EP0727799A2 - Übertemperatursicherung für elektrische Heizeinrichtung - Google Patents

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EP0727799A2
EP0727799A2 EP96101625A EP96101625A EP0727799A2 EP 0727799 A2 EP0727799 A2 EP 0727799A2 EP 96101625 A EP96101625 A EP 96101625A EP 96101625 A EP96101625 A EP 96101625A EP 0727799 A2 EP0727799 A2 EP 0727799A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contact
end section
overtemperature protection
protection according
heating element
Prior art date
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EP96101625A
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English (en)
French (fr)
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EP0727799A3 (de
EP0727799B1 (de
Inventor
Volker Bachmann
Lutz Dr. Ose
Werner Kögel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EGO Elektro Geratebau GmbH
Original Assignee
EGO Elektro Gerate Blanc und Fischer GmbH
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Publication date
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Publication of EP0727799A3 publication Critical patent/EP0727799A3/de
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Publication of EP0727799B1 publication Critical patent/EP0727799B1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H37/00—Thermally-actuated switches
    • H01H37/74—Switches in which only the opening movement or only the closing movement of a contact is effected by heating or cooling
    • H01H37/76—Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material
    • H01H37/764—Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material in which contacts are held closed by a thermal pellet
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H2009/0077—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00 using recyclable materials, e.g. for easier recycling or minimising the packing material

Definitions

  • the invention relates to an overtemperature fuse for a heating device which has an electric heating element.
  • Such heaters are used in particular as instantaneous heaters, e.g. for dishwashers, but also used in coffee or tea machines, immersion heaters and electric water boilers.
  • Your heating output is usually regulated by a control system that is adapted to the desired operating conditions.
  • a control system that is adapted to the desired operating conditions.
  • a typical case is the "drying out" of a flow heater, i.e. the lack of medium to be heated when the heating is switched on.
  • overheating can damage or destroy temperature-sensitive components and represents a source of danger that must be avoided.
  • overtemperature protection devices which: usually represent an additional fuse that is independent of the power control and switches off the heating device in the event of overheating.
  • DE 28 26 205 C2 discloses a self-contained fusible link fuse which consists of an insulating part with electrical connections and contact elements for establishing electrical contact between the terminals and the heating element to be secured, a heat transfer plate and a fusible link insert arranged in a sleeve as a thermal trigger as well as a transmission pin partially inserted into the sleeve, which engages at one end with the soldering iron insert resting on the heat transfer plate and at the other end with the contact elements.
  • the fuse is installed in the device to be protected so that the heat transfer plate is arranged in heat transfer contact with the point whose temperature is to be monitored and whose excess temperature is to serve as a trigger for switching the fuse.
  • the heat transfer plate heats up and transfers the heat to the fusible link directly on top of it.
  • the transmission pin made of insulating material is pressed into the melt by the prestressed contact element, whereby the contact is opened and the supply current is switched off.
  • the fusible link insert is largely corset-like thanks to the sleeve that surrounds it and rests on the heat-conducting plate and is enclosed by these components and the transmission pin and thus largely protected against oxidation. Because of the various components that are in heat-conducting connection with the fusible link insert and must be heated together with the insert, the fuse reacts relatively sluggishly when overheated.
  • DE 36 33 759 A1 shows an overtemperature protection integrated in the head of a immersion heater, which has a spiral spring which is held in a pretensioned state by a push rod in the operating state of the heating device.
  • the nylon push rod is supported on a component of the immersion heater head. When the head is overheated, it softens and deforms, releasing the coil spring and moving an actuator to engage a set of switch contacts and open the contacts to shut down the heater. This relatively complex fuse only reacts when the immersion heater is overheated.
  • the object of the invention is to provide an overtemperature protection device with a shorter response time compared to the prior art.
  • the invention proposes an overtemperature protection with the features of claim 1.
  • Preferred embodiments are claimed in subclaims 2 to 12. The wording of the claims is incorporated by reference into the content of the description.
  • the heating element serving as a heat source for example a wire or flat ribbon made of resistance material, a tubular heating element or a thick or thin layer of heating resistance material, is connected to the connection element, via which it is connected to the electrical power source, via electrical contact means so that the heating element at Opening of the electrical contact is switched off.
  • the contact means strive for a contact opening state due to the forces acting on them where no current can flow through the heating element.
  • the tendency to open the contact means is brought about by a spring element which is prestressed in the contact opening direction. Even a single spring element with respect to this effect, the same devices, such as several springs or elastically compressible or elastically pullable elements and combinations thereof fall under the term spring element.
  • the spring element can act directly or via force transmission parts on the contact means.
  • the spring element can also itself be part of the contact means, for example a contact spring. A separate spring element can then be omitted, but can also be provided in addition.
  • the spring element is in the working state of the heating device, i.e. in a state in which the heating element is in an electrically conductive connection with the connection element, is pressed by an actuating element into a state corresponding to the contact closing position.
  • the actuating element is supported directly on the heating element with an end section with a defined softening temperature.
  • the end section Due to the support acting counter to the pretension of the spring element, the end section is pressed against the heating element while building up compressive stress.
  • the end section is in direct heat transfer contact with the heating element and follows, at least in the contact area, with its temperature practically without any time delay in the surface temperature of the heating element in the contact area. If this temperature rises above the defined softening temperature of the end section, which is provided as the switching temperature, its thrust module drops drastically. For example done by melting the material of the end section.
  • the material of the end section is then compressed by the force of the spring element, the spring element removes at least part of its pretension when a contact means moves, and the contact existing between the contact means is eliminated.
  • the invention creates a temperature sensor directly at the source of the heat, the heating element. Overheating above the softening or melting temperature of the end section, which is provided as the switching temperature, is converted directly into a drastic reduction in the thrust module of the end section, which undergoes a change in shape, in particular a shortening, under the pressure caused by the spring element, so that the contact means through the spring element in the contact opening position be pressed.
  • the shortest possible reaction distance is achieved by directly supporting the temperature-sensitive end section on the heating element. This enables the overtemperature protection according to the invention to respond particularly quickly, which interrupts the heating current when the further parts of the heating device which may be overheated by the heating element have scarcely been heated above their working temperature during normal operation. This ensures optimal safety even for parts of the heating device that are particularly sensitive to overheating.
  • the need for a separate heat transfer to the release medium as is provided for example in DE 28 26 205 by the heat transfer plate, is eliminated.
  • the end section can consist of metallic solder material with a defined softening or melting temperature.
