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Diese
Erfindung betrifft Verbesserungen bezüglich einer Temperatursteuerung
für elektrische Heizelemente,
und betrifft insbesondere, aber nicht ausschließlich, die Anordnungen, die
in GB-A-2 328 316 und GB-A-2 334 190 offenbart sind.
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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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Im
obenerwähnten
Dokument GB-A-2 328 316 sind verschiedenste unterschiedliche Unterbauten
oder Trägerelemente
beschrieben, die zur Anbringung an einem flachen Heizelement, besonders einem
Dickschichtheizelement, geeignet sind und über Vorkehrungen für den Zusammenbau
von mehreren Wärmesensoren
an auswählbaren
veränderlichen
Stellen damit verfügen.
Die beschriebenen Ausführungsformen
umfassen einen Geräteeinlaßsteckverbinder,
der auf dem wie gegenwärtig
hergestellten Einlaßsteckverbinder
CP7 von Otter Controls beruht, wobei es sich um einen Einlaßsteckverbinder
für ein schnurloses
Gerät handelt,
der ermöglicht,
daß die Anwendung
in jeder beliebigen Drehausrichtung der beiden auf ihrer Basis abgesetzt
wird, wobei sich mehrere Schenkel alle in der gleichen Ebene in
unterschiedliche Richtungen vom Steckverbinder auswärts erstrecken,
und jeder Schenkel über
Vorkehrungen zur Anbringung eines oder mehrerer Wärmesensoren
an einer Anzahl von unterschiedlichen Stellen am Schenkel verfügt. Die
Erfindung des Dokuments GB-A-2 328 316 weist die Bereitstellung
von Flexibilität
hinsichtlich der Anordnung von Sensoren an flachen Heizelementen
unter anderem zur Anpassung an die unterschiedlichen Anforderungen
von unterschiedlichen Geräteherstellern
als ihr Grundprinzip auf.
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Im
Dokument GB-A-2 328 316 wird vorgeschlagen, einfache Kontaktstat-Wärmesensoren
als die an den Schenkeln anzubringenden Sensoren einzusetzen, und
ein beispielhafter Kontaktstat-Wärmesensor,
der für
diesen Zweck gut geeignet ist, ist im Dokument GB-A-2 334 190 beschrieben.
Wie darin beschrieben, umfaßt
der Kontaktstat-Wärmesensor ein
gewölbtes
Scheibenbimetall, das sich mit einem Schnappvorgang zwischen entgegengesetzt
gewölbten
Gestaltungen bewegt, wenn die abgefühlte Temperatur über einen
vorbestimmten Grad ansteigt, wobei die Bimetallbewegung durch eine
Schubstange zu einem Paar von Schalterkontakten übertragen wird.
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Der
im Dokument GB-A-2 334 190 beschriebene Kontaktstat-Wärmesensor stellt nur einen
primären
Grad an Wärmeschutz
dar, da er nämlich
keine Einrichtung zur Bereitstellung eines sekundären oder
unterstützenden
Grads an Schutz aufweist, der im Fall eines, wenn auch noch so unwahrscheinlichen,
Versagens des Hauptschutzes zum Beispiel aufgrund eines Versagens
des Bimetalls oder eines Zusammenschweißens der Schalterkontakte wirksam
werden soll.
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Das
Dokument EP-A-0 014 102 offenbart einen Kontaktwärmesensor nach dem Oberbegriff
von Anspruch 1, der ein bimetallisches Betätigungselement in der Form
eines gewölbten
Scheibenbimetalls umfaßt,
das durch einen Schnappvorgang zwischen entgegengesetzt gewölbten Gestaltungen
beweglich ist, wobei das bimetallische Betätigungselement dazu eingerichtet
ist, im normalen Betrieb des Sensors einen Satz von Schalterkontakten
zu betätigen, und
wobei ein Element, das ein schmelzbares Material umfaßt, dazu
eingerichtet ist, einen elektrischen Pfad durch den Sensor zu unterbrechen,
falls der Hauptschutz, der durch das Bimetall und die Schalterkontakte
geboten wird, im Betrieb versagt und das schmelzbare Material einer
Temperatur über
der normalen Betriebstemperatur des Bimetalls ausgesetzt ist.
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AUFGABEN UND
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Demgemäß ist es
die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kontaktstat-Wärmesensor
bereitzustellen, der mit den im Dokument GB-A-2 328 316 beschriebenen
Anordnun gen verwendet werden kann und einen primären und einen sekundären Grad
an Schutz bereitstellt.
