EP0027647B1

EP0027647B1 - Temperatur-Sicherungsschalter

Info

Publication number: EP0027647B1
Application number: EP80106323A
Authority: EP
Inventors: Walter 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: 1979-10-20
Filing date: 1980-10-17
Publication date: 1983-03-30
Also published as: US4366462A; EP0027647A1; ATE2916T1; DE2942478C2; DE2942478A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Temperatur-Sicherungsschalter mit den aus der CH-A-477 754 bekannten Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.
Bei dem bekannten Temperatur-Sicherungsschalter ist das das Schmelzlot beaufschlagende Ende des Bewegungsstößels mit der Innenwand der Hülse fest verbunden. Zwischen Bewegungsstößel und Hülse sind weder eine axiale noch eine radiale Relativbewegung möglich, weil das schmelzlotseitige Ende des Bewegungsstößels in die Hülse eingebördelt ist. Der Bewegungsstößel ist mit einem in Richtung seiner Längsachse verlaufenden, zum Schmelzlot hin offenen Sackloch versehen, in das eine Druckfeder unter Druckspannung eingesetzt ist. Diese Druckfeder stützt sich einerseits am Boden des Sackloches und andererseits an dem scheibenartig ausgebildeten Schmelzlot ab, welches das Sackloch des Bewegungsstößels abdeckt sowie die der Wärmeübertragungsplatte zugewandte Öffnung der Hülse verschließt. Die Kontaktfeder ist durch etwa rechtwinklig zur Längachse des Bewegungsstößels wirksamen Spreizdruck zwischen zwei gehäusefesten Kontakten in Kontaktschließstellung gehalten. Sie ist mit einer rechtwinklig zur Spreizrichtung verlaufenden Ausbiegung versehen, die das kontaktseitige Ende des Bewegungsstößels beaufschlagt und diesen gemeinsam mit der Hülse und dem Schmelzlot in Kontaktstellung an der Wärmeübertragungsplatte hält.
Beim Schmelzen des Lotes drückt sich die im Bewegungsstößel eingeschlossene, vorgespannte Druckfeder durch das Schmelzlot hindurch. Sie beaufschlagt mit Ihrem Bewegungsende die Wärmeübertragungsplatte mit der Folge, daß nunmehr der volle Federdruck über den Bewegungsstößel gegen die Kontaktfeder wirksam wird und diese aus ihrer Kontaktgebenden Spreizeinlage zwischen den gehäusefesten Kontakten herausdrückt. Dadurch wird die Kontaktbrücke geöffnet.
Dieser Temperatur-Sicherungsschalter ist in seiner Konstruktion vergleichsweise aufwendig, da er für den Kontaktöffnungsvorgang eine gesonderte Feder erfordert. Die Feder muß in vorgespannter Stellung mit dem Schmelzlot, dem Bewegungsstößel und der Hülse zu einer in sich geschlossenen Einheit verbunden werden, was einen erhöhten Montageaufwand bedingt. Dadurch daß das Schmelzlot in Form einer Scheibe in das der Wärmeübertragungsplatte zugewandte Ende der Hülse eingebördelt ist, bildet sich zwischen Wärmeübertragungsplatte und Schmelzlot ein Luftzwischenraum, der einen das Langzeitverhalten des Schmelzlotes beeinträchtigenden Oxydationsangriff ermöglicht.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Temperatur-Sicherungsschalter der eingangs genannten Art in konstruktiver Hinsicht_' zu vereinfachen, so daß eine verbilligte Herstellung möglich ist. Darüberhinaus soll sich der erfindungsgemäße Temperatur-Sicherungsschalter durch ein gutes Langzeitverhalten und ein schnelles Auslösen bei Erreichung der Schmelztemperatur des Lotes auszeichnen. Diese Aufgabe wird durch die Kennzeichnungsmerkmale des Anspruches 1 gelöst.
