EP0756302A2 - Nach dem Baukastenprinzip aufgebauter Temperaturwächter - Google Patents

Nach dem Baukastenprinzip aufgebauter Temperaturwächter Download PDF

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EP0756302A2
EP0756302A2 EP96106745A EP96106745A EP0756302A2 EP 0756302 A2 EP0756302 A2 EP 0756302A2 EP 96106745 A EP96106745 A EP 96106745A EP 96106745 A EP96106745 A EP 96106745A EP 0756302 A2 EP0756302 A2 EP 0756302A2
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EP
European Patent Office
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temperature monitor
bimetallic
switching mechanism
monitor according
component
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EP96106745A
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EP0756302A3 (de
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Michael Becher
Edwin Güttinger
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Thermik Geraetebau GmbH
Original Assignee
Thermik Geraetebau GmbH
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Publication of EP0756302A3 publication Critical patent/EP0756302A3/de
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    • H01H11/0006—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches for converting electric switches
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    • H01H1/50—Means for increasing contact pressure, preventing vibration of contacts, holding contacts together after engagement, or biasing contacts to the open position
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    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/14—Electrothermal mechanisms
    • H01H71/16—Electrothermal mechanisms with bimetal element
    • H01H71/164—Heating elements
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    • H01H81/00—Protective switches in which contacts are normally closed but are repeatedly opened and reclosed as long as a condition causing excess current persists, e.g. for current limiting
    • H01H81/02—Protective switches in which contacts are normally closed but are repeatedly opened and reclosed as long as a condition causing excess current persists, e.g. for current limiting electrothermally operated

Definitions

  • the present invention relates to a temperature monitor with a bimetallic switching mechanism that protects a consumer in the event of overtemperature.
  • Such temperature monitors are used to protect electrical consumers, for which purpose they are connected in series with the consumer, so that its operating current through the Temperature monitor flows.
  • the temperature monitor is in close thermal contact with the consumer to be monitored, so that it transmits its temperature to the bimetal switchgear. If the temperature of the consumer rises inadmissibly, the bimetallic switching mechanism opens and the current flow to the consumer is interrupted.
  • Such a temperature monitor is known from DE-OS-41 42 716.
  • the known temperature monitor comprises a bimetallic switching mechanism which opens in the event of overtemperature or overcurrent, to which a first heating resistor is connected in parallel and with which a second heating resistor is connected in series.
  • a further temperature monitor known from DE-OS-43 36 564 comprises a ceramic carrier plate provided with conductive and insulating coatings, on which an encapsulated bimetal switching mechanism is arranged, next to which a PTC thermistor module is seated, which is electrically connected in parallel with the bimetal switching mechanism and acts as the first heating resistor.
  • a thick-film resistor is also arranged on the ceramic carrier plate, which leads under the bimetal switchgear and is connected in series with it. However, the series resistor is not used to protect overcurrent, but to set the switching point.
  • the task of these known temperature monitors is to interrupt the flow of current through the electrical consumer when this consumer has an excessively high temperature, or possibly also when the current through the consumer has excessively high values.
  • the known temperature monitor is connected in series to the consumer, so that the temperature monitor is traversed by the current flowing through the consumer, the bimetal switchgear being closed at temperatures below the response temperature and / or at currents below the response current.
  • the operating current of the consumer flows through the series connected second heating resistor of a few ohms as well as through the closed contacts of the bimetallic switching mechanism that bridges the first heating resistor. If the temperature of the consumer now exceeds a predetermined limit value, the bimetallic switching mechanism that is in thermal contact with the consumer suddenly opens its contacts by a bimetallic snap disk snapping around inside the bimetallic switching mechanism. The current now flows through the heating resistor connected in series and via the second heating resistor, which has such a large resistance that the current is very much lower than the original operating current, so that the consumer is virtually switched off.
  • temperature monitor known from DE-OS-43 36 564 satisfies many functional requirements, it is disadvantageous that it has a relatively bulky and large construction, which is due in particular to the ceramic carrier plate.
