b der
nachfolgend beschriebenen Bearbeitungsteile 6a, 6b auf;
jede Ableitungsplatte 3a, 3b ist an der Außenfläche mit
mehreren Ableitungsrippen 13 ausgestattet, die vorzugsweise
unterschiedliche Höhen
haben, um die Konvektionsquerschnitte zu maximieren und die Luftturbulenzen
zu minimieren. Außerdem
sollten die Oberflächen
dieser Rippen 13 so glatt wie möglich sein, da eventuelle sehr
ausgeprägte
Rillen oder Rauheiten den Konvektionseffekt aufgrund der eingeführten Turbolenzen
reduzieren würden.
Außerdem
ist offensichtlich, dass das mittlere Ableitungselement 3 schwarz
eloxiert werden kann.
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Der
PTC-Thermistor der Widerstandsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
hängt vorteilhaft
mit einem einfach und kostengünstig
herstellbaren Befestigungselement zusammen, das praktisch verwendbar
und montierbar ist und, wie sich nachfolgend herausstellt, durch
die Zusammenarbeit mit dem mittleren Ableitungselement 3 die
Verwendung von Blockiervorrichtungen und -mechanismen wie in der
vorhergehenden Technik verhindert. Mit besonderer Bezugnahme auf
die 1 ist es möglich,
eine vorgezogene Realisierung des PTC-Thermistors zu beobachten:
Es handelt sich nämlich
um einen bekannten PTC-Thermistor, der mit einem Leiterelement 5a oder
bekannten Halbleiter ausgestattet ist, der grundlegend eine Lamellenform
hat, mit dem ein Kabel 5b für die Stromversorgung verbunden
ist; ein vorteilhafter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht
darin, dass dieses Befestigungselement gemäß Darstellung in der 1 eine
Streuplatte 11 ist, die in einer grundlegend zentralen
Position eine Aufnahme 11a hat, in die das Element 5a eingesetzt
wird, und eventuell eine Einsatzrille 11b des Kabels 5b;
daraufhin wird die Streuplatte 11, mit dem PTC-Thermistor
verbunden, in die Aufnahme 15 des mittleren Ableitungselements 3 eingesetzt.
Die Streuplatte 11 führt
zahlreiche Funktionen aus:
Wie bereits vorher erwähnt, hält sie den
PTC-Thermistor 5a in der Position;
Sie hilft, die
Wärme auf
der gesamten Breite des mittleren Ableitungselements 3 zu
zerstreuen;
Durch eine Verbindung 11c, zum Beispiel
eine Bohrung, ermöglicht
sie eine einfache Erdverbindung;
Sie füllt den restlichen Raum der
Einsatzaufnahme 15 und reduziert oder beseitigt die Verwendung
von zusätzlichen
Füllmaterialien
aus Kunststoff.
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Ein
vorteilhafter und innovativer Aspekt der vorliegenden Erfindung
liegt darin, dass die Streuplatten 3a, 3b gebogen
sind (wie ein Biegungsradius, der vom Modul Young des Materials,
seines Querschnitts und der angewendeten Kompressionskraft festgelegt
wird), so dass die Aufnahme 15 des PTC-Thermistors etwas enger zur Mitte liegt;
die Biegung der Platten 3a, 3b führt dazu,
dass sie wie Blattfedern arbeiten; durch Anwendung von Kräften gemäß den Pfeilen
F mit einer Crimpverbindung zum Beispiel, die in der 2 (mindestens
1 9806,65 Newton (1 Ton × cm)
Länge,
wenn das mittlere Ableitungselement 3 aus Aluminium ist)
an den Bearbeitungsteilen 6a, 6b der Schienen 4a, 4b angegeben sind,
wird eine Kunststoffverformung (etwa 0,6 mm) der Kolben zur Verbindung 4c der
Ableitungsplatten 3a, 3b verursacht, die eine
Entfernung oder sogar eine Umkehr ihrer Biegung auslöst; diese
Kunststoffverformung bestimmt einen (optimalen) Druck (etwa 7,845 × 103 Pascal (80 Kgf)) der Ableitungsplatten 3a, 3b am
PTC-Thermistor und an der Streuplatte 11 oder Blockierplatte 5c und
blockiert diese wirksam im mittleren Ableitungselement 3,
so dass erfolgreich vermieden wird, auf andere Blockiersysteme zurückgreifen
zu müssen.