  • the end section can advantageously consist of electrically non-conductive material. Then there is softening or melting the end section does not run the risk that the molten material will short-circuit heating element sections.
  • the end section is made of plastic. Although this may have a higher heat capacity than, for example, fusible link, because of the poor thermal conductivity, the area of the temperature increase remains limited to the area close to the heating element, so that only a small amount of heat is sufficient to soften or melt the end section and thus to switch the fuse. This increases the response speed.
  • the end section of the outer contour of the heating element can be adapted to achieve a flat contact. This can also increase the response speed. If a material is selected for the end section which does not or only weakly wets the material of the heating element even in the molten state and / or if the material does not chemically bond with the heating element material, after a shutdown due to overheating, the fuse must be restored by replacement of the part comprising the end section is particularly easy. All other parts of the fuse are reusable.
  • the end section should expediently be dimensionally stable in heat up to a few degrees Celsius below the defined softening or melting temperature. Then, even during continuous operation at high temperatures just below the softening temperature, unwanted opening of the contacts can be reliably avoided. It has proven to be advantageous if the end section consists of fiber-reinforced plastic, in particular of glass-fiber reinforced, thermoplastic polyester. The material can also have aged under external stress before use, so that it does not change its geometric shape in an unpredictable way. In particular in the case of flow heaters, as are shown, for example, in DE 42 33 676, it has proven useful that the end section has a softening temperature between 210 ° C. and 240 ° C., preferably of about 225 ° C.
  • the actuating element can be composed of several parts, possibly of different materials, it can also have levers, push rods or other force and displacement transmission elements.
  • the actuating element can advantageously be a single part which is essentially dimensionally stable at the working temperature of the heating device. It can advantageously be made entirely from the material of the end section. The actuating element and end section then form a homogeneous body made of one and the same material. The combination of different materials often required in the prior art (e.g. ceramic pen, metal sleeve, solder) is no longer necessary.
  • the actuating element is designed as a pin, preferably axially displaceable, preferably guided in the insulating body, on the end face of which is supported on the heating element, the end section is formed.
  • the other end face can engage the spring element via an intermediate element.
  • the actuating element can also act directly on the spring element.
  • the actuating element, in particular the plastic pin can advantageously be pressed essentially perpendicularly onto the heating element, so that in the event of overheating there is an optimal shortening of the end section for quick contact opening.
  • the cross section of the pin can be rectangular, in particular square, oval or circular. The cross section can also change in the axial direction.
  • the end portion of the actuating element is pressed onto the heating element by the force of a spring element.
  • the spring element and, if applicable, the power transmission can be chosen to suit the desired construction and the installation conditions.
  • the spring element can be a spiral spring which is subjected to tension in the prestressed state and makes contact. It can also be a compression spring that compresses the contact. This can be done directly or via force and displacement transmitters, for example levers, rods and the like, so that the end section is under pressure.
  • the spring element can advantageously have a leaf spring which is fastened on one side, preferably snap-in, on the free end of which the actuating element acts.
  • the actuating element can rest directly on the spring element, in particular the leaf spring. It can also act on this via one or more intermediate elements.
  • a contact spring designed as a leaf spring is provided as an intermediate element and is part of the contact means.
  • the spring element In the working state of the heating device, the spring element can be spanned by the actuating element beyond the contact closing position, which increases the force compressing the contacts.
  • This overvoltage has the advantage that, on the one hand, a higher contact force reduces the contact resistance.
  • the overvoltage leads to an increased pressure on the end section, which can result in the material being pushed away faster when the softening or melting point is exceeded, and thus improved heat transfer and a faster opening of the contact.
  • the insulating body is arranged on the outside of a flow heater tube helically wrapped with a preferably flat band-shaped heating element, and the actuating element, preferably a plastic pin, in particular made of glass fiber reinforced polyester, is by spring force, preferably a leaf spring, with its end section on the outside of the heating element pressed on.
  • the insulating body made of electrically insulating, heat-resistant material can be part of a connecting body (connecting block) which rests on and is fastened there with a bearing surface which is adapted to the outside of the flow-through heater tube.
  • the connector body can have a heat-conducting guide bracket which is continuously curved away from the outside of the flow-through heater tube with an outside of the bracket and on which an end piece of the heating element is fastened, preferably welded.
  • the actuating element preferably the plastic pin, can be supported near the end piece with its end section on the first turn of the heating element lying on the flow heater tube and can be pressed onto it by the force of a leaf spring.
  • the invention is not restricted to the mentioned embodiments. All heating systems in which the end section can be placed directly on the heating conductor are conceivable as further applications, geometric adaptations of the elements of the overtemperature protection possibly being appropriate and the melting or softening temperature of the end section being adapted to the desired switching temperature by appropriate choice of material. For example, in the case of thick-film or thin-film heating elements, the end section can be placed directly on the heater printed on the substrate.
  • the cross section shown in Fig. 1 shows part of a flow heater tube, as described for example in DE 42 33 676, with a connector body (terminal block) placed thereon, which includes the overtemperature protection.
  • the medium 1 to be heated (here water) flows through a tube 2 made of stainless steel, around which an insulating film 3 made of polyimide is placed on the outside.
  • the film material is Available under the trade name "KAPTON" and has a thermal conductivity of more than 0.1 W / m ⁇ K and at a thickness of 20 to 100 microns has a high voltage strength of more than 1250 V for at least one minute, even at higher temperatures .
  • the temperature resistance is 200 ° C in continuous operation and 400 ° C for a short time.
  • a heating element 4 is wound, which consists of a tape, for example 1 to 5 mm wide and 5 to 150 microns thick. It can be made from conventional iron-containing heating conductor materials, for example a chrome-aluminum-iron alloy, which is commercially available under the name KANTHAL AF or a nickel-chrome-iron alloy (NICROTHAL 40+; 60+ or 80+; depending on the nickel content) consist.
  • a chrome-aluminum-iron alloy which is commercially available under the name KANTHAL AF or a nickel-chrome-iron alloy (NICROTHAL 40+; 60+ or 80+; depending on the nickel content) consist.
  • This thin and, in comparison, wide band-shaped heating element is wound in a helical manner around the insulating film 3 to achieve good heat transfer between it and the tube 2.
  • an end piece 5 of the heating element is welded onto a guide bracket 6 which is curved away continuously from the outside of the tube 2 with its outside of the bracket, and is a heat-conducting guide bracket 6.
  • the guide bracket 6 presses the heating element 4 onto the insulating film 3.
  • the heat generated in the areas in contact with the insulating film is essentially conducted via the pipe 2 into the medium 1 to be heated.