  • temperature monitors of this type are usually made very small, for example they have a diameter of 10 mm and a height of 5 mm, which places extreme demands on the manufacturing accuracy and at the same time the need for simple, yet functionally reliable constructions justified.
  • a temperature monitor with self-holding is known by means of a heating resistor connected in parallel and a heating resistor integrated in a small space and connected in series, which ensures current monitoring.
  • the series resistor is arranged as an etched or stamped part or as a film printed with a resistor in the immediate vicinity and in thermal and electrical contact with the spring washer of the bimetal switching mechanism in such a way that it comes to rest in the bottom part of the housing.
  • the etched or stamped parts used here as heating resistors cannot be manufactured too precisely with regard to the resistance value and only for a small resistance range.
  • a temperature monitor constructed according to the modular principle with a bimetal switching mechanism which switches to protect a consumer in the event of overtemperature, and which is assigned to the bimetal switching mechanism first electrical component, which at least when the bimetal switchgear is open, lies in series between connections of the temperature monitor, and a second electrical component assigned to the bimetal switchgear, which, at least when the bimetal switchgear is closed, lies in series with the latter between the connections of the temperature monitor, the First component with a comparable mechanical structure as a heating resistor or as an insulator and / or the second component with a comparable mechanical structure is designed as a series resistor or as a short-circuit part, so that with the same mechanical structure, temperature monitors with pure overtemperature protection, with overtemperature protection and self-holding function, with overtemperature protection and current sensitivity or be provided with overtemperature protection, self-holding function and current sensitivity.
  • the object underlying the invention is completely achieved in this way.
  • the inventors have found that it is surprisingly possible, with a corresponding arrangement of the individual parts, to design them either as a resistance element or as a short-circuit part / insulator, so that two alternatives must be kept available for the components in question in order to assemble a total of four different temperature monitors to be able to.
  • the storage of various parts known from the prior art is thus avoided.
  • a housing accommodating the bimetallic switching mechanism which has a pot-like, electrically conductive lower part and an electrically conductive cover part which closes the latter and is connected to the lower part via insulation, the first component being between the cover part and the lower part is connected, the second component is arranged under the bimetallic switching mechanism at the bottom of the lower part, which is between the lower part and a contact surface is switched, and the bimetallic switching mechanism in the closed state connects the cover part to the contact surface.
  • the second component is a plate covering the bottom of the lower part, which is connected between the contact surface and the lower part, the plate either having an insulating carrier material on which a series resistor is arranged, which with the contact surface and is connected to the lower part, or even represents a short circuit between the contact surface and the lower part.
  • the contact surface is preferably formed on an electrically conductive ring which is arranged between the plate and the bimetallic switching mechanism.
  • the first component is a ring part on which the cover part rests and through the ring opening of which the bimetallic switching mechanism comes into contact with the cover part, the ring part preferably resting on an electrically conductive ring disk which is conductive with the Lower part is connected.
  • the ring part is either made of resistance material, preferably PTC material, or an insulator.
  • the bimetallic switching mechanism comprises a fixed switching contact carried by the cover part and an associated movable switching contact, which is carried by a spring washer which is movable by a bimetallic snap disk and is electrically connected to the latter, the spring washer preferably located on the contact surface supports and presses the movable switch contact against the fixed switch contact when the bimetal switchgear is in its closed state.
  • the advantage here is that first electrical insulation is achieved between the lower part on the one hand and the plate, the spring washer and the bimetallic snap disc on the other hand, this insulation also serving as a support for the electrically conductive washer, via which the ring part with the lower part in Connection came.
  • a temperature monitor which comprises a housing 12 which has a lower part 13 made of electrically conductive material and a cover part 14 also made of electrically conductive material, by means of which the lower part 13 is closed.
  • an insulating sleeve 15 is provided between the lower part 13 and the cover part 14, which overlaps the cover part 14 laterally and partially above.
  • An edge 16 of the lower part 13 projects over the insulating sleeve 15 and is crimped over in order to close the housing 12.
