EP0285044A2

EP0285044A2 - Temperatursicherung für elektrische Geräte

Info

Publication number: EP0285044A2
Application number: EP88104917A
Authority: EP
Inventors: Karl-Heinz Geiger
Original assignee: FRITZ PSCHERER NACHF GmbH
Current assignee: FRITZ PSCHERER NACHF GmbH
Priority date: 1987-04-02
Filing date: 1988-03-26
Publication date: 1988-10-05
Also published as: DE3711068A1; EP0285044A3; DE3711068C2

Abstract

Temperatursicherung für elektrische Geräte mit einem Isolierteil mit elektrischen Anschlüssen und Kontaktelementen zur Herstellung eines elektrischen Strompfades, einer Wärmeübertragungsplatte, einem Schmelzmaterialeinsatz als thermischer Auslöser, sowie einem Übertragungsstift aus Isoliermaterial, der durch das Isolierteil axial verschiebbar geführt ist und an seinem einen Ende mit dem Schmelzmaterialeinsatz und an seinem anderen Ende mit den Kontaktelementen in Eingriff steht, wobei der vorzugsweise aus Zinn bestehende Schmelzmaterialeinsatz mit einer dünnen galvanisch aufgebrachten Oberflächenschutzbeschichtung mit einer Dicke versehen ist, die den Lotfluß nicht wesentlich behindert.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Temperatursicherung für elektrische Geräte mit einem Isolierteil mit elektrischen Anschlüssen und Kontaktelementen zur Herstellung eines elektrischen Strompfades, einer Wärmeübertragungsplatte, einem Schmelzmaterialeinsatz als thermischer Auslöser, sowie einem Übertragungsstift aus Isoliermaterial, der durch das Isolierteil axial verschiebbar geführt ist und an seinem einen Ende mit dem Schmelzmaterialeinsatz und an seinem anderen Ende mit den Kontaktelementen in Eingriff steht.
Bei derartigen Temperatursicherungen, wie sie beispielsweise in der DE-OS 23 39 674 beschrieben sind, fällt der Schmelzmaterialeinsatz bei Erreichen der vorbestimmten Temperatur in sich zusammen, so daß der Übertragungsstift unter der Wirkung der Vorspannfeder, die vorzugsweise durch eines der Kontaktelemente selbst gebildet ist, ebenfalls verschoben wird und damit die Kontaktelemente unter Unterbrechung des Stromkreises getrennt werden. Die Schwierigkeit bei derartigen Temperatursicherungen liegt darin, daß aufgrund der Anordnung und Ausbildung des Schmelzmaterials und infolge von Strukturänderungen durch Oxydationseffekte der Schmelzpunkt des Schmelzmaterials und damit die Auslösetemperatur der Sicherung sich langfristig verändert.
Um diese in erster Linie durch die Oxydation des Schmelzmaterials bewirkten möglichen Änderungen der Auslösetemperatur zu vermeiden ist in der DE-OS 28 26 205 bereits vorgeschlagen worden, den Schmelzmaterialeinsatz vollständig von einer gesonderten starren, imwesentlichen zylindrischen Hülse zu umgeben, um neben den genannten Strukturveränderungen auch noch ein plastisches Fließen verhindern zu können. Diese Anordnung einer den Schmelzmaterialeinsatz umgebenden starren Hülse ist nicht nur relativ aufwendig und erhöht den Raumbedarf und das Gewicht einer solchen Sicherung, sondern er vermag im Endeffekt nur die Zylinderwand des Schmelzmaterialeinsatzes vor dem Zutritt von Sauerstoff und damit den unerwünschten Oxydationseffekten zu schützen. Das bloße Aufliegen des Kontaktstifts am einen Ende und das Aufliegen des Schmelzmaterialeinsatzes am anderen Ende auf der Wärmeübertragungsplatte kann aber den Sauerstoffzutritt zu den Stirnflächen nicht verhindern, so daß dort immer noch unerwünschte Strukturänderungen und Oxydationen möglich sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Temperatursicherung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß bei einfachem Aufbau eine das Schmelzverhalten des Schmelzlots verändernde Oberflächenveränderung sich vermieden wird.
Zur Löslung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der vorzugsweise aus Zinn bestehende Schmelzmaterialeinsatz mit einer dünnen, galvanisch aufgebrachten Oberflächenschutzschicht mit einer Dicke versehen ist, die den Lotfluß nicht wesentlich behindert.
