DE9301521U1 - Thermal switch - Google Patents
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Description
ThermoschalterThermal switch
Die Neuerung bezieht sich auf einen Thermoschalter mit zwei bei einer bestimmten thermischen Belastung von einem Schaltmittel betätigbaren Kontaktelementen.The innovation relates to a thermal switch with two contact elements that can be actuated by a switching device at a certain thermal load.
Thermoschalter zum Schließen eines Stromkreises bei einer bestimmten thermischen Belastung eines zu schützenden elektrischen oder elektronischen Bauelementes sind ganz allgemein bekannt. So dienen Bimetallfedern als Schaltmittel, um einen Kontakt zwischen zwei Kontaktelementen zu schließen, wenn in der unmittelbaren Umgebung des den Kontakt bildenden Thermoschalters die Temperatur über ein bestimmtes Temperaturniveau ansteigt.Thermal switches for closing an electrical circuit when a certain thermal load is applied to an electrical or electronic component to be protected are well known. Bimetallic springs are used as switching devices to close a contact between two contact elements when the temperature in the immediate vicinity of the thermal switch forming the contact rises above a certain temperature level.
Telekommunikation Telecommunications TelecommunicationesTelecommunications Telecommunications Telecommunicationes
Speziell werden Thermoschalter bei gasgefüllten Überspannungsableitern verwendet, um die elektrischen oder elektronischen Bauelemente gegen Brandgefahr zu schützen, die nach dem Auslösen des Überspannungsabieiters durch eine Überspannung und daraus resultierende starke Erwärmung des Uberspannungsablexters auftritt (z.B.DE 33 23 687 C2). Die Überhitzung wird durch Kur&zgr;schlußkontakte, sogenannte Fail-Safe Mechanismen vermieden. Dabei wird der Kurzschlußkontakt mit einer Schmelzpille oder einem ähnlich thermisch reagierenden Element, das zwischen der Oberfläche des Uberspannungsablexters und einem federnden Kontaktblech liegt, offengehalten. Das Kontaktblech ist vorgespannt. Sobald an der Oberfläche des Uberspannungsablexters eine Gren&zgr;temperatur erreicht wird, schmilzt das Schmelzelement und der Kontakt zwischen dem vorgespannten Kontaktelement und einem Erd-Kontaktelement wird geschlossen, wobei ein Kurzschluß erzeugt wird. Bei großer Federkraft des vorgespannten Kontaktelementes beginnt das Schmelzelement jedoch schon bei Betriebstemperatur des Uberspannungsablexters in einen Fließzustand überzugehen, und es kann somit bereits schon bei Betriebstemperatur zu einer unerwünschten Überbrückung der Kontaktelernente kommen. Der Kontaktdruck des federnden Kontaktelementes darf daher nicht sehr groß sein. Auch wird keine stoßstromfeste Überbrückung erreicht, weil der Kontaktdruck wegen kleiner Kontaktfläche nicht sehr groß ist.Thermal switches are used specifically in gas-filled surge arresters to protect the electrical or electronic components against the risk of fire, which occurs after the surge arrester is triggered by an overvoltage and the resulting strong heating of the surge arrester (e.g. DE 33 23 687 C2). Overheating is prevented by short-circuit contacts, so-called fail-safe mechanisms. The short-circuit contact is kept open with a melting pill or a similar thermally reacting element that lies between the surface of the surge arrester and a spring-loaded contact plate. The contact plate is pre-stressed. As soon as a limit temperature is reached on the surface of the surge arrester, the melting element melts and the contact between the pre-stressed contact element and an earth contact element is closed, creating a short circuit. However, if the spring force of the pre-tensioned contact element is high, the fusible element begins to flow at the operating temperature of the surge arrester, and this can lead to undesirable bridging of the contact elements even at operating temperature. The contact pressure of the spring-loaded contact element must therefore not be very high. Surge-current-proof bridging is also not achieved because the contact pressure is not very high due to the small contact area.