  • the cover part 14 is supported with its underside on a first electrical component 17 which is designed as a ring part 18.
  • the ring part 18 in turn rests on an electrically conductive ring disk 19 which is conductively connected to the lower part 13 at its edges.
  • the ring disk 19 is provided on its underside, which points away from the ring part 18, with an insulating layer 20, by means of which it rests on a tubular insulating part 21.
  • the insulating part 21 in turn is supported by a shoulder 22 on an electrically conductive ring 23, on the upper side of which a contact surface 24 is provided.
  • the ring 23 in turn rests on a second electrical component 25 in the form of a plate 26 which is arranged in the lower part 13 at the bottom 27 thereof.
  • the plate 26 has a plated-through hole 28, which establishes a conductive connection between the lower part 13 and the upper side 29 of the plate 26.
  • a bimetallic snap disk 34 is placed over the movable switching contact 32 and, in the switching state shown in FIG. 1, has a temperature below its switching temperature.
  • a strand 38 is provided on the cover part 14 as the first connection 37, while a further strand 40 is welded onto the edge 16 of the lower part 13 as a second connection 39.
  • the first electrical component 17 is connected between the cover part 14 and the lower part 13, a series circuit comprising the bimetallic switching mechanism 35 and the second electrical component 25 being arranged in parallel with this first electrical component, as is shown in the electrical equivalent circuit diagram 2 is indicated.
  • the temperature monitor 10 described so far is based on the modular principle in that both the first electrical component 17 and the second electrical component 25 can be constructed on the one hand as heating resistors, but on the other hand as an insulator / short-circuit part.
  • the ring part 18 can for example be an insulating part 41 or a PTC resistor 42.
  • the plate 26 can either be an electrical short-circuit part 43 or else a carrier part 44 on which an electrical series resistor R V is arranged.
  • This series resistor R V can, for example, run as a thick-film resistor on the upper side 29 and can be connected between the electrically conductive ring 23 and the plated-through hole 28.
  • temperature monitors 10 which are completely identical in terms of their mechanical properties, but which differ in their electrical properties, can thus be produced in a modular manner. If, for example, the component 17 is an insulating part 41 and the component 25 is a short-circuit part 43, the temperature monitor 10 fulfills a pure temperature monitoring function. If, on the other hand, the component 25 is equipped with a series resistor R V , the temperature monitor is current sensitive, the flowing current generates heat in the series resistor R V , which ensures that the bimetallic switching mechanism 35 opens when the current flow is too high.
  • the component 17 is designed as a holding resistor R H , the current flowing through this component 17 when the bimetal switch mechanism 35 is open ensures that sufficient heat is generated to keep the bimetal switch mechanism 35 open.
  • the resistance of the series circuit comprising the bimetallic switching mechanism 35 and the component 25 is very much lower than the resistance of the component 17, so that virtually no current flows through this component 17.

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Abstract

Ein nach dem Baukastenprinzip aufgebauter Temperaturwächter (10) umfaßt ein zum Schutz eines Verbrauchers bei Übertemperatur schaltendes Bimetall-Schaltwerk (35). Ferner ist ein dem Bimetall-Schaltwerk (35) zugeordnetes erstes elektrisches Bauteil (17) vorgesehen, das bei geöffnetem Bimetall-Schaltwerk (35) in Reihe zwischen Anschlüssen (37, 39) des Temperaturwächters (10) liegt. Ein dem Bimetall-Schaltwerk (35) zugeordnetes zweites elektrisches Bauteil (25) liegt zumindest bei geschlossenem Bimetall-Schaltwerk (35) in Reihe mit diesem zwischen den Anschlüssen (37, 39) des Temperaturwächters (10). Das erste Bauteil (17) ist dabei bei vergleichbarem mechanischem Aufbau als Heizwiderstand (RH) oder als Isolator (41) ausgebildet. Das zweite Bauteil (25) ist bei vergleichbarem mechanischem Aufbau als Vorwiderstand (RV) oder als Kurzschlußteil (43) ausgebildet, so daß bei gleichem mechanischem Aufbau Temperaturwächter mit reinem Übertemperaturschutz, mit Übertemperaturschutz und Selbsthaltefunktion, mit Übertemperaturschutz und Stromempfindlichkeit bzw. mit Übertemperaturschutz, Selbsthaltefunktion und Stromempfindlichkeit bereitgestellt werden. <IMAGE>

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Temperaturwächter mit einem zum Schutz eines Verbrauchers bei Übertemperatur schaltenden Bimetall-Schaltwerk.