Das Aufbringen einer derartigen sehr dünnen Oberflächenschutzschicht ist fertigungsmäßig einfacher zu bewerkstelligen, als das Versehen eines Schmelzmaterialseinsatzes mit einer ihn umgebenden Hülse und hat darüber hinaus den Vorteil, daß der Schmelzmaterialeinsatz leichter und damit auch die Temperatursicherung leichter ist, daß kein zusätzlicher Raumbedarf besteht und daß die gesamte Oberfläche des Schmelzmaterialeinsatzes gegen Sauerstoffzutritt gesichert ist.
Die Dicke der Oberflächenbeschichtung wird dabei je nach dem Material des Schmelzloteinsatzes einerseits und dem Material der Schutzbeschichtung so ausgewählt, daß er nicht eine zu dicke selbsttragende Haut bildet, die beim Erreichen der Auslösetemperatur, d.h. der Schmelztemperatur des Schmelzmaterials, das In-sich-Zusammenfallen des Schmelzmaterialeinsatzes behindert. Insofern stellt die Wahl der Dicke der Oberflächenbeschichtung einen Kompromiß zwischen einem möglichst hohen Oxydationsschutz, der durch eine möglichst dicke Oberflächenbeschichtung erzielt wird, und einer unbehinderten Auslösung, die durch eine sehr dünne Oberflächenschicht begünstigt wird, dar. In der Praxis ist diese Forderung allerdings nicht allzu schwierig zu bewerkstelligen, da in der Größenordung bis zu 50 und mehr µ Dicke einer Oberflächenbeschichtung das Zusammenfallen eines Schmelzmaterialeinsatzes durch die ihn umgebende, bei der Auslösetemperatur ja noch nicht schmelzende Haut der Oberflächenbeschichtung praktisch nicht behindert ist. Daß dabei die Oberflächenbeschichtung aus einem Material mit höherem Schmelzpunkt besteht als der eigentliche Schmelzmaterialeinsatz versteht sich von selbst, da ja ansonsten die Schutzfunktion bereits bei Erreichen von Temperaturen unterhalb der Auslösetemperatur der Temperatursicherung durch Wegschmelzen der Oberflächenbeschichtung verlorenginge.
Bei der genannten bevorzugten Verwendung von Zinn als Schmelzmaterial, das für derartige Temperatursicherungen ja im allgemeinen verwendet wird, hat sich eine Oberflächenbeschichtung aus Kupfer mit einer Dicke < 20 µ, vorzugsweise < 10 µ, als sehr wirksam erwiesen. Darüber hinaus können aber selbstverständlich auch andere Oberflächenschutzbeschichtungen, beispielsweise aus Silber, verwendet werden.
Dabei liegt es weiter im Rahmen der Erfindung, auf die Oberflächenschutzbeschichtung nochmals eine dünne Schicht des Schmelzmaterials, also im bevorzugten Fall eines Zinneinsatzes eine dünne Zinnschicht aufzubringen, so daß letztendlich der Schmelzmaterialeinsatz genauso aussieht, wie ohne die erfindungsgemäße Oberflächenschutzbeschichtung.
Der erfindungsgemäße Schutz des Schmelzmaterialeinsatzes durch eine dünne, galvanisch aufgebrachte Oberflächenschutzbeschichtung bietet den zusätzlichen Vorteil, daß die Form des Schmelzmaterialeinsatzes beliebig gewählt werden kann, was wiederum die Möglichkeit eröffnet, den Schmelzmaterialeinsatz und die ihn aufnehmende, auf jeder offenen Seite von der Wärmeübertragungsplatte überdeckte Ausnehmung des Isoliergehäuses im Querschnitt wechselweise einen polygonalen und einen kreisrunden, den In- oder Umkreis bildenden Umriß aufweisen zu lassen, so daß die Festlegung der Position des Schmelzmaterialeinsatzes extrem einfach ist und dennoch genügend Platz in der Ausnehmung zum Zusammenfallen bei Erreichen der Auslösetemperatur zur Verfügung steht. Im bevorzugten Fall weist der Schmelzmaterialeinsatz einen quadratischen Querschnitt auf derart, daß die Diagonale des Quadrats genau dem Durchmesser der kreisrunden Ausnehmung des Isoliergehäuses entspricht.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Temperatursicherung vor dem Auslösen,
Fig. 2 einen der Fig. 1 entsprechenden Schnitt durch die Temperatursicherung nach dem Auslösen,
Fig. 3 einen Querschnitt III-III durch die Anordnung nach Fig. 1,
und
Fig. 4 einen Schnitt durch den Schmelzmaterialeinsatz.