Beim Erfindungsgegenstand wird die für die Kontaktöffnungsbewegung des Bewegungsstößels erforderliche kinetische Energie von der Kontaktfeder selbst aufgebracht, wodurch die gesonderte Auslösefeder entfallen kann. Bei der Montage des Schalters brauchen der Bewegungsstößel und die Hülse mit von ihr umgebenem Schmelzlotwerkstoff lediglich in die entsprechende Gehäuseausnehmung eingelegt zu werden. Eine gegenseitige Verbindung unter Vorspannung ist nicht notwendig. Die Toleranz der Ansprechtemperatur des Erfindungsgegenstandes ist vergleichsweise eng, weil das erweichte bzw. verflüssigte Schmelzlot nicht unmittelbar in Radialrichtung - bezogen auf die Längsachse des Bewegungsstößels - ausweichen kann, sondern zunächst in Axialrichtung - ebenfalls bezogen auf die Längsachse und die Bewegungsrichtung des Bewegungsstößels - aus beiden Hülsenenden austreten muß, bevor der Öffnungsweg für den Bewegungsstößel bzw. die Kontaktfeder freigegeben wird. Das Schmelzlot wird also bei aufgrund längerer thermischer Belastung auftretender Erweichung durch die Hülse daran gehindert, durch langsames radiales Ausweichen die wirksame Höhe des Schmelzloteinsatzes zu verringern und damit den Öffnungsvorgang berreits wenigstens einzuleiten. Dies beruht auf der praktisch vollständigen Ausfüllung des zwischen Wärmeübertragungsplatte, Bewegungsstößel und Hülse eingeschlosenen Innenraumes mit Schmelzlot. Nach vollständiger Verflüssigung des Schmelzlotes wird dann die Hülse selbsttätig leicht aus ihrer Auflage auf der Wärmeübertragungsplatte abgehoben derart, daß das Schmelzlot aus beiden Enden der Hülse austritt und in radialer Richtung, aus dem Öffnungsweg des Bewegungsstößels verdrängt wird.
Das Kennzeichnungsmerkmal des Anspruches 2 bewirkt, daß die wirksamen Durchtrittsquerschnitte für das verflüssigte Schmelzlot am oberen und am unteren Hülsenaustritt aufeinander derart abgestimmt werden können, daß der Austritt des verflüssigten Schmelzlotes aus beiden Hülsenenden praktisch gleichzeitig beginnt. Es wird dadurch verhindert, daß das Schmelzlot vorzeitig aus dem unteren, der Wärmeübertragungsplatte benachbarten Ende der Hülse austritt, obwohl das Schmelzlot in unmittelbarem Kontakt mit der Wärmeübertragungsplatte steht.
Das Kennzeichnungsmerkmal des Anspruches 3 beinhaltet eine besonders vorteilhafte konstruktive Lösung des im Kennzeichnungsmerkmal des Anspruches 2 grundsätzlich niedergelegten Gedankens. Im übrigen wird durch die Kennzeichnungsmerkmale der Ansprüche 2 und 3 dem Umstand Rechnung getragen, daß zwischen dem der Wärmeübertragungsplatte zugewandten und dem dem Bewegungsstößel zugewandten Ende des Schmelzlotes ein Temperaturgefälle derart vorliegt, daß das Schmelzlot im Bereich des Bewegungsstößels stets etwas kälter und von größerer Festigkeit ist als im Kontaktbereich der Wärmeübertragungsplatte.
Insgesamt wird durch die Erfindung erreicht, daß das Schmelzlot erst dann an beiden Enden der Hülse austritt, wenn es weitgehend verflüssigt ist, so daß die Kontaktfeder mit größerer Geschwindigkeit die Öffnungsbewegung des Stromkreises vollziehen kann. Das Schmelzlot ist weitgehend abgekapselt gegen Oxydationsangriff von außen, was im Bereich der Wärmeübertragungsplatte durch deren Kontakt mit der Schmelzlotoberfläche geschieht.
Der Gegenstand der Erfindung wird anhand der in der Zeichnung enthaltenen Figuren beispielsweise erläutert. Es zeigt :