  • the conductive cross section becomes so large through the guide bracket 6 that the heating element remains relatively cool despite the current flowing and thus does not burn out.
  • the guide bracket 6 is fastened to an insulating body 10 made of heat-resistant, electrically insulating material via a weld connection 8 welded to it in its upper region and a rivet 9 guided through it.
  • a connecting body (connecting block) 11 which rests on the flow heater tube or the heating element 4 with a concave contact surface 12 which is adapted to the wrapped flow heater tube.
  • a rivet 13 is designed as a plug-in electrical connection element 14, the outer end 15 of which is used for connection to an electrical voltage source, and on the inner end of which a first contact element 16 is attached with a contact surface curved downward in the drawing.
  • the first contact element 16 is in electrically conductive contact with the second contact element 17, which has an opposite, upwardly curved contact surface and is attached to the free end 18 of a horizontal contact spring 19 which is riveted between the foot 20 by the rivet 9 of the welding connection 8 and the insulating body 10 is clamped.
  • the contact spring 19 is under a downward bias in the figure, which is essentially generated by a leaf spring 21, which is also clamped between the base 20 of the welding connection and the insulating body 10.
  • the leaf spring 21 is designed in such a way that it presses the free end of the contact spring 19 downward and thus wishes to cancel the electrically conductive contact between the contact elements 16 and 17.
  • This force of the leaf spring is counteracted by the actuating element 22, which is clamped between the free end 18 of the contact spring 19 and the outside of the heating element 4 and is supported with its end section 23 directly on the heating element.
  • the actuating element presses between the area of the contact element 17 and the side held by the rivet 9 under the free end 18 of the contact spring 19 in such a way that it is bent slightly, preferably about 0.3 mm, upward, as a result of which the leaf spring 21 also spans further becomes.
  • This increases on the one hand the contact pressure built up between the contact elements 16 and 17, which reduces the contact resistance. On the other hand, this also increases the pressure on the end section 23 and thus improves the heat conduction between the latter and the heating element 4.
  • the actuating element 22 is formed in the embodiment shown as a straight plastic pin made of glass fiber reinforced thermoplastic polyester with a square cross section.
  • the polyester used in the example (CRASTIN SK645FR from Dupont) has a melting point of approx. 225 ° C and is dimensionally stable in heat up to 220 ° C according to DIN 53461, i.e. it changes its geometric dimensions up to a temperature of 220 ° C practically not even under the existing compressive stress.
  • the combination of materials described leads to the fact that the arrangement remains essentially dimensionally stable even at continuous temperatures up to 200 ° C. and the contact thus remains reliably closed.
  • the heating current flows via the connecting element 14, the first contact element 16, the second contact element 17, the contact spring 19, the welding connection 20 and the guide bracket 6 to the heating element 4, which heats the tube 2.
  • a short circuit between the contact spring 19 and the heating element via the actuating element 22 is not possible, since at least the end section, but here the entire actuating element, consists of electrically non-conductive material.
  • the temperature of the heating element reaches the softening or melting temperature of the end section 23 of the actuating element 22, the situation shown in FIG. 2 occurs.
  • a region of the end section 23 which is in direct contact with the heating element 4 softens or melts.
  • the soft or liquid material is forced to the side by the compressive force caused by the spring element on the actuating element 22 and the subsequent part of the plunger 22 forms the heating element at.
  • the improved heat conduction between the heating element and the end section due to this shaping accelerates the softening or melting process and supports the quick response of the fuse.
  • the melting material is pushed to the side under pressure of the leaf spring 21 and possibly the contact spring 19 until the yielding of the actuating element 22 leads downward to open the contact between the contact elements 16 and 17 and thus to the heating current being switched off.
  • the remaining residual heat can allow a further compression up to the situation shown in FIG. 2, in which the free end 18 of the contact spring 19 rests on the insulating body. Since the heat can only be distributed slightly within the plastic of the end section due to the poor thermal conductivity, a large part of the heat penetrating into the end section is also used to melt the end section and is not released to the outside. This means that only the end section, in the example shown, melts at a height of approximately 1 mm. Also this concentration of heat on the end section which is decisive for the switching process increases the response speed of the fuse.
  • the plastic pin 22 is clamped directly between the free end 18 of the contact spring 19 and the heating element 4 and engages without contact with the insulating body through the vertical bore 24 made therein.
  • the cross section of the plastic pin is square with a side length of 1.5 mm, and the pin is made by milling from plates of the basic material.
  • the plunger 22, which is rounded toward the contact spring is round in cross section and fits with little play into the bore 24, which serves as a guide for the plastic plunger.
  • 4 finally shows a further embodiment in which the actuating element 22 likewise has a round cross section adapted to its dimensions in the region of the bore 24 and is guided there. The end section has a larger diameter so that it rests on the heating element 4 on a larger contact surface.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Übertemperatursicherung für eine ein elektrisches Heizelement (4) aufweisende Heizeinrichtung, insbesondere einen Durchflußerhitzer, mit einem Isolierkörper (10), der ein elektrisches Anschlußelement (14) und elektrische Kontaktmittel (16, 17, 19) zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes zwischen dem Anschlußelement und dem Heizelement aufweist. Es ist ein auf ein Kontaktmittel (19) wirkendes, in Kontaktöffnungsrichtung vorgespanntes Federelement (21) vorgesehen, das im Arbeitszustand der Heizeinrichtung in einen der Kontaktschließstellung entsprechenden Zustand gedrückt ist durch ein Kunststoffstift (22), der sich mit einem Endabschnitt (23) mit definierter Schmelztemperatur direkt an dem Heizelement (4) abstützt. Die Übertemperatursicherung zeichnet sich durch eine besonders kurze Ansprechzeit aus. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Übertemperatursicherung für eine Heizeinrichtung, die ein elektrisches Heizelement aufweist.
  • Solche Heizeinrichtungen werden insbesondere als Durchlauferhitzer, z.B. für Geschirrspülmaschinen, jedoch auch in Kaffee- oder Teemaschinen, Tauchsiedern und Elektrowasserkesseln verwendet. Ihre Heizleistung wird üblicherweise durch eine den gewünschten Betriebsbedingungen angepaßte Regelung geregelt. Bei einem beispielsweise durch einen Defekt bedingten Ausfall der Regelung oder bei stark von den Normalbedingungen abweichenden Betriebsbedingungen, auf die die Regelung nicht oder nicht adäquat reagieren kann, kann die Gefahr der Überhitzung der Heizeinrichtung bestehen. Ein typischer Fall ist das "Trockengehen" eines Durchflußerhitzers, d.h. das Fehlen aufzuheizenden Mediums bei eingeschalteter Heizung.