Der Neuerung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, einen Thermoschalter der gattungsgemäßen Art mit erheblich verbessertem Schließverhalten zu schaffen.The innovation is therefore based on the task of creating a thermal switch of the generic type with significantly improved closing behavior.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Neuerung vor, daß das Schaltmittel ein die beiden Kontaktelemente betätigender Schrumpfschlauch ist. Ein solcher Schrumpfschlauch hat die Eigenschaften, beim Erreichen und Überschreiten einer vorher bestimmten Temperatur von seinem ursprünglichen Durchmesser auf einen wesentlich geringeren Durchmesser zu schrumpfen, wobei die mit dem Schrumpfschlauch in Verbindung stehenden Kontaktelemente zusammengebracht werden und somit die gewünschte Wirkung des Thermoschalters eintritt: Das Betätigen und Zusammenbringen der Kontaktelemente mittels des Schrumpfschlauches als Schaltmittel ist irreversibel. Der Schrumpfschlauch ist einfach und billig in der Herstellung und sicher in seiner Anwendung, so daß vorbekannte Thermoschalter mit Anwendung des Schrumpfschlauches als Schaltmittel eine wesentliche Verbesserung in ihrem Schaltverhalten erfahren.To solve this problem, the innovation provides that the switching means is a shrink tube that actuates the two contact elements. Such a shrink tube has the properties of shrinking from its original diameter to a much smaller diameter when a predetermined temperature is reached or exceeded, whereby the contact elements connected to the shrink tube are brought together and the desired effect of the thermal switch occurs: The actuation and bringing together of the contact elements using the shrink tube as a switching means is irreversible. The shrink tube is simple and inexpensive to manufacture and safe to use, so that previously known thermal switches experience a significant improvement in their switching behavior when the shrink tube is used as a switching means.
In der bevorzugten Ausfuhrungsform schließt der Schrumpfschlauch die beiden Kontaktelemente ein, so daß diese beim Schrumpfen des Schrumpfschlauches irreversibel gegeneinander gedrückt werden.In the preferred embodiment, the shrink tube encloses the two contact elements so that they are irreversibly pressed against each other when the shrink tube shrinks.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist mindestens eines der beiden Kontaktelemente mit Haltelaschen für den Schrumpfschlauch versehen, so daß ein Verrutschen des Schrumpfschlauches in Längsrichtung der fingerförmigen Kontaktelemente nicht möglich ist.In a further preferred embodiment, at least one of the two contact elements is provided with retaining tabs for the shrink tubing, so that slipping of the shrink tubing in the longitudinal direction of the finger-shaped contact elements is not possible.
Das Material des Schrumpfschlauches ist ein polymeres Material, insbesondere Polyolefin.The material of the shrink tubing is a polymeric material, in particular polyolefin.
In der konkreten Ausführungsform eines Thermoschalters für einen Überspannungsableiter der Kommunikations und Datentechnik, wobei zwei die Überspannungsableiter überbrückenden Kontaktelemente zwischen die Klemmkontaktfedern und den Überspannungsableiter geklemmt werden, ist dadurch gekennzeichnet, daß die parallel zum Überspannungsableiter angeordneten federnden Kontaktelemente überlappt, vom Schrumpfschlauch eingeschlossen und mittels Haltelaschen vom Schrumpfschlauch auf Abstand gehalten sind.In the specific embodiment of a thermal switch for a surge arrester in communications and data technology, where two contact elements bridging the surge arresters are clamped between the clamping contact springs and the surge arrester, it is characterized in that the spring-loaded contact elements arranged parallel to the surge arrester overlap, are enclosed by the shrink tubing and are kept at a distance from the shrink tubing by means of retaining tabs.
Die Neuerung ist nachfolgend anhand zweier in den Zeichnungen dargestellter Ausfuhrungsformen eines Thermoschalters näher erläutert. Es zeigen:The innovation is explained in more detail below using two embodiments of a thermal switch shown in the drawings. They show:
Fig. 1 einen Thermoschalter allgemeiner Bauart in Offenstellung,Fig. 1 a thermal switch of general design in open position,
Fig. 2 den Thermoschalter gemäß Fig. 1 in Schließstellung,Fig. 2 the thermal switch according to Fig. 1 in closed position,
Fig. 3 einen Thermoschalter für einen gasgefüllten Überspannungsableiter in der Offenstellung undFig. 3 a thermal switch for a gas-filled surge arrester in the open position and
Fig. 4 den Thermoschalter gemäß Fig. 3 in der Schließstellung.Fig. 4 the thermal switch according to Fig. 3 in the closed position.