  • Derartige Temperaturwächter werden zum Schutz elektrischer Verbraucher eingesetzt, wozu sie in Reihe mit dem Verbraucher geschaltet werden, so daß dessen Betriebsstrom durch den Temperaturwächter fließt. Der Temperaturwächter steht in engem thermischem Kontakt mit dem zu überwachenden Verbraucher, so daß dieser seine Temperatur an das Bimetall-Schaltwerk weitergibt. Erhöht sich die Temperatur des Verbrauchers unzulässig, so öffnet das Bimetall-Schaltwerk, und der Stromfluß zu dem Verbraucher ist unterbrochen.
  • Derartige Temperaturwächter sind aus der Praxis bekannt.
  • Ferner ist es bekannt, diese Temperaturwächter zusätzlich mit einer Selbsthaltefunktion und/oder einer Überstromempfindlichkeit auszurüsten.
  • Ein derartiger Temperaturwächter ist aus der DE-OS-41 42 716 bekannt.
  • Der bekannte Temperaturwächter umfaßt ein bei Übertemperatur oder Überstrom öffnendes Bimetall-Schaltwerk, zu dem ein erster Heizwiderstand parallel und mit dem ein zweiter Heizwiderstand in Reihe geschaltet ist.
  • Ein aus der DE-OS-43 36 564 bekannter weiterer Temperaturwächter umfaßt eine mit leitenden und isolierenden Beschichtungen versehene Keramikträgerplatte, auf der ein gekapseltes Bimetall-Schaltwerk angeordnet ist, neben dem ein Kaltleiterbaustein sitzt, der elektrisch parallel zu dem Bimetall-Schaltwerk geschaltet ist und als erster Heizwiderstand wirkt. Auf der Keramikträgerplatte ist weiter ein Dickschichtwiderstand angeordnet, der unter das Bimetall-Schaltwerk führt und mit diesem in Reihe geschaltet ist. Der Vorwiderstand dient hier jedoch nicht dem Schutz von Überstrom, sondern zur Einstellung des Schaltpunktes.
  • Aufgabe dieser bekannten Temperaturwächter ist es, den Stromfluß durch den elektrischen Verbraucher zu unterbrechen, wenn dieser Verbraucher eine zu hohe Temperatur aufweist, oder ggf. auch dann, wenn der Strom durch den Verbraucher zu hohe Werte aufweist. Zu diesem Zweck wird der bekannte Temperaturwächter in Reihe zu dem Verbraucher geschaltet, so daß der Temperaturwächter von dem durch den Verbraucher fließenden Strom durchflossen wird, wobei das Bimetall-Schaltwerk bei Temperaturen unterhalb der Ansprechtemperatur und/oder bei Strömen unterhalb des Ansprechstromes geschlossen ist.