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Die
Erfindung stellt einen Kontaktwärmesensor
bereit, der ein bimetallisches Betätigungselement in der Form
eines gewölbten
Scheibenbimetalls umfaßt,
das durch einen Schnappvorgang zwischen entgegengesetzt gewölbten Gestaltungen
beweglich ist, wobei das bimetallische Betätigungselement dazu eingerichtet
ist, im normalen Betrieb des Sensors einen Satz von Schalterkontakten
zu betätigen,
und wobei ein Element, das ein schmelzbares Material umfaßt, dazu
eingerichtet ist, einen elektrischen Pfad durch den Sensor zu unterbrechen,
falls der Hauptschutz, der durch das Bimetall und die Schalterkontakte
geboten wird, im Betrieb versagt und das schmelzbare Material einer
Temperatur über
der normalen Betriebstemperatur des Bimetalls ausgesetzt ist, und
der dadurch gekennzeichnet ist, daß der Satz von Schalterkontakten
dazu eingerichtet ist, durch eine Schubstange betätigt zu
werden, die auf eine Bewegung des Umfangs des Bimetalls anspricht, wenn
dieses zwischen seinen entgegengesetzt gewölbten Gestaltungen schnappt,
wobei die Schubstange mit einem Ende eines länglichen Federelements zusammenwirkt,
das sich über
zumindest ein Auflager erstreckt, welches dazu dient, das Federelement
zu belasten, und an seinem anderen Ende mit dem Element, das ein
schmelzbares Material umfaßt, zusammenwirkt,
um den Zustand des elektrischen Pfads zu bestimmen.
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Die
obigen und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus
der Betrachtung der folgenden ausführlichen Beschreibung, die
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen gegeben wird,
am besten verstanden werden.
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BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Kontaktstats,
der die vorliegende Erfindung verkörpert; und
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2 ist
eine Querschnittansicht des in einem montierten Zustand gezeigten
Kontaktstats von 1.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORM
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Unter
Bezugnahme auf 1 umfaßt der darin gezeigte Kontaktstat-Wärmesensor
ein sich selbst rückstellendes
gewölbtes
Scheibenbimetall 1, eine Schubstange 2 und ein
Paar von Schalterkontakten 3 und 4, wobei der
Kontakt 3 den beweglichen Kontakt der Schalterkontakte
bildet und an einem Ende eines Federmetallbalkens 5 befestigt
ist, und der Kontakt 4 den festen Kontakt des Schalters
bildet und an einem Preßmetallklemmenteil 6 der
Vorrichtung befestigt ist.
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Ein
Körperteil 7 des
Kontaktstats ist aus einem temperaturbeständigen Kunststoff- oder Keramikmaterial
gebildet und weist eine Bohrung 8 auf, die zur Unterbringung
der Schubstange 2 dient. Das Scheibenbimetall ist an der
Oberseite des Körperteils 7 in
einer zum Beispiel aus Kupfer oder Aluminium gebildeten Preßmetallkappe 9 untergebracht,
die dazu geeignet ist, auf das obere Ende des Körperteils 7 gepreßt zu werden.
Wie in 2 gezeigt sitzt das Bimetall 1 unter
der Kappe 9, wobei sein Rand an einer Seite der Bimetallscheibe
auf dem oberen Ende der Schubstange 2 ruht und an der diametral
entgegengesetzten Seite der Scheibe auf einem kleinen Vorsprung 10 ruht.
Eine mittlere Vertiefung 11 in der Mitte der Kappe 9 stellt
ein Auflager mit der Bimetallscheibe 11 bereit und kann
durch Verformung der Kappe reguliert werden, um den Bimetallbetrieb
zu regulieren.
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Ein
zweiter Körperteil 12 des
Kontaktstats ist dazu geeignet, mit dem ersterwähnten Körperteil 7 zusammengefügt zu werden,
um den Balken 5, den Klemmenteil 6 und einen weiteren
Klemmenteil 13 zwischen den beiden Körperteilen zu fangen. Die beiden
Klemmenteile 6 und 13 weisen Abschnitte 14 bzw. 15 auf,
die sich dann, wenn die beiden Körperteile 7 und 12 zusammengefügt sind,
aus dem Kontaktstatkörper
erstrecken, um einen Federkontakt mit Kontaktstellen herzustellen,
die an einem Dickschichtheizelement, dessen Temperatur durch den Kontaktstat
gesteuert werden soll, bereitgestellt sind.