  • Eine Überhitzung kann zur Beschädigung oder Zerstörung temperaturempfindlicher Bauteile führen und stellt eine unbedingt zu vermeidende Gefahrenquelle dar. Zur Vermeidung von Übertemperatur werden Übertemperatursicherungen eingesetzt, die meist eine von der Leistungsregelung unabhängige zusätzliche Sicherung darstellen, die die Heizeinrichtung bei Überhitzung abschaltet.
  • Aus der DE 28 26 205 C2 ist eine in sich abgeschlossene Schmelzlotsicherung bekannt, die aus einem Isolierteil mit elektrischen Anschlüssen und Kontaktelementen zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes zwischen den Anschlüssen und dem zu sichernden Heizelement, einer Wärmeübertragungsplatte, einem in einer Hülse angeordneten Schmelzloteinsatz als thermischen Auslöser sowie einem teilweise in die Hülse eingesteckten Übertragungsstift besteht, der mit seinem einen Ende mit dem auf der Wärmeübertragungsplatte ruhenden Schmelzloteinsatz und mit seinem anderen Ende mit den Kontaktelementen in Eingriff steht. Die Sicherung wird in dem zu sichernden Gerät so eingebaut, daß die Wärmeübertragungsplatte in Wärmeübertragungskontakt zu der Stelle angeordnet ist, deren Temperatur überwacht und deren Übertemperatur als Auslösung für das Schalten der Sicherung dienen soll. Bei Übertemperatur erhitzt sich die Wärmeübertragungsplatte und überträgt die Wärme auf das direkt auf ihr aufliegende Schmelzlot. Bei Aufschmelzen des Schmelzlotes wird der aus Isoliermaterial gefertigte Übertragungsstift von dem unter Vorspannung stehenden Kontaktelement in die Schmelze gedrückt, wodurch der Kontakt geöffnet und der Versorgungsstrom abgeschaltet wird. Der Schmelzloteinsatz ist durch die ihn umschließende, auf der Wärmeleitungsplatte stehende Hülse weitgehend gegen plastisches Fließen bei höheren Temperaturen korsettartig gestützt und durch diese Bauteile und den Übertragungsstift umschlossen und damit gegen Oxidation weitgehend geschützt. Wegen der verschiedenen mit dem Schmelzloteinsatz in wärmeleitender Verbindung stehenden Bauteile, die zusammen mit dem Einsatz aufgeheizt werden müssen, reagiert die Sicherung bei Überhitzung relativ träge.
  • In der DE 36 33 759 A1 ist eine in den Kopf eines Tauchsieders integrierte Übertemperatursicherung gezeigt, die eine Spiralfeder aufweist, die im Betriebszustand der Heizeinrichtung durch eine Schubstange in einem vorgespannten Zustand gehalten ist. Die Schubstange aus Nylon stützt sich an einem Bauteil des Tauchsiederkopfes ab. Bei starker Überhitzung des Kopfes erweicht sie und wird deformiert, wodurch die Spiralfeder freigegeben wird und ein Betätigungselement so bewegt, daß dieses mit einem Satz Schaltkontakten in Eingriff kommt und die Kontakte öffnet, um die Heizeinrichtung außer Betrieb zu nehmen. Diese relativ komplex aufgebaute Sicherung reagiert erst bei starker Überhitzung des Tauchsiederkopfes.
  • Vor dem Hintergrund dieses Standes der Technik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine Übertemperatursicherung mit im Vergleich zum Stand der Technik verkürzter Ansprechzeit zu schaffen.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Übertemperatursicherung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vor. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen 2 bis 12 beansprucht. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
  • Das als Wärmequelle dienende Heizelement, beispielsweise ein Draht oder Flachband aus Widerstandsmaterial, ein Rohrheizelement oder eine Dick- oder Dünnschicht aus Heizwiderstandsmaterial, ist mit dem Anschlußelement, über das es mit der elektrischen Leistungsquelle verbunden wird, über elektrische Kontaktmittel so verbunden, daß das Heizelement bei Öffnung des elektrischen Kontaktes abgeschaltet ist. Die Kontaktmittel streben aufgrund der auf sie wirkenden Kräfte einen Kontaktöffnungszustand an, bei dem kein Strom durch das Heizelement fließen kann.
  • Die Neigung zur Öffnung der Kontaktmittel wird durch ein Federelement bewirkt, das in Kontaktöffnungsrichtung vorgespannt ist. Auch einem einzelnen Federelement hinsichtlich dieser Wirkung gleiche Einrichtungen, etwa mehrere Federn oder elastisch kompressible bzw. elastisch auseinanderziehbare Elemente sowie Kombinationen hieraus fallen unter den Begriff Federelement. Das Federelement kann direkt oder über Kraftübertragungsteile auf die Kontaktmittel wirken. Das Federelement kann auch selbst Teil der Kontaktmittel sein, beibeispielsweise eine Kontaktfeder. Ein gesondertes Federelement kann dann entfallen, kann aber auch zusätzlich vorgesehen sein.
  • Das Federelement ist im Arbeitszustand der Heizeinrichtung, d.h. in einem Zustand, bei dem das Heizelement mit dem Anschlußelement in elektrisch leitender Verbindung steht, durch ein Betätigungselement in einen der Kontaktschließstellung entsprechenden Zustand gedrückt. Dabei stützt sich das Betätigungselement mit einem Endabschnitt mit definierter Erweichungstemperatur direkt an dem Heizelement ab.
  • Durch die entgegen der Vorspannung des Federelementes wirkende Abstützung wird der Endabschnitt unter Aufbau von Druckspannung an das Heizelement gedrückt. Der Endabschnitt steht in direktem Wärmeübertragungskontakt mit dem Heizelement und folgt, zumindest im Berührungsbereich, mit seiner Temperatur praktisch ohne Zeitverzögerung der Oberflächentemperatur des Heizelementes im Berührungsbereich. Steigt diese Temperatur über die als Schalttemperatur vorgesehene definierte Erweichungstemperatur des Endabschnittes, dann sinkt dessen Schubmodul drastisch. Dies kann beispielsweise durch Schmelzen des Materials des Endabschnittes geschehen. Das Material des Endabschnittes wird dann durch die Kraft des Federelementes zusammengedrückt, das Federelement baut unter Bewegung eines Kontaktmittels zumindest einen Teil seiner Vorspannung ab und der zwischen den Kontaktmitteln bestehende Kontakt wird aufgehoben.