Im Besonderen kann die Streuplatte 11 vorzugsweise aus
geglühtem
Aluminium hergestellt werden, das mit Wellen ausgestattet ist: Dank
dieser Wellen wird die Streuplatte während des Crimpens kräftig in
der Einsatzaufnahme 15 befestigt, ohne die elastische Kraft
zu behindern, die den PTC komprimiert.
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Die
Verschlussstopfen 7a, 7b, die dazu dienen, an
den entgegen gesetzten Öffnungen
der Einsatzaufnahme 15 positioniert zu werden, um die Dichte
zum Schutz des PTC-Thermistors zu garantieren, der im mittleren
Ableitungselement 3 eingesetzt ist, können aus Edelmaterialien hergestellt
werden, da ihr Volumen reduziert ist. Besonders der erste Verschlussstopfen 7a,
der einen Kabelhalter 7c für den Durchgang des Kabels 5b enthält, kann
aus einem einzigen Teil hergestellt werden. Außerdem benötigen diese Verschlussstopfen 7a, 7b keine
Dichtungen, obwohl sie eine Dichte von mindestens IP65 garantieren,
da der durch die Ableitungsplatten erzeugte Druck 3a, 3b sie
nach dem Crimpen hermetisch blockiert.
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Im
Besonderen können
bevorzugte Materialien für
die Herstellung der Verschlussstopfen 7a, 7b sowohl
thermoplastisch als wärmehärtend sein (Gummis).
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Außerdem schließt die Kondensschutzvorrichtung 1 mit
PTC-Thermistor gemäß der vorliegenden
Erfindung auch ein Befestigungssystem 25 des Widerstands
an einer DIN-Stange ein; dieses Befestigungssystem 25 ist
aus Kunststoff vorzugsweise PA realisiert, ein Material, das hohen
Temperaturen widersteht und es ermöglicht, das Befestigungssystem 25 mit
deutlichen Ersparnissen der Produktionskosten aus einem einzigen
Teil herzustellen.
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Die
Abdeckungsprofile 9, die vorzugsweise durch Extrusion hergestellt
werden, können
Dank ihres grundlegend "C-förmigen" Querschnitts vollkommen
schwarz eloxiert und damit viel dünner als die in der Technik
vorhandenen Profile sein, da viel Hitze durch Ausstrahlung anstatt
durch Leitung ankommt, wodurch eine große Ersparnis an Material und
Produktionsressourcen ermöglicht
wird. Außerdem
sollten die Abdeckungsprofile 9 aus einem Material realisiert
werden, das elastisch genug ist, um jede Kritizität des Extrusionsprozesses
zu beseitigen. Jedes Abdeckungsprofil 9 ist außerdem an
seinen beiden longitudinalen Rändern
an den Enden des "C-förmigen" Profils mit zwei
Rillen 9a ausgestattet, die dazu dienen, sich fließend in
die Schienen 4a, 4b des mittleren Ableitungselements 3 einzusetzen.
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Wie
bereits erwähnt,
kann die Kondensschutzvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung
aufgrund der entsprechenden Leistungen konfiguriert werden, indem
verschiedene Kombinationen der oben beschriebenen Elemente verwendet
werden, um verschiedene Ableiter zu realisieren, zum Beispiel indem
kein, ein oder zwei Abdeckungsprofile 9 am mittleren Ableitungselement 3 montiert
werden. Außerdem
können
diese verschiedenen Ableiter realisiert werden, um verschiedenen
Leistungsanforderungen zu entsprechen, indem die Länge des
mittleren Ableitungselements 3, die Abdeckungs profile 9 und/oder
die kritische Temperatur des PTC-Thermistors verändert werden.
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Im
Besonderen stellt die 4 zum Beispiel einen montierten
Kondensschutz gemäß der vorliegenden
Erfindung für
Leistungen im Intervall 5–15
W dar. Dieser Kondensschutz wurde realisiert, indem als Ableitungselement
nur das mittlere Ableitungselement 3 verwendet wurde, in
dem wie vorher beschrieben der PTC-Thermistor positioniert ist.
Außerdem kann
dieses mittlere Ableitungselement 3 mit einem externen
Befestigungsbügel 19 für seine
wirksame Positionierung ausgestattet sein. Besonders Dank des besonderen
Aufbaus der Ableitungsrippen 13, die in der mittleren Position
der entsprechenden Streuplatten 3a, 3b höher sind,
kann der Kondensschutz 1 in dieser Konfiguration in direktem
Kontakt mit den elektrischen Geräten
montiert werden, die verriegelt werden müssen, ohne übermäßig den entsprechenden Schornsteineffekt
zu beeinträchtigen.