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Die
Kappe 9 weist eine radiale Erweiterung 16 auf,
die dazu gestaltet ist, das obere Ende einer Stange 17 aus
schmelzbarem Material, zum Beispiel einem thermoplastischen Kunststoffmaterial,
unterzubringen, und im Körperteil 7 ist
eine Öffnung 18 ausgebildet,
um das untere Ende der Stange 17 in die innere Kammer einzulassen,
die definiert ist, wenn die Körperteile 7 und 12 zusammengefügt sind. Wie
am besten in 2 ersichtlich trifft das untere Ende
der Stange 17 auf das Ende des Federmetallbalkens 5 gegenüber jenem
Ende, das den beweglichen Schalterkontakt 3 trägt, wobei
der Balken 5 am betreffenden Ende 19 nach oben
gebogen ist, um eine sichere Anordnung der Stange 17 mit
dem betreffenden Balkenende 19 sicherzustellen, und sicherzustellen,
daß nur
Kräfte
in Achsenrichtung auf die Stange 17 ausgeübt werden.
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An
den Längsrändern des
Balkens sind Positionierungsansätze 20 bereitgestellt,
die mit Ausbildungen 21, welche in den Körperteilen 7 und 12 bereitgestellt
sind, zusammenwirken, um den Balken passend anzuordnen, wenn der
Kontaktstat zusammengesetzt wird. Ein Aufrechtelement 22 am
Körperteil 12 ist
bereitgestellt, um zu einer passenden Zeit (wie nachstehend beschrieben)
an einer Stelle, die sich näher
am Ende 19 als am anderen Ende, welches den beweglichen
Kontakt 3 des Schalters trägt, befindet, einen Aufwärtsschub
an den Balken 5 anzulegen.
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Wie
in 2, die den Kontaktstat in seinem normalen kalten
Zustand zeigt, gezeigt verursacht der Zusammenbau des Kontaktstats,
daß der
Balken 5, der in seinem unbelasteten Zustand wie in 1 gezeigt
flach ist, zwischen seinem den beweglichen Kontakt tragenden Ende,
an dem er durch die Wirkung des Bimetalls 1 und der Schubstange 2 in
einem Kontaktschlußzustand
niedergehalten wird, und seinem anderen Ende 19, an dem
er durch die Stange 17 aus schmelzbarem Material, deren
oberes Ende auf die Kappe 9 trifft, niedergehalten wird
und sich über
und in einem elektrischen Kontakt mit einer aufrechtstehenden Ausbildung 23 am
Preßmetallklemmenteil 9 erstreckt,
aufwärts
gebogen wird. In diesem Zustand des Kontaktstats kann Strom zwischen
den beiden Klemmenteilen 14 und 15 fließen.
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In
einem solchen Übertemperaturzustand, daß verursacht
wird, daß die
Bimetallscheibe 1 in ihre entgegengesetzt gewölbte Gestaltung
schnappt, würde
die Bewegung des Bimetalls dem beweglichen Kontakt 3 normalerweise
gestatten, vom festen Kontakt 4 wegzuspringen, ohne den
zwischen dem anderen Ende 19 des Balkens 5 und
der Ausbildung 23 am Klemmenteil 13 hergestellten
Kontakt zu unterbrechen. Wenn dies jedoch nicht passiert, da zum Beispiel
das Bimetall 1 reißt
oder die Schalterkontakte 3, 4 verschweißen, wird
weiterhin Leistung durch den Kontaktstat zu einem zugehörigen Heizelement fließen und
wird die Heizelementtemperatur weiterhin ansteigen. An irgendeinem
Punkt wird die schmelzbare Stange 17 weich werden oder
schmelzen und wird sich das Ende 19 des Balkens 5 aus dem
elektrischen Kontakt mit der Ausbildung 23, die am Klemmenteil 13 bereitgestellt
ist, zurückziehen. Die
schmelzbare Stange 17 stellt somit einen sekundären oder
unterstützenden
Grad an Schutz bereit, der tätig
wird, falls der durch das Bimetall 1 bereitgestellte Hauptschutz
versagt.
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Am
unteren Körperteil 12 ist
eine Ausbildung 24 bereitgestellt, um zu ermöglichen,
daß der
Kontaktstat mit einem wie in unserer obenerwähnten britischen Patentanmeldung
Nr. 9 717 144.1 beschriebenen Träger
zusammengesetzt wird.