Der Thermoschalter 1 besteht aus zwei Kontaktelementen 2,3 aus federndem, leitfähigem Material, die sich überlappen, parallel zueinander und auf Abstand voneinander angeordnet sind, wie es in Fig. 1The thermal switch 1 consists of two contact elements 2,3 made of resilient, conductive material, which overlap, are arranged parallel to each other and at a distance from each other, as shown in Fig. 1
iViV
dargestellt ist. Über die sich überlappenden Kontaktelemente 2,3 ist ein Schrumpfschlauch 4 geschoben, der die beiden Kontaktelemente 2,3 einschließt. Bei einer bestimmten thermischen Belastung, die durch Wärmezufuhr 5 zum Bereich des Thermoschalters 1 auftritt, schrumpft der Schrumpfschlauch 4 derart, daß unter Verdickung seiner Wandstärke eine wesentliche Verringerung des Innendurchmessers auftritt, wodurch die beiden Kontaktelemente 2,3 in eine leitende Kontaktverbindung gebracht werden, die irreversibel ist, da sich der Schrumpfschlauch auch nach einer Abkühlung des Thermoschalters nicht in seinen ursprünglichen Zustand ausdehnt. Die beiden Kontaktelemente 2,3 können selbst derart federnd ausgebildet sein, daß diese den im offenen Zustand des Thermoschalters 1 vorhandenen Abstand durch federelastische Bewegung überbrücken können, oder aber die Kontaktelemente 2,3 können selbst derart beweglich gelagert sein, daß diese sich um den zwischen ihnen bestehenden Abstand geringfügig verschieben können.is shown. A shrink tube 4 is pushed over the overlapping contact elements 2, 3, which encloses the two contact elements 2, 3. At a certain thermal load, which occurs due to the supply of heat 5 to the area of the thermal switch 1, the shrink tube 4 shrinks in such a way that its wall thickness thickens and the inner diameter is reduced considerably, whereby the two contact elements 2, 3 are brought into a conductive contact connection that is irreversible, since the shrink tube does not expand to its original state even after the thermal switch has cooled down. The two contact elements 2, 3 can themselves be designed to be resilient in such a way that they can bridge the gap that exists when the thermal switch 1 is open by means of resilient movement, or the contact elements 2, 3 can themselves be mounted so that they can move slightly by the gap that exists between them.
Als Schrumpfschlauch 4 wird mit Vorteil ein flexibler, äußerst flammwidriger Polyolefin-Schrumpfschlauch verwendet, dessen typische Einsatzbereiche die elektrische Isolation, die Markierung und der Schutz von Bauteilen sowie die Bündelung von Leitungen in flexiblen Kabelbäumen sind. Ein solcher Schrumpfschlauch ist unter der Warenbezeichnung VERSAFIT 3/64 von der Raychem GmbH im handel. Das Schrumpfverhältnis des SchrumpfSchlauches beträgt 2:1. Der Innendurchdurchmesser des Schrumpfschlauches beträgt im Liefer-As shrink tubing 4, it is best to use a flexible, extremely flame-retardant polyolefin shrink tubing, whose typical areas of application are electrical insulation, marking and protection of components, and bundling of cables in flexible cable harnesses. Such a shrink tubing is available from Raychem GmbH under the trade name VERSAFIT 3/64. The shrink ratio of the shrink tubing is 2:1. The inner diameter of the shrink tubing is
zustand 1,2 mm. Nach vollständiger Schrumpfung beträgt der Innendurchmesser maximal noch 0,6 mm, wobei die Wandstärke nach vollständiger Schrumpfung 0,46 mm beträgt. Der Schrumpfschlauch schrumpft bei einer Erwärmung über plus 120° C auf 50 % seines Lieferdurchmessers, d.h. von 1,2 mm auf 0,6 mm.condition 1.2 mm. After complete shrinkage, the inner diameter is a maximum of 0.6 mm, with the wall thickness after complete shrinkage being 0.46 mm. When heated to over 120° C, the shrink tube shrinks to 50% of its delivery diameter, i.e. from 1.2 mm to 0.6 mm.