In dem aus Isolierstoff bestehenden Gehäuse 1 sind die beiden blattfederartigen Kontaktfederelemente 2 und 3 befestigt, im dargestellten Ausführungsbeispiel mit Hilfe von Nieten 4, wobei das Kontaktelement 3 als Blattfeder ausgebildet ist, die in Öffnungsstellung (Fi.g 2) vorgespannt ist. Sie wird in der Bereitschaftsstellung, d.h. vor dem Auslösen, durch einen Übertragungsstift 5 gegen das Kontaktelement 2 unter Bildung eines durchgehenden Strompfades gedrückt, wobei sich der Übertragungsstift 5 auf einem, vorzugsweise aus Zinn bestehenden Schmelzmaterialeinsatz 6 abstützt, der seinerseits auf einer Wärmeübertragungsplatte 7 abgestützt ist. Beim Erreichen der Auslösetemperatur schmilzt der Schmelzmaterialeinsatz 6, wobei das Material in die volumenmäßig größere,ihn aufnehmende Ausnehmung 10 des Isolierstoffgehäuses fließt, so daß der Übertragungsstift 5 unter der Wirkung der Federkraft des Kontaktelements 3 ebenfalls nach unten gedrückt wird und damit der Strompfad öffnet.
Auf den vorzugsweise aus Zinn bestehenden Schmelzmaterialeinsatz 6 ist eine Oberflächenschutzbeschichtung 8 in Form einer Kupfer- oder Silberschicht mit einer Dicke von ca. 10 µ oder weniger aufgebracht, wobei im dargestellten Ausführungsbeispiel (Fig. 4) diese Kupferschicht von einer weiteren Zinnschicht 9 überdeckt ist, so daß das äußere Aussehen des Schmelzmaterialeinsatzes genau dem eines unbehandelten und damit ungeschützten Zinneinsatzes entspricht.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Schmelzmaterialeinsatz 6 ein quadratisches Prisma, dessen Seitenlänge a so gewählt ist, daß a
dem Durchmesser der kreisrunden Ausnehmung 10 entspricht, so daß die Ausnehmung den Umkreis für den Schmelzmaterialeinsatz darstellt und dieser somit in einfachster Weise so gehaltert ist, daß gleichwohl genügend Platz zum Wegfließen des Lots zur Verfügung steht.

Claims

1. Temperatursicherung für elektrische Geräte mit einem Isolierteil mit elektrischen Anschlüssen und Kontaktelementen zur Herstellung eines elektrischen Strompfades, einer Wärmeübertragungsplatte, einem Schmelzmaterialeinsatz als thermischer Auslöser, sowie einem Übertragungsstift aus Isoliermaterial, der durch das Isolierteil axial verschiebbar geführt ist und an seinem einen Ende mit dem Schmelzmaterialeinsatz und an seinem anderen Ende mit den Kontaktelementen in Eingriff steht, dadurch gekennzeichnet, daß der vorzugsweise aus Zinn bestehende Schmelzmaterialeinsatz (6) mit einer dünnen galvanisch aufgebrachten Oberflächenschutzbeschichtung (8) mit einer Dicke versehen ist, die den Lotfluß nicht wesentlich behindert.

2. Temperatursicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschutzbeschichtung (8) eine Dicke < 20 µ, vorzugsweise < 10 µ, aufweist.

3. Temperatursicherung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschutzbeschichtung (8) aus Kupfer besteht.

4. Temperatursicherung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichent, daß die Oberflächenschutzbeschichtung (8) aus Silber besteht.

5. Temperatursicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschutzbeschichtung (8) durch eine dünne Schicht (9) des Schmelzmaterials überdeckt ist.

6. Temperatursicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzmaterialeinsatz (6) und die ihn aufnehmende, auf ihrer offenen Seite von der Wärmeübertragungsplatte (7) überdeckte Ausnehmung (10) des Isoliergehäuses (1) im Querschnitt wechselweise einen polygonalen und einen kreisrunden, den In- oder Umkreis bildenden Umriß aufweisen.