  • Durch die Erfindung wird eine Temperaturfühlung direkt am Entstehungsort der Wärme, dem Heizelement, geschaffen. Eine Überhitzung über die als Schalttemperatur vorgesehene Erweichungs- bzw. Schmelztemperatur des Endabschnittes wird direkt in eine drastische Schubmodulabsenkung des Endabschnittes überführt, der unter dem durch das Federelement bewirkten Druck eine Formänderung, insbesondere eine Verkürzung, durchläuft, so daß die Kontaktmittel durch das Federelement in Kontaktöffnungsstellung gedrückt werden. Durch die direkte Abstützung des temperaturempfindlichen Endabschnittes auf dem Heizelement wird die kürzestmögliche Reaktionsstrecke erreicht. Dies ermöglicht das besonders schnelle Ansprechen der erfindungsgemäßen Übertemperatursicherung, die den Heizstrom schon unterbricht, wenn die durch das Heizelement ggf. überheizbaren weiteren Teile der Heizeinrichtung noch kaum über ihre im Normalbetrieb vorliegende Arbeitstemperatur hinaus erwärmt wurden. Damit ist optimale Sicherheit auch für gegen Überhitzung besonders empfindliche Teile der Heizeinrichtung gewährleistet. Die Notwendigkeit einer gesonderten Wärmeübertragung zum Auslösemedium, wie sie beispielsweise in der DE 28 26 205 durch die Wärmeübertragungsplatte vorgesehen ist, entfällt.
  • Der Endabschnitt kann aus metallischem Lotmaterial mit definierter Erweichungs- bzw. Schmelztemperatur bestehen. Mit Vorteil kann der Endabschnitt aus elektrisch nichtleitendem Material bestehen. Dann besteht beim Erweichen oder Schmelzen des Endabschnittes nicht die Gefahr, daß das geschmolzene Material eng nebeneinanderliegenden Heizelementabschnitte kurzschließt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Endabschnitt aus Kunststoff. Dieser kann zwar eine höhere Wärmekapazität haben als beispielsweise Schmelzlot, wegen der schlechten Wärmeleitfähigkeit bleibt aber der Bereich der Temperaturerhöhung auf den dem Heizelement nahen Bereich beschränkt, so daß eine nur kleine Wärmemenge zum Erweichen bzw. Schmelzen des Endabschnittes und damit zum Schalten der Sicherung ausreicht. Dies erhöht die Ansprechgeschwindigkeit. Für die Erreichung eines optimalen Wärmeübergangs zwischen Heizelement und Endabschnitt kann der Endabschnitt der Außenkontur des Heizelementes zur Erreichung eines flächigen Berührungskontaktes angepaßt sein. Auch dies kann die Ansprechgeschwindigkeit erhöhen. Wenn für den Endabschnitt ein Material gewählt wird, das das Material des Heizelementes auch im geschmolzenen Zustand nicht oder nur schwach benetzt und/oder wenn das Material sich mit dem Heizelementmaterial chemisch nicht verbindet, ist nach einem Abschalten aufgrund von Überhitzung eine Wiederherstellung der Sicherung durch Auswechslung des den Endabschnitt umfassenden Teiles besonders einfach möglich. Alle anderen Teile der Sicherung sind wiederverwendbar.
  • Der Endabschnitt sollte zweckmäßigerweise bis wenige Grad Celsius unterhalb der definierten Erweichungs- bzw. Schmelztemperatur in der Wärme formstabil sein. Dann ist auch bei Dauerbetrieb bei hohen Temperaturen kurz unterhalb der Erweichungstemperatur ein ungewolltes Öffnen der Kontakte zuverlässig zu vermeiden. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Endabschnitt aus faserverstärktem Kunststoff besteht, insbesondere aus glasfaserverstärktem, thermoplastischem Polyester. Das Material kann vor der Verwendung auch schon unter äußerer Belastung gealtert sein, damit es seine geometrische Form nicht in unvorhersehbarer Weise ändert. Insbesondere bei Durchflußerhitzern, wie sie beispielsweise in der DE 42 33 676 gezeigt sind, hat es sich bewährt, daß der Endabschnitt eine Erweichungstemperatur zwischen 210 °C und 240 °C, vorzugsweise von etwa 225 °C, aufweist.
  • Das Betätigungselement kann aus mehreren Teilen ggf. auch unterschiedlicher Materialien zusammengesetzt sein, es kann auch Hebel, Schubstangen oder andere Kraft- und Wegübertragungselemente aufweisen. Mit Vorteil kann das Betätigungselement ein einziges, bei Arbeitstemperatur der Heizeinrichtung im wesentlichen formstabiles Teil sein. Es kann mit Vorteil vollständig aus dem Material des Endabschnittes gefertigt sein. Betätigungselement und Endabschnitt bilden dann einen homogenen Körper aus ein und demselben Material. Die im Stand der Technik häufig notwendige Kombination unterschiedlicher Materialien (z.B. Keramikstift, Metallhülse, Schmelzlot) ist nicht mehr erforderlich.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Betätigungselement als ein vorzugsweise axial verschiebbar, vorzugsweise im Isolierkörper geführter, Stift ausgebildet, an dessen sich an dem Heizelement abstützenden Stirnseite der Endabschnitt ausgebildet ist. Die andere Stirnseite kann an dem Federelement über ein Zwischenelement angreifen. Das Betätigungselement kann auch direkt an dem Federelement angreifen. Das Betätigungselement, insbesondere der Kunststoffstift, kann mit Vorteil im wesentlichen senkrecht auf das Heizelement gedrückt sein, so daß bei Überhitzung eine für die schnelle Kontaktöffnung optimale Verkürzung des Endabschnittes erfolgt. Der Stift kann im Querschnitt rechteckig, insbesondere quadratisch, oval oder kreisrund sein. Der Querschnitt kann sich auch in axialer Richtung ändern.
  • Der Endabschnitt des Betätigungselementes wird durch die Kraft eines Federelementes auf das Heizelement gedrückt. Das Federelement und ggf. die Kraftübertragung können der gewünschten Konstruktion und den Einbaubedingungen angepaßt beliebig gewählt werden. Das Federelement kann eine Spiralfeder sein, die im vorgespannten Zustand auf Zug beansprucht ist und den Kontakt aufzieht. Es kann auch eine auf Druck beanspruchte Druckfeder sein, die den Kontakt aufdrückt. Dies kann jeweils direkt oder über Kraft- und Wegübertrager, beispielsweise Hebel, Stangen und dergleichen so erfolgen, daß der Endabschnitt unter Druckbeanspruchung steht. Mit Vorteil kann das Federelement eine einseitig befestigte, vorzugsweise schnappbare Blattfeder aufweisen, auf deren freies Ende das Betätigungselement wirkt.