Die Kontaktelemente 2,3 des Thermopschalters 1 sind in ihren Abmessungen derart eingestellt, daß diese nach vollständiger Schrumpfung des Schrumpfschlauches 4 unter Wärmezufuhr 5 fest und irreversibel gegeneinander gedruckt werden, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Die beiden Kontaktelemente 2,3 stehen im Offenzustand des Thermoschalters 1 in einem bestimmten Abstand zueinander und sind vom Schrumpfschlauch 4 umgeben, wie es Fig. 1 zeigt. Bei entsprechender Umgebungstemperatur, im Ausführungsbeispiel über 120° C, wird der Thermoschalter 1 durch den Schrumpfschlauch geschlossen, indem die Kontaktelemente 2,3 gegeneinander gedrückt werden (Fig. 2).The dimensions of the contact elements 2, 3 of the thermal switch 1 are set in such a way that, after the shrink tube 4 has completely shrunk, they are pressed firmly and irreversibly against one another by the application of heat 5, as shown in Fig. 2. When the thermal switch 1 is open, the two contact elements 2, 3 are at a certain distance from one another and are surrounded by the shrink tube 4, as shown in Fig. 1. At a corresponding ambient temperature, in the exemplary embodiment above 120° C, the thermal switch 1 is closed by the shrink tube by pressing the contact elements 2, 3 against one another (Fig. 2).
Ein konkretes Ausführungsbeispiel des Thermoschalters 1 wird bei der Anwendung des Prinzips des Fail-Safe Mechanismus bei einem gasgefüllten Überspannungsableiter 6 gemäß den Figuren 3 und 4 gegeben. Hierbei befindet sich der Überspannungsableiter 6 zwischen zwei in einem nicht dargestellten Gehäuse gelagerten Klemmkontaktfedern 7,8. Zwischen diesen Klemmkontaktfedern 7,8 und den Elektroden 10 des Überspannungsabieiters 6 sind zwei winkelförmige Kontaktelemente 2,3 federnd eingespannt, die sich parallel zur Längsachse des Überspannungsabieiters 4 erstrecken undA specific embodiment of the thermal switch 1 is given when the principle of the fail-safe mechanism is applied to a gas-filled surge arrester 6 according to Figures 3 and 4. Here, the surge arrester 6 is located between two clamping contact springs 7, 8 mounted in a housing (not shown). Between these clamping contact springs 7, 8 and the electrodes 10 of the surge arrester 6, two angle-shaped contact elements 2, 3 are spring-loaded, which extend parallel to the longitudinal axis of the surge arrester 4 and
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sich um einen gewissen Bereich überlappen, in welchem diese von einem Schrumpfschlauch 4 eingeschlossen, d.h. umgeben sind. Zur Lagesicherung des Schrumpf-Schlauches 4 auf den beiden Kontaktelelementen 2,3 sind Haltelaschen 9 an beiden Kontaktelementen 2,3 vorgesehen, wobei die Haltelaschen 9 aus jeweils um den Schrumpfschlauch 4 umgebördelten Randbereichen der Kontaktelemente 2,3 bestehen. Die Kontaktelemente 2, 3 sind somit mit ihrem einen Schenkel zwischen je eine Klemmkontaktfeder 7,8 und die Stirnseiten des Überspannungsableiter 6 eingeklemmt. Der Schrumpfschlauch 4 ist auf die parallel zur Längsachse des Überspannungsableiter 6 verlaufenden Schenkel der Kontaktelemente 2,3 aufgeschoben, daß die Kontaktelemente 2,3 sich im Offenzustand des Thermoschalters 1 nicht berühren, wobei das eine Kontaktelement 2 unmittelbar auf dem Umfang des Keramikteils des Überspannungsableiter 6 aufliegt. Bei einer bestimmten Oberflächentemperatur des Überspannungsablexters 6, hervorgerufen durch eine Bogenspannung eines ausgelösten Überspannungsableiter (Wärmezufuhr 5) infolge einer Überspannung des Überspannungsablexters 6, werden die Kontaktelemente 2,3 unter Wirkung des schrumpfenden SchrumpfSchlauches 4 zusammengepreßt, wodurch die beiden Elektroden 10 des Überspannungsabieiters 6 überbrückt werden.overlap by a certain area in which they are enclosed, i.e. surrounded, by a shrink tube 4. To secure the position of the shrink tube 4 on the two contact