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Mit
Bezugnahme auf die 5 ist es möglich, als Beispiel einen Kondensschutz
gemäß der vorliegenden
Erfindung zu beobachten, der für
Leistungen montiert wurde, die im Intervall zwischen 20–30 W liegen.
Dieser montierte Kondensschutz wurde mit Verwendung des mittleren
Ableitungselements 3 als Ableitungselement realisiert,
in dem ein wie vorher beschriebener PTC-Thermistor positioniert ist, an dem
nur ein Abdeckungsprofil 9 eingesetzt wurde. Diese montierte
Kondensschutzkonfiguration arbeitet hauptsächlich aufgrund des Schornsteineffekts
auf der Seite des mittleren Ableitungselements 3, das mit
dem Abdeckungsprofil 9 ausgestattet ist, und hauptsächlich aufgrund
der Ausstrahlung auf der entgegen gesetzten Seite.
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Mit
Bezugnahme auf die 6 ist es möglich, als Beispiel einen Kondensschutz
zu beobachten, der gemäß der vorliegenden
Erfindung für
Leistungen montiert wurde, die im Intervall zwischen 35–70 W liegen.
Dieser Kondensschutz wurde wie vorher realisiert, indem als Ableitungselement
das mittlere Ableitungselement 3 verwendet wurde, in dem
der PTC-Thermistor wie vor her beschrieben positioniert ist, an dem
zwei Abdeckungsprofile 9 eingesetzt wurden. Diese Konfiguration
des montierten Kondensschutzes ist vorzugsweise durch eine mittelmäßige thermische
Trennung nach außen
gekennzeichnet, so dass die Temperatur des mittleren Ableitungselements 3 ohne
Gefahr erhöht
werden kann.
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Die 7 stellt
im Besonderen eine Realisierung des Kondensschutzes gemäß der vorliegenden
Erfindung dar, der für
Leistungen montiert wurde, die im Intervall zwischen 75–150 W liegen,
und ist mit einem Elektroventil 21 für die forcierte Kühlung ausgestattet.
Dieses Elektroventil 21 wird mit Gleichstrom versorgt und
ist daher vorteilhaft kostengünstig und
benötigt
wenig Raum; der vordere Block 23 enthält die Elektronik zur Versorgung
und/oder Steuerung des Elektroventils; dieses Elektroventil 21 ist vorzugsweise
so angeordnet, dass es einen paralleler Luftstrom an den Ableitungsrippen 13 erzeugt,
der zwischen dem mittleren Ableitungselement und den Abdeckungsprofilen 9 durchzieht.
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Die 8 stellt
schematisch das Montageverfahren eines Kondensschutzes 1 gemäß der vorliegenden
Erfindung dar; im Besonderen schließt dieses Verfahren, natürlich nach
der Herstellung der einzelnen Komponenten mit den angemessenen Modalitäten, folgende
Phasen ein:
F101 den PTC-Thermistor in die Einsatzaufnahme 15 des
mittleren Ableitungselements 3 einsetzen;
F103 die
Verschlussstopfen 7a, 7b in die Öffnungen der
Einsatzaufnahme 15 einsetzen; und
Mit einer Crimppresse
F105 die Kräfte
F auf die Bearbeitungsteile 6a, 6b anwenden, um
die Ableitungsplatten 3a, 3b plastisch zu verformen,
um ihre Biegung zu entfernen oder umzukehren und den PTC-Thermistor
in der Einsatzaufnahme 15 und die Verschlussstopfen 7a, 7b in
den Öffnungen
der Einsatzaufnahme 15 zu blockieren.
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Das
Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung sieht gemäß Darstellung
in der 9 und je nach der Konfiguration des herzustellenden
Ableiters auch folgende zusätzliche
Phasen vor:
Mit einer Crimppresse F107 eine Quetschung an mindestens
zwei Schienen 4a, 4b derselben Ableitungsplatte 3a, 3b ausführen;
F109
mindestens ein Abdeckungsprofil 9 am mittleren Ableitungselement 3 positionieren,
und jede Schiene 4a, 4b in eine entsprechende
Rille 9a einsetzen, bis der Anschlag an der Quetschung
erreicht ist;
F111 mit einer Presse auf die Abdeckungsprofile 9 drücken, die
am mittleren Ableitungselement 3 positioniert sind, und
die Rillen 9a auf den entsprechenden Schienen 4a, 4b laufen
lassen, bis die Quetschung überschritten
wird, so dass sie am mittleren Ableitungselement 3 blockiert
werden.