  • Der Betriebsstrom des Verbrauchers fließt über den in Reihe geschalteten zweiten Heizwiderstand von einigen Ohm sowie über die geschlossenen Kontakte des Bimetall-Schaltwerkes, das den ersten Heizwiderstand überbrückt. Überschreitet die Temperatur des Verbrauchers jetzt einen vorgegebenen Grenzwert, so öffnet das in thermischem Kontakt mit dem Verbraucher stehende Bimetall-Schaltwerk plötzlich seine Kontakte, indem eine Bimetall-Schnappscheibe im Inneren des Bimetall-Schaltwerkes umspringt. Der Strom fließt nunmehr über den in Reihe geschalteten Heizwiderstand sowie über den zweiten Heizwiderstand, der einen so großen Widerstand aufweist, daß der Strom sehr viel geringer ist als der ursprüngliche Betriebsstrom, so daß der Verbraucher quasi abgeschaltet ist. Infolge der Kaltleitercharakteristik des zweiten Heizwiderstandes bei dem Temperaturwächter aus der DE-OS-43 36 564 geht der Strom mit der Aufheizung dieses Heizwiderstandes weiter zurück. Durch die Wärmestrahlung und/oder -leitung von diesem Heizwiderstand wird die Bimetall-Schnappscheibe weiter so aufgeheizt, daß sie selbsthaltend in ihrer Stellung mit geöffneten Kontakten verbleibt. Auf diese Weise wird verhindert, daß bei einer Abkühlung des infolge von Übertemperatur abgeschalteten Verbrauchers eine automatische Widereinschaltung erfolgt, was zu einem sogenannten Kontaktflattern mit periodischem Wiederein- und Wiederausschalten führen könnte und in der Regel unerwünscht ist.
  • Erreicht dagegen nicht die Temperatur sondern der Strom durch den Verbraucher und damit durch das Bimetall-Schaltwerk einen vorgegebenen Grenzwert, so heizt sich der in Reihe geschaltete Heizwiderstand gemäß der Beschreibung der DE-OS-41 42 716 so weit auf, daß das Schaltwerk schließlich seine Ansprechtemperatur erreicht und öffnet. Die Selbsthaltung erfolgt in diesem Falle auf die gleiche Weise, wie es oben bereits beschrieben wurde.
  • Obwohl der aus der DE-OS-43 36 564 bekannte Temperaturwächter funktionell vielen Erfordernissen genügt, ist es von Nachteil, daß er eine relativ sperrige und große Bauweise aufweist, die insbesondere auf die Keramik-Trägerplatte zurückzuführen ist. Aus Gründen der Unterbringung und der Wärmekapazität werden derartige Temperaturwächter nämlich in der Regel sehr klein ausgeführt, sie haben bspw. einen Durchmesser von 10 mm und eine Höhe von 5 mm, was extreme Anforderungen an die Fertigungsgenauigkeit stellt und zugleich die Notwendigkeit einfacher und dabei funktionssicherer Konstruktionen begründet.
  • Aus der gattungsbildenden DE-OS-41 42 716 ist in derartiger Miniaturausführung ein Temperaturwächter mit Selbsthaltung durch parallel geschalteten Heizwiderstand und auf kleinstem Raum integriertem, in Reihe geschaltetem Heizwiderstand bekannt, der für eine Stromüberwachung sorgt. Der Vorwiderstand ist als Ätz- oder Stanzteil bzw. als mit einem Widerstand bedruckte Folie in unmittelbarer Nähe sowie in thermischem und elektrischem Kontakt mit der Federscheibe des Bimetall-Schaltwerkes derart angeordnet, daß er unten im Bodenteil des Gehäuses zum Liegen kommt.
  • Neben dem aufwendigen Zusammenbau des bekannten Temperaturwächters ist weiter von Nachteil, daß die hier als Heizwiderstände verwendeten Ätz- oder Stanzteile hinsichtlich des Widerstandswertes nicht allzu genau und nur für einen kleinen Widerstandsbereich gefertigt werden können. Es ist ein zusätzliches Isolierbauteil zwischen dem Gehäuseboden und dem Heizwiderstand und aus Gründen der Widerstandseinstellung meistens ein zusätzlicher, außen aufgesetzter weiterer hochohmiger Widerstand in Reihe zu dem erwähnten Vorwiderstand erforderlich, was insgesamt den Fertigungsaufwand und auch die Außenabmessungen vergrößert.
  • Für alle diese bekannten Temperaturwächter sind unterschiedliche Konstruktionen bekannt, die dem jeweils speziellen Anwendungsgebiet sowie dem speziellen Schaltverhalten Rechnung tragen. Dies führt jedoch dazu, daß für verschiedene Temperaturwächter verschiedene Bauteile erforderlich sind, so daß bei dem Hersteller insgesamt eine große Lagerhaltung verschiedenster Teile erforderlich ist.
  • Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben nun erkannt, daß dieses Problem insbesondere daraus resultiert, daß für die unterschiedlichen Funktionsweisen der Temperaturwächter jeweils neue derartige Temperaturwächter konstruiert wurden.
  • Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Temperaturwächter zu schaffen, der diese Nachteile nicht aufweist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen nach dem Baukastenprinzip aufgebauten Temperaturwächter mit einem zum Schutz eines Verbrauchers bei Übertemperatur schaltenden Bimetall-Schaltwerk, einem dem Bimetall-Schaltwerk zugeordneten ersten elektrischen Bauteil, das zumindest bei geöffnetem Bimetall-Schaltwerk in Reihe zwischen Anschlüssen des Temperaturwächters liegt, und einem dem Bimetall-Schaltwerk zugeordneten zweiten elektrischen Bauteil, das zumindest bei geschlossenem Bimetall-Schaltwerk in Reihe mit diesem zwischen den Anschlüssen des Temperaturwächters liegt, wobei das erste Bauteil bei vergleichbarem mechanischem Aufbau als Heizwiderstand oder als Isolator und/oder das zweite Bauteil bei vergleichbarem mechanischem Aufbau als Vorwiderstand oder als Kurzschlußteil ausgebildet ist, so daß bei gleichem mechanischem Aufbau Temperaturwächter mit reinem Übertemperaturschutz, mit Übertemperaturschutz und Selbsthaltefunktion, mit Übertemperaturschutz und Stromempfindlichkeit bzw. mit Übertemperaturschutz, Selbsthaltefunktion und Stromempfindlichkeit bereitgestellt werden.
  • Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst. Die Erfinder haben nämlich gefunden, daß es überraschenderweise bei entsprechender Anordnung der einzelnen Teile möglich ist, diese jeweils entweder als Widerstandselement oder aber als Kurzschlußteil/Isolator auszubilden, so daß für die betreffenden Bauteile jeweils zwei Alternativen bereitgehalten werden müssen, um insgesamt vier verschiedene Temperaturwächter zusammenbauen zu können. Die aus dem Stand der Technik bekannte Lagerhaltung verschiedenster Teile wird damit vermieden.
  • Dabei ist es dann bevorzugt, wenn ein das Bimetall-Schaltwerk aufnehmendes Gehäuse vorgesehen ist, das ein topfartiges, elektrisch leitendes Unterteil sowie ein dieses verschließendes, elektrisch leitendes Deckelteil aufweist, das mit dem Unterteil über eine Isolation verbunden ist, wobei das erste Bauteil zwischen Deckelteil und Unterteil geschaltet ist, unter dem Bimetall-Schaltwerk am Boden des Unterteiles das zweite Bauteil angeordnet ist, das zwischen das Unterteil und eine Kontaktfläche geschaltet ist, und das Bimetall-Schaltwerk im geschlossenen Zustand das Deckelteil mit der Kontaktfläche verbindet.
  • Diese Maßnahme ist unter konstruktiven Gesichtspunkten von Vorteil, denn es wird ein äußerst druckfestes Gehäuse aus elektrisch leitfähigem Unterteil und Deckelteil gebildet, das das Bimetall-Schaltwerk vollständig einkapselt, so daß dieses in an sich bekannter Weise vor äußeren Einflüssen geschützt wird. Weiter ist von Vorteil, daß sich der Zusammenbau des neuen Temperaturwächters sehr einfach gestaltet, in das Unterteil müssen nämlich nur nacheinander zunächst das zweite Bauteil, dann das Bimetall-Schaltwerk, dann das erste Bauteil und schließlich unter Zwischenlage einer Isolation das Deckelteil eingebracht werden, wobei während des Einlegens noch für die elektrischen Verbindungen zwischen den einzelnen Teilen zu sorgen ist.