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Das
Aufrechtelement 22 kann im wie in 2 gezeigten
kalten Zustand des Kontaktstats mit dem Balken 5 in Kontakt
stehen, oder auch nicht, muß dies
aber nicht, da in diesem Zustand die Wirkung der schmelzbaren Stange 17 auf
das Ende 19 des Balkens 5 und das Auftreffen des
Balkens 5 auf die vom Klemmenteil 13 hochstehende
Ausbildung 23 dazu dienen werden, den Balken ausreichend
zu belasten, um einen richtigen Betrieb der Primärkontakte sicherzustellen.
Doch wenn die Stange 17 im sekundären Schutzmodus des Kontaktstats
weich wird oder schmilzt und der Balken damit beginnt, sich in seinen
normalen flachen Zustand zurückzuziehen, und
dadurch den elektrischen Kontakt zwischen dem Ende 19 des
Balkens und der Ausbildung 23 unterbricht, wird nur der
Kontakt des Balkens mit dem Aufrechtelement 22 eine fortdauernde
Kraft verursachen, damit sich der Balken weiter zurückzieht
und eine sichere elektrische Lücke
zwischen dem Balken und dem Klemmenteil 13 öffnet. Wenn
das Aufrechtelement 22 im kalten Zustand des Kontaktstats
nicht mit dem Balken 5 in Kontakt steht, werden die Kräfte zwischen
dem Ende 19 des Balkens und der Ausbildung 23 am
Klemmenteil 13 optimiert werden, so daß eine Versilberung dieser
Teile für
einen besseren elektrischen Kontakt nicht notwendig sein kann.
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Die
Geometrie der beschriebenen und veranschaulichten Anordnung ist
von einer solchen Art, daß im
kalten Zustand des Kontaktstats eine hohe Kraft auf die schmelzbare
Stange 17 ausgeübt
wird und eine niedrigere Kraft auf die Schubstange 2 ausgeübt wird,
was die niedrigere Betätigungskraft,
die von der bimetallischen Scheibe verfügbar ist, widerspiegelt. Der
Vorteil dieser Anordnung ist, daß von einer kurzen, steifen
Feder, nämlich
dem Teil des Balkens 5 zwischen der Ausbildung 23 und
dem Balkenende 19, eine sehr hohe Kraft verfügbar ist,
um bei der passenden Temperatur eine Verformung der schmelzbaren
Stange zu beginnen. Sobald die Verformung begonnen hat, stellt das
Aufrechtelement 22 eine niedrigere Kraft von einer längeren,
elastischeren Feder, nämlich
dem Teil des Balkens 5 zwischen der Ausbildung 22 und
dem Balkenende 19, bereit, um eine ausreichende Verformung
der Stange 17 bereitzustellen, um eine sichere Beabstandung
zwischen dem Balken 5 und der Ausbildung 23 am Klemmenteil 13 zu öffnen.
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Obwohl
die Erfindung im Vorhergehenden unter Bezugnahme auf eine besondere
Ausführungsform
beschrieben wurde, versteht sich gut, daß Fachleuten Abwandlungen und
Veränderungen
einfallen werden, ohne vom wie in den folgenden Ansprüchen bekannt
gemachten Umfang der Erfindung abzuweichen. Obwohl, zum Beispiel,
die schmelzbare Stange 17 vorzugsweise aus einem elektrisch
isolierenden thermoplastischen Kunststoffmaterial gebildet ist,
da sie mit dem stromführenden
Balken 5 in Kontakt steht, könnte sie aus einem geeigneten
eutektischen Metalllegierungsmaterial mit einer elektrisch isolierenden
Kappe gebildet sein. Außerdem
könnte
die Stange 17 aus schmelzbarem Material so angeordnet sein,
daß das
obere Ende der Stange 17 bei Verwendung des Kontaktstats
direkt auf das Heizelement trifft, anstatt in der Kappenerweiterung 16 gefangen
zu sein. Bei dieser Anordnung würde
der Balken 5 im freistehenden Zustand des Kontaktstats, nämlich, bevor
er an einem Heizelement angebracht wurde, nicht belastet werden,
und würde
er nur belastet werden, nachdem der Kontaktstat mit dem Heizelement
zusammengesetzt wurde, wobei dieser Aufbau verursacht, daß die Stange 17 in
Achsenrichtung zum Inneren des Kontaktstats getrieben wird, um das
Ende 19 des Balkens 5 über das Aufrechtelement 23 am
Klemmenteil 13 zu biegen.