  • Das Betätigungselement kann direkt an dem Federelement, insbesondere der Blattfeder, anliegen. Es kann auch über ein oder mehrere Zwischenelemente auf dieses wirken. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist als Zwischenelement eine als Blattfeder ausgebildete Kontaktfeder vorgesehen, die Teil der Kontaktmittel ist. Das Federelement kann im Arbeitszustand der Heizeinrichtung durch das Betätigungselement über die Kontaktschließstellung hinaus überspannt sein, was den die Kontakte zusammendrückende Kraft erhöht. Diese Überspannung hat den Vorteil, daß einerseits eine höhere Kontaktkraft den Kontaktwiderstand verringert. Andererseits führt die Überspannung zu einem erhöhten Druck auf den Endabschnitt, was ein schnelleres Wegdrängen des Materials bei Überschreiten des Erweichungs- bzw. Schmelzpunktes und damit eine verbesserte Wärmeübertragung und eine schnellere Öffnung des Kontaktes zur Folge haben kann.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Isolierkörper an der Außenseite eines mit einem vorzugsweisen flachbandförmigen Heizelement wendelförmig umwickelten Durchflußerhitzerrohres angeordnet, und das Betätigungselement, vorzugsweise ein Kunststoffstift, insbesondere aus glasfaserverstärktem Polyester, ist durch Federkraft, vorzugsweise einer Blattfeder, mit seinem Endabschnitt auf die Außenseite des Heizelementes aufgedrückt. Der Isolierkörper aus elektrisch isolierendem, wärmebeständigen Material kann Teil eines Anschlußkörpers (Anschlußsteins) sein, der mit einer der Außenseite des umwickelten Durchflußerhitzerrohres angepaßten Auflagefläche auf diesem aufliegt und dort befestigt ist. Der Anschlußkörper kann einen mit einer Bügelaußenseite von der Außenseite des Durchflußerhitzersrohres kontinuierlich weggekrümmten, gut wärmeleitenden Führungsbügel aufweisen, auf dem ein Endstück des Heizelementes befestigt, vorzugsweise aufgeschweißt, ist. Das Betätigungselement, vorzugsweise der Kunststoffstift, kann nahe dem Endstück mit seinem Endabschnitt auf der ersten auf dem Durchflußerhitzerrohr aufliegenden Windung des Heizelementes abgestützt und durch die Kraft einer Blattfeder auf diese aufgedrückt sein.
  • Die Erfindung ist nicht auf die genannten Ausführungsformen beschränkt. Als weitere Anwendungen sind alle Beheizungen denkbar, bei denen der Endabschnitt direkt auf den Heizleiter aufsetzbar ist, wobei ggf. geometrische Anpassungen der Elemente der Übertemperatursicherung zweckmäßig sein können und die Schmelz- bzw. Erweichungstemperatur des Endabschnittes der gewünschten Schalttemperatur durch entsprechende Materialwahl anzupassen ist. So kann beispielsweise der Endabschnitt bei Dick- oder Dünnschichtheizelementen direkt auf der auf dem Substrat aufgedruckten Heizung aufgesetzt sein.
  • Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1
    einen teilweisen Querschnitt durch ein Durchflußerhitzerrohr mit aufgesetztem Anschlußkörper und Übertemperatursicherung in Kontaktschließstellung,
    Fig. 2
    einen teilweisen Querschnitt durch ein Durchflußerhitzerrohr mit aufgesetztem Anschlußkörper und Übertemperatursicherung in Kontaktöffnungsstellung,
    Fig. 3
    eine weitere Ausführungsform der Übertemperatursicherung im Kontaktöffnungszustand, und
    Fig. 4
    eine weitere Ausführungsform der Übertemperatursicherung im Kontaktschließungszustand.
  • Der in Fig. 1 gezeigte Querschnitt zeigt einen Teil eines Durchflußerhitzerrohres, wie es beispielsweise in der DE 42 33 676 beschrieben ist, mit einem darauf aufgesetzten Anschlußkörper (Anschlußstein), der die Übertemperatursicherung umfaßt. Das aufzuheizende Medium 1 (hier Wasser) fließt durch ein Rohr 2 aus rostfreiem Stahl, um das außen eine Isolierfolie 3 aus Polyimid gelegt ist. Das Folienmaterial ist unter dem Handelsnamen "KAPTON" erhältlich und hat eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 0,1 W/m·K und erreicht bei einer Dicke von 20 bis 100 µm eine Hochspannungsfestigkeit von mehr als 1250 V über wenigstens eine Minute, und zwar auch unter höheren Temperaturen. Die Temperaturfestigkeit liegt bei 200 °C im Dauerbetrieb und 400 °C kurzzeitig. Auf diese Isolierung ist ein Heizelement 4 gewickelt, das aus einem Band von beispielsweise 1 bis 5 mm Breite und 5 bis 150 µm Dicke besteht. Es kann aus üblichen eisenhaltigen Heizleitermaterialien, beispielsweise einer Chrom-Aluminium-Eisen-Legierung, die unter dem Namen KANTHAL AF im Handel ist oder einer Nickel-Chrom-Eisen-Legierung (NICROTHAL 40+; 60+ oder 80+; je nach Nickelanteil) bestehen.
  • Dieses dünne und im Vergleich dazu breite bandförmige Heizelement ist zur Erreichung einer guten Wärmeübertragung zwischen ihm und dem Rohr 2 unter einer Vorspannung wendelförmig um die Isolierfolie 3 gewickelt. Dabei ist ein Endstück 5 des Heizelementes auf einem mit seiner Bügelaußenseite von der Außenseite des Rohres 2 kontinuierlich weggekrümmten, gut wärmeleitenden Führungsbügel 6 aufgeschweißt. In seinem unteren Bereich 7 drückt der Führungsbügel 6 das Heizelement 4 auf die Isolierfolie 3. Die in den in Berührungskontakt mit der Isolierfolie stehenden Bereichen entstehende Wärme wird im wesentlichen über das Rohr 2 in das aufzuheizende Medium 1 geführt. Dort, wo das Heizelement von der Isolierfolie abgehoben ist, wird durch den Führungsbügel 6 der leitende Querschnitt so groß, daß das Heizelement trotz fließendem Strom relativ kühl bleibt und damit nicht durchbrennt.
  • Der Führungsbügel 6 ist über einen an ihm in seinem oberen Bereich angeschweißten Schweißanschluß 8 und einen durch diesen geführten Niet 9 an einem Isolierkörper 10 aus wärmebeständigem, elektrisch isolierenden Material befestigt. Der Isolierkörper 10 ist Teil eines Anschlußkörpers (Anschlußsteins) 11, der mit einer dem umwickelten Durchflußerhitzerrohr angepaßten konkaven Auflagefläche 12 auf dem Durchflußerhitzerrohr bzw. dem Heizelement 4 aufliegt. Am Isolierkörper 10 ist durch einen Niet 13 ein als Steckanschluß ausgebildetes elektrisches Anschlußelement 14 befestigt, dessen äußeres Ende 15 zum Anschluß an eine elektrische Spannungsquelle dient, und an dessen innerem Ende ein erstes Kontaktelement 16 mit einer in der Zeichnung nach unten gekrümmten Kontaktfläche angebracht ist. Das erste Kontaktelement 16 steht in Fig. 1 in elektrisch leitendem Kontakt mit dem zweiten Kontaktelement 17, das eine gegengleiche, nach oben gekrümmte Kontaktfläche aufweist und auf dem freien Ende 18 einer horizontalen Kontaktfeder 19 angebracht ist, die durch den Niet 9 zwischen dem Fuß 20 des Schweißanschlusses 8 und dem Isolierkörper 10 eingespannt ist. Die Kontaktfeder 19 steht unter einer in der Figur nach unten gerichteten Vorspannung, die im wesentlichen durch eine Blattfeder 21 erzeugt wird, die ebenfalls zwischen dem Fuß 20 des Schweißanschlusses und dem Isolierkörper 10 eingespannt ist.
  • Die Blattfeder 21 ist derart ausgebildet, daß sie das freie Ende der Kontaktfeder 19 nach unten drücken und so den elektrisch leitenden Kontakt zwischen den Kontaktelementen 16 und 17 aufheben möchte. Dieser Kraft der Blattfeder entgegen wirkt das Betätigungselement 22, das zwischen dem freien Ende 18 der Kontaktfeder 19 und der Außenseite des Heizelementes 4 eingeklemmt ist und sich mit seinem Endabschnitt 23 direkt auf dem Heizelement abstützt. Das Betätigungselement drückt zwischen dem Bereich des Kontaktelementes 17 und der durch den Niet 9 festgehaltenen Seite derart unter das freie Ende 18 der Kontaktfeder 19, daß diese leicht, vorzugsweise etwa 0,3 mm, nach oben durchgebogen ist, wodurch auch die Blattfeder 21 weiter überspannt wird. Dadurch erhöht sich einerseits der zwischen den Kontaktelementen 16 und 17 aufgebaute Kontaktdruck, was den Kontaktwiderstand verringert. Andererseits erhöht dies auch den Druck auf den Endabschnitt 23 und verbessert damit die Wärmeleitung zwischen diesem und dem Heizelement 4.
  • Das Betätigungselement 22 ist in der dargestellten Ausführungsform als gerader Kunststoffstift aus glasfaserverstärktem, thermoplastischen Polyester mit quadratischem Querschnitt ausgebildet. Das im Beispiel verwendete Polyester (Bezeichnung CRASTIN SK645FR der Firma Dupont) hat einen Schmelzpunkt von ca. 225 °C und ist nach DIN 53461 formbeständig in der Wärme bis zu 220 °C, d.h., es verändert seine geometrischen Dimensionen bis zur Temperatur von 220 °C auch unter der vorliegenden Druckspannung praktisch nicht. Die beschriebene Materialkombination führt dazu, daß die Anordnung auch bei Dauertemperaturen bis zu 200 °C im wesentlichen formstabil und damit der Kontakt zuverlässig geschlossen bleibt.
  • Im Arbeitszustand der Heizeinrichtung fließt der Heizstrom über das Anschlußelement 14, das erste Kontaktelement 16, das zweite Kontaktelement 17, die Kontaktfeder 19, den Schweißanschluß 20 und den Führungsbügel 6 zum Heizelement 4, das das Rohr 2 beheizt. Ein Kurzschluß zwischen Kontaktfeder 19 und Heizelement über das Betätigungselement 22 ist nicht möglich, da mindestens der Endabschnitt, hier aber das gesamte Betätigungselement aus elektrisch nicht leitendem Material besteht.
  • Bei einem Störfall, bei dem beispielsweise kein Wasser im Durchflußerhitzerrohr ist, der Heizstrom aber trotzdem eingeschaltet ist (Trockengehen), kann die von dem Heizelement erzeugte Wärme nicht, wie im Arbeitszustand der Heizeinrichtung, im wesentlichen in das Rohrinnere zum Medium 1 hin abgeführt werden. Es ergibt sich ein Wärmestau im Bereich des Heizleiters, durch den dieser, die Isolierfolie 3 und das Rohr 2 sowie alle mit dem Heizelement wärmeleitend verbundenen Teile über ihre Betriebstemperatur hinaus erwärmt würden. Dabei macht sich die Überhitzung zuerst am Heizelement 4 bemerkbar und danach mit zeitlicher Verzögerung an den anderen Teilen. Erreicht die Temperatur des Heizelementes die Erweichungs- bzw. Schmelztemperatur des Endabschnittes 23 des Betätigungselementes 22, dann tritt die in Fig. 2 gezeigte Situation ein. Zunächst erweicht bzw. schmilzt ein direkt mit dem Heizelement 4 in Berührungskontakt stehender Bereich des Endabschnittes 23. Durch die durch das Federelement auf das Betätigungselement 22 bewirkte Druckkraft wird das weiche bzw. flüssige Material seitlich weggedrängt und der darauffolgende Teil des Stößels 22 formt sich dem Heizelement an. Die durch diese Anformung verbesserte Wärmeleitung zwischen Heizelement und Endabschnitt beschleunigt noch den Erweichungs- bzw. Schmelzvorgang und unterstützt das schnelle Ansprechen der Sicherung. Das Schmelzgut wird unter Druck der Blattfeder 21 und ggf. der Kontaktfeder 19 so lange zur Seite gedrängt, bis das Nachgeben des Betätigungselementes 22 nach unten zum Öffnen des Kontaktes zwischen den Kontaktelementen 16 und 17 und damit zum Abschalten des Heizstromes führt. Die verbleibende Restwärme kann ein weiteres Zusammendrücken maximal bis zu der in Fig. 2 gezeigten Situation erlauben, bei der das freie Ende 18 der Kontaktfeder 19 auf dem Isolierkörper aufliegt. Da sich die Wärme innerhalb des Kunststoffes des Endabschnittes aufgrund der schlechter Wärmeleitfähigkeit nur wenig verteilen kann, wird ein großer Teil der in den Endabschnitt eindringenden Wärme auch zum Aufschmelzen des Endabschnittes genutzt und nicht nach außen abgegeben. Dies führt dazu, daß nur der Endabschnitt, im gezeigten Beispiel etwa auf einer Höhe von ca. 1 mm, aufschmilzt. Auch diese Konzentration der Wärme auf den für den Schaltvorgang entscheidenden Endabschnitt erhöht die Ansprechgeschwindigkeit der Sicherung.
  • Bei der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsform ist der Kunststoffstift 22 direkt zwischen dem freien Ende 18 der Kontaktfeder 19 und dem Heizelement 4 eingeklemmt und greift ohne Berührungskontakt mit dem Isolierkörper durch die in diesem angebrachte vertikale Bohrung 24. Der Querschnitt des Kunststoffstiftes ist quadratisch mit einer Seitenlänge von 1,5 mm, und der Stift ist durch Fräsen aus Platten des Grundmaterials hergestellt. Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ist der zur Kontaktfeder hin abgerundete Stößel 22 im Querschnitt rund und paßt spielarm in die Bohrung 24, die als Führung des Kunststoffstößels dient. Fig. 4 schließlich zeigt eine weitere Ausführungsform, bei dem das Betätigungselement 22 ebenfalls im Bereich der Bohrung 24 einen ihren Dimensionen angepaßten runden Querschnitt hat und dort geführt ist. Der Endabschnitt weist einen größeren Durchmesser auf, so daß er auf einer größeren Auflagefläche auf dem Heizelement 4 aufliegt.
  • An einer Heizeinrichtung können selbstverständlich auch mehrere Übertemperatursicherungen vorgesehen sein, so beispielsweise je eine an beiden Enden des wendelförmigen Heizleiters bei dem dargestellten Durchflußerhitzer.
  • Versuche mit den hier beschriebenen, schnell ansprechenden Übertemperatursicherungen an einem Durchflußerhitzer der in der DE 42 32 676 beschriebenen Art haben ergeben, daß die erreichbare Abschaltzeit mit einer Übertemperatursicherung gemäß DE 28 26 205 ca. 13 Sekunden beträgt, wobei die Temperatur der Isolierfolie 3 bis auf ca. 400 °C ansteigen kann. Durch die in den Ausführungsbeispielen dargestellte Übertemperatursicherung, die das durch die Erfindung geschaffene Konzept nutzt, konnten dagegen Abschaltzeiten von 4 bis max. 5 Sekunden erreicht werden. Die Folientemperatur betrug nach dieser Zeit ca. 260 °C, was wesentlich weiter von der Belastungsgrenze des Isoliermaterials entfernt ist und damit eine Beschädigung des Isoliermaterials oder anderer sich erwärmender Komponenten bei Trockengehen des Durchflußerhitzers praktisch ausschließt. Ein Durchflußerhitzer, der beispielsweise zum Einbau in Waschmaschinen, Wasserhitzer oder ggf. auch Dampferzeuger für Getränkebereitungsmaschinen einsetzbar ist, ist nur ein Beispiel für die Anwendbarkeit der Übertemperatursicherung. Die Erfindung ist aber nicht auf diese Anwendung beschränkt.

Claims (12)

  1. Übertemperatursicherung für eine ein elektrisches Heizelement (4) aufweisende Heizeinrichtung, insbesondere einen Durchflußerhitzer, mit einem Isolierkörper (10), der ein elektrisches Anschlußelement (14) und elektrische Kontaktmittel (16, 17, 19) zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes zwischen dem Anschlußelement (14) und dem Heizelement (4) aufweist, wobei ein auf mindestens ein Kontaktmittel wirkendes, in Kontaktöffnungsrichtung vorgespanntes Federelement (21) vorgesehen ist, das im Arbeitszustand der Heizeinrichtung in einen der Kontaktschließstellung entsprechenden Zustand gedrückt ist durch ein Betätigungselement (22), das sich mit einem Endabschnitt (23) mit definierter Erweichungstemperatur direkt an dem Heizelement (4) abstützt.
  2. Übertemperatursicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt (23) aus elektrisch nichtleitendem Material besteht, insbesondere aus Kunststoff.
  3. Übertemperatursicherung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt (23) der Außenkontur des Heizelementes (4) zur Erreichung eines flächigen Berührungskontaktes angepaßt ist.
  4. Übertemperatursicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt (23) aus faserverstärktem Kunststoff besteht, insbesondere aus glasfaserverstärktem, thermoplastischen Polyester.
  5. Übertemperatursicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt (23) eine Schmelztemperatur zwischen 210 °C und 240 °C, vorzugsweise von etwa 225 °C aufweist.
  6. Übertemperatursicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (22) vollständig aus dem Material des Endabschnittes (23) besteht.
  7. Übertemperatursicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (22) direkt an dem Federelement angreift.
  8. Übertemperatursicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (22) indirekt, vorzugsweise über ein Teil (19) der Kontaktmittel, an dem Federelement (21) angreift.
  9. Übertemperatursicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement als ein axial verschiebbarer, vorzugsweise im Isolierkörper (10) geführter, Stift (22) ausgebildet ist, an dessen sich an dem Heizelement (4) abstützenden Stirnseite der Endabschnitt (23) ausgebildet ist und dessen andere Stirnseite an dem Federelement (21) angreift.
  10. Übertemperatursicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement eine einseitig befestigte Blattfeder (21) aufweist, auf deren freies Ende das Betätigungselement (22) wirkt.
  11. Übertemperatursicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (21) im Arbeitszustand der Heizeinrichtung durch das Betätigungselement über die Kontaktschließstellung hinaus überspannt ist.
  12. Übertemperatursicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper (10) an der Außenseite eines mit einem vorzugsweise flachbandförmigen Heizelement (4) wendelförmig umwickelten Durchflußerhitzerrohres (2) angeordnet ist und das Betätigungselement (22), vorzugsweise der Kunststoffstift, durch Federkraft vorzugsweise einer Blattfeder mit seinem Endabschnitt (23) auf die Außenseite des Heizelementes (4) aufgedrückt ist.
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