Figur 1 einen Vertikalschnitt durch einen Temperatur-Sicherungsschalter bei geschlossenem Strompfad,
Figur 2 eine Darstellung analog Fig. bei offenem Strompfad,
Figur eine vergrößerte Darstellung des in den Kreis 111 in Fig. 1 eingefaßten Bereiches des Schalters.

In dem Isolierstoffgehäuse 1 sind elektrische Anschlüsse 2,3 eines Strompfades durch Niete 4,5 fixiert. An das innere Ende 6 des linken Anschlusses 2 ist in Richtung auf den rechten Anschluß 3 vorstehend ein ortsfester Gegenkontakt 7 angesetzt. Demgegenüber trägt das innere Ende 8 des rechten Anschlusses 3 eine Kontaktfeder 9, die mit ihrem Freiende 10 unterhalb des Gegenkontaktes 7 liegt. Die Kontaktfeder 9 steht unter dem Einfluß einer ihr Freiende 10 nach unten in die aus Fig.2 ersichtliche Öffnungsstellung drängenden Vorspannkraft, durch die das Freiende 10 außer Kontakt mit dem Gegenkontakt 7 zu kommen trachtet. Hierbei sind Kontaktfeder 9 und Gegenkontakt 7 in einer oberen Ausnehmung 11 des Isolierstoffgehäuses 1 untergebracht.
An seiner Unterseite ist das Isolierstoffgehäuse 1 mit einer Ausnehmung 22 versehen, deren untere Öffnung durch eine Wärmeübertragungsplatte 13 aus thermisch gut leitfähigem Werkstoff abgedeckt bzw. verschlossen ist. Die Ausnehmungen 11 und 12 sind durch einen Kanal 14 miteinander verbunden, der von einem Bewegungsstößell5 durchsetzt ist. Der Bewegungsstößel 15 ist von einer wesentlich größeren Länge als der Kanal 14 derart, daß er mit seinen beiden Enden aus dem Kanal weit vorsteht. Mit seinem unteren Ende 16 ragt der Bewegungsstößei 15 in das obere Ende einer Hülse 17 hinein, die vornehmlich unterhalb des unteren Endes 16 des Stößels 15 mit Schmelzlot 18 gefüllt ist und auf der Innenseite 19 der Wärmeübertragungsplatte 13 mit ihrem unteren Ende 20 aufsteht. Mit ihrem oberen Ende 21 umgibt also die Hülse 17 das untere Ende 16 des Bewegungsstößels 15 mit Spiel.
Bei noch erkaltetem Schmelzlot 18 (Fig. 1 und 3) liegt der Bewegungsstößel 15 mit seinem oberen Ende 22 an der Unterseite der Kontaktfeder 9 an und hält deren Freiende 10 in Schließstellung gegen den Gegenkontakt 7 des linken Anschlusses 2. Der Kanal 14 ist so dimensioniert, daß der Bewegungsstößel 15 innerhalb des Isolierstoffgehäuses 1 frei in Richtung seiner Längsachse 23 verschiebbar ist. Zwischen dem unteren Ende 16 des Bewegungsstößels 15 und der Innenwand 24 der Hülse 27 verbleibt ein zum Durchtritt des verflüssigten Schmelzlotes 18 ausreichender Ringspalt 25.
Zwischen der Umfassungswand 26 der Hülse 17 und der dieser gegenüberliegenden Innenwand 27 des Isolierstoffgehäuses 1 ist ein ausreichender Abstand 28 zur vollständigen Aufnahme des nach dem Schmelzen aus der Hülse 17 verdrängten Schmelzlots 18 vorgesehen. Auch zwischen dem oberen Ende 21 der Hülse 17 und der oberen Begrenzungswand 29 der Ausnehmung 12 ist ein ausreichender Abstand 30 vorhanden.
An ihrem unteren Ende 20 ist die Hülse 17 mit einem an ihre Innenwand 24 angeformten, nach innen vorstehenden Ringbund 31 versehen. Dadurch wird der Durchtrittsquerschnitt des unteren Endes 20 der Hülse 17 verkleinert.
Wird aufgrund der Erhitzung, insbesondere der Wärmeübertragungsplatte 13, der Schmelzpunkt des Schmelzlotes 18 erreicht, so verflüssigt sich das Schmelzlot 18. Unter dem Einfluß der Vorspannung der Kontaktfeder 9 wird der Bewegungsstößel 15 nach unten tiefer in die Hülse 17 hineingedrückt. Dabei verdrängt er das dünnflüssige Schmelzlot 18, welches aus dem oberen Ende 21 und dem unteren Ende 20 der Hülse unter leichtem Abheben derselben von der Wärmeübertragungsplatte 13 zunächst in axialer Richtung nach oben und unten und dann in radialer Richtung in den freien Raum der. Ausnehmung 12 austritt. Der Hub des Bewegungsstößels 15 ist dabei so bemessen, daß eine sichere Öffnung des zwischen den elektrischen Anschlüssen 2,3 bestehenden Strompfades gewährleistet ist.

Claims

1. Temperatursicherungsschalter

- mit einem über eine als Kontaktbrücke wirksame Kontaktfeder (9) durch ein Isolierstoffgehäuse (1) hindurchgeleiteten elektrischen Strompfad,

- mit einer am Isolierstoffgehäuse (1) angeordneten Wärmeübertragungsplatte (13),

- mit einem in eine zur Wärmeübertragungsplatte (13) hin offene, an der Innenseite der Wärmeübertragungsplatte (13) anliegende Hülse (17) eingefaßten Schmelzlot (18)

- und mit einem in Längsrichtung verschiebbar im Isolierstoffgehäuse (1) gelagerten Bewegungsstößel (15), der

- mit einem Ende (22) die Kontaktfeder (9)

- und mit seinem anderen Ende (16) in die mit ihm etwa gleichachsige Hülse (17) eintauchend das Schmelzlot (18)

beaufschlagt,

- wobei zwischen Hülse (17) und Isolierstoffgehäuse (1) sowohl in radialer als auch in axialer Richtung ein Abstand (28 bzw. 30) vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet,

- daß der Innenraum der Hülse (17) zwischen Bewegungsstößel (15) und Wärmeübertragungsplatte (13) mit Schmelzlot (18) gefüllt ist,

- daß zwischen Bewegunsstößel (15) und Hülse (17) ein das freie, axiale Durchtreten geschmolzenen Lotes ermöglichender Ringspalt (25) belassen ist

- und daß die Kontaktfeder (9) in in Richtung der Stößellängsachse (23) weisender Kontaktöffnungsrichtung vorgespannt ist, derart, daß nach dem Schmelzen des Lotes ihr Vorspanndruck den Bewegungsstößel (15) unter aus beiden Hülsenenden (20, 21) erfolgender Verdrängung des Schmelzlotes (18) durch die Hülse (17) hindurch in seine Kontaktöffnungsstellung verschiebt.

2. Schalter nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (17) an ihrem unteren Ende (20) mit einer den Austrittsquerschnitt der Hülse (17) verkleinernden Verengung versehen ist.

3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen an die Innenwand (24) der Hülse (17) angeformten, nach innen vorstehenden Ringbund.