  • Dabei ist es dann bevorzugt, wenn das zweite Bauteil eine den Boden des Unterteiles bedeckende Platte ist, die zwischen die Kontaktfläche und das Unterteil geschaltet ist, wobei die Platte entweder ein isolierendes Trägermaterial aufweist, auf dem ein Vorwiderstand angeordnet ist, der mit der Kontaktfläche und dem Unterteil verbunden ist, oder aber selbst einen Kurzschluß zwischen der Kontaktfläche und dem Unterteil darstellt. Die Kontaktfläche ist dabei bevorzugtermaßen an einem elektrisch leitenden Ring ausgebildet, der zwischen der Platte und dem Bimetall-Schaltwerk angeordnet ist.
  • Auch diese Maßnahmen sind konstruktiv und beim Zusammenbau von Vorteil, denn lediglich durch Einlegen der Platte in das Unterteil und durch Auflegen des elektrisch leitenden Ringes wird entweder ein Vorwiderstand oder ein Kurzschluß zwischen der Kontaktfläche und dem Unterteil hergestellt, weitere Verbindungsmaßnahmen sind nicht erforderlich.
  • Dabei ist es auch bevorzugt, wenn das erste Bauteil ein Ringteil ist, auf dem das Deckelteil aufliegt und durch dessen Ringöffnung hindurch das Bimetall-Schaltwerk mit dem Deckelteil in Verbindung gelangt, wobei das Ringteil vorzugsweise auf einer elektrisch leitenden Ringscheibe aufliegt, die leitend mit dem Unterteil verbunden ist. Das Ringteil ist dabei entweder aus Widerstandsmaterial, vorzugsweise aus PTC-Material gefertigt, oder aber ein Isolator.
  • Auch diese Maßnahme ist konstruktiv und beim Zusammenbau von Vorteil, denn nach dem Einlegen des Bimetall-Schaltwerkes müssen lediglich zunächst die elektrisch leitende Ringscheibe und dann das Ringteil selbst in das Unterteil eingelegt werden, woraufhin das Deckelteil auf das Ringteil aufgelegt wird. Die elektrische Verbindung zwischen den einzelnen Teilen ergibt sich allein schon durch die Auflage und durch das Verschließen des Unterteiles mittels des Deckelteiles.
  • Insgesamt ist es bevorzugt, wenn das Bimetall-Schaltwerk einen von dem Deckelteil getragenen festen Schaltkontakt und einen zugeordneten beweglichen Schaltkontakt umfaßt, der von einer durch eine Bimetall-Schnappscheibe bewegbaren Federscheibe getragen und mit dieser elektrisch verbunden ist, wobei sich die Federscheibe vorzugsweise auf der Kontaktfläche abstützt und den beweglichen Schaltkontakt gegen den festen Schaltkontakt drückt, wenn sich das Bimetall-Schaltwerk in seinem geschlossenen Zustand befindet.
  • Auch diese Maßnahme ist konstruktiv und beim Zusammenbau von Vorteil, denn nach dem Einlegen der Platte und des elektrisch leitenden Ringes wird zunächst auf diesen Ring die Federscheibe mit davon getragenem beweglichem Schaltkontakt aufgelegt. Dann wird die Bimetall-Schnappscheibe über das Kontaktteil gestülpt, woraufhin die elektrisch leitende Ringscheibe eingelegt wird, auf der dann das Ringteil und auf diesem dann das Deckelteil zu liegen kommt.
  • In einer Weiterbildung ist es dann noch bevorzugt, wenn in dem Unterteil ein rohrförmiges Isolierteil vorgesehen ist, auf dem sich die elektrisch leitende Ringscheibe abstützt.
  • Hier ist von Vorteil, daß zunächst eine elektrische Isolation zwischen einerseits dem Unterteil und andererseits der Platte, der Federscheibe sowie der Bimetall-Schnappscheibe erreicht wird, wobei diese Isolation gleichzeitig als Auflage für die elektrisch leitende Ringscheibe dient, über die das Ringteil mit dem Unterteil in Verbindung gelangt.
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.
  • Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den jeweils angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kominationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen Axialschnitt durch den neuen Temperaturwächter; und
    Fig. 2
    ein elektrisches Ersatzschaltbild des Temperaturwächters aus Fig. 1.
  • In Fig. 1 ist mit 10 ein Temperaturwächter bezeichnet, der ein Gehäuse 12 umfaßt, das ein aus elektrisch leitfähigem Material gefertigtes Unterteil 13 sowie ein ebenfalls aus elektrisch leitfähigem Material gefertigtes Deckelteil 14 aufweist, durch das das Unterteil 13 verschlossen wird. Zu diesem Zweck ist zwischen dem Unterteil 13 und dem Deckelteil 14 eine Isoliermanschette 15 vorgesehen, die das Deckelteil 14 seitlich und teilweise oberhalb übergreift. Über die Isoliermanschette 15 steht ein Rand 16 des Unterteiles 13 über, der umgecrimpt wird, um das Gehäuse 12 zu verschließen.
  • Das Deckelteil 14 stützt sich dabei mit seiner Unterseite auf einem ersten elektrischen Bauteil 17 auf, das als Ringteil 18 ausgebildet ist. Das Ringteil 18 wiederum liegt auf einer elektrisch leitenden Ringscheibe 19 auf, die an ihren Rändern leitend mit dem Unterteil 13 verbunden ist.
  • Die Ringscheibe 19 ist an ihrer von dem Ringteil 18 wegweisenden Unterseite mit einem Isolierschicht 20 versehen, über die sie auf einem rohrförmigen Isolierteil 21 aufliegt. Das Isolierteil 21 wiederum stützt sich mit einer Schulter 22 auf einem elektrisch leitenden Ring 23 ab, an dessen Oberseite eine Kontaktfläche 24 vorgesehen ist.
  • Der Ring 23 wiederum liegt auf einem zweiten elektrischen Bauteil 25 in Form einer Platte 26 auf, die in dem Unterteil 13 an dessen Boden 27 angeordnet ist. Die Platte 26 weist eine Durchkontaktierung 28 auf, die eine leitende Verbindung zwischen dem Unterteil 13 und der Oberseite 29 der Platte 26 herstellt.
  • Auf der Kontaktfläche 24 sitzt eine konvexe Federscheibe 31, die einen beweglichen Schaltkontakt 32 trägt, der durch das Ringteil 18 hindurch mit einem festen Schaltkontakt 33 zusammenwirkt, der an dem Deckelteil 14 angeordnet ist. Über den beweglichen Schaltkontakt 32 ist eine Bimetall-Schnappscheibe 34 gestülpt, die in dem in Fig. 1 gezeigten Schaltzustand eine Temperatur unterhalb ihrer Schalttemperatur aufweist.
  • Federscheibe 31, beweglicher Schaltkontakt 32, fester Schaltkontakt 33 sowie Bimetall-Schnappscheibe 34 bilden zusammen ein Bimetall-Schaltwerk 35, das in dem gezeigten Zustand in Fig. 1 eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Deckelteil 14 und der Kontaktfläche 24 herstellt. Wenn sich die Temperatur der Bimetall-Schnappscheibe 34 über die Schalttemperatur hinaus erhöht, so schnappt die Bimetall-Schnappscheibe plötzlich von der gezeigten konvexen in eine konkave Form um, woraufhin sie sich mit ihrem äußeren Rand jetzt an der Isolierschicht 20 abstützt und den beweglichen Schaltkontakt gegen die Kraft der Federscheibe 31 von dem festen Schaltkontakt 33 abhebt, so daß die soeben besprochene elektrische Verbindung zwischen dem Deckelteil 14 und der Kontaktfläche 24 geöffnet wird.
  • Es sei noch bemerkt, daß an dem Deckelteil 14 als erster Anschluß 37 eine Litze 38 vorgesehen ist, während an dem Rand 16 des Unterteiles 13 als zweiter Anschluß 39 eine weitere Litze 40 angeschweißt ist.
  • Aufgrund der gewählten Konstruktion ist das erste elektrische Bauteil 17 