elements 2,3, retaining tabs 9 are provided on both contact elements 2,3, whereby the retaining tabs 9 consist of edge areas of the contact elements 2,3 that are each flanged around the shrink tube 4. The contact elements 2, 3 are thus clamped with one leg between a clamping contact spring 7, 8 and the front sides of the surge arrester 6. The shrink tube 4 is pushed onto the legs of the contact elements 2, 3 that run parallel to the longitudinal axis of the surge arrester 6, so that the contact elements 2, 3 do not touch each other when the thermal switch 1 is open, whereby one contact element 2 rests directly on the circumference of the ceramic part of the surge arrester 6. At a certain surface temperature of the surge arrester 6, caused by an arc voltage of a triggered surge arrester (heat supply 5) as a result of an overvoltage of the surge arrester 6, the contact elements 2, 3 are pressed together under the effect of the shrinking shrink tube 4, whereby the two electrodes 10 of the surge arrester 6 are bridged.
Die Vorteile des beschriebenen Thermoschalters gegenüber einem herkömmlichen Fail-Safe Mechanismus sind:The advantages of the described thermal switch over a conventional fail-safe mechanism are:
- große Kontaktfläche,- large contact area,
- Isolierung der Kontaktstelle durch den Schrumpfschlauch 4,- Insulation of the contact point by the shrink tube 4,
- keine Vorspannung der Kontaktelemente 2,3 und- no pre-tension of the contact elements 2,3 and
- stoßstromfeste Kontaktierung.- surge current resistant contact.
Die Anordnung des Thermoschalters 1 ist nicht nur auf Überspannungsableiter 6 begrenzt. Sie läßt sich ebenso für komplette Schutzkomponenten verwenden, wie Magazine, Einschübe und dgl.The arrangement of the thermal switch 1 is not limited to surge arresters 6. It can also be used for complete protective components such as magazines, inserts and the like.
Krone Aktiengesellschaft 28.Jan.1993Krone Aktiengesellschaft 28.Jan.1993
W-1000 Berlin 37 (93-007 DE)W-1000 Berlin 37 (93-007 DE)
BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE SYMBOLS
1 Thermoschalter1 thermal switch
2 Kontaktelernent2 Contacts
3 Kontaktelement3 Contact element
4 Schrumpfschlauch4 Shrink tubing
5 Wärmezufuhr5 Heat supply
6 Überspannungsableiter6 Surge arresters
7 Klemmkontaktfeder7 Clamp contact spring
8 Klemmkontaktfeder8 Clamp contact spring
9 Haltelasche9 Retaining tab
10 Elektrodete10 electrodes
Claims (5)
SchrumpfSchlauches (4) ein polymerisiertes
Material, insbesondere Polyolefin, ist.4. Thermal switch according to one of claims 1 to 3, characterized in that the material of the
shrink tube (4) a polymerized
material, especially polyolefin.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE9301521U DE9301521U1 (en) | 1993-01-30 | 1993-01-30 | Thermal switch |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| DE9301521U DE9301521U1 (en) | 1993-01-30 | 1993-01-30 | Thermal switch |
Publications (1)
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| DE9301521U1 true DE9301521U1 (en) | 1994-03-03 |
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| DE9301521U Expired - Lifetime DE9301521U1 (en) | 1993-01-30 | 1993-01-30 | Thermal switch |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE9301521U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102011052286A1 (en) * | 2011-07-29 | 2013-01-31 | Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg | Electrical switching device |
-
1993
- 1993-01-30 DE DE9301521U patent/DE9301521U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102011052286A1 (en) * | 2011-07-29 | 2013-01-31 | Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg | Electrical switching device |
| WO2013017544A1 (en) * | 2011-07-29 | 2013-02-07 | Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg | Electrical switching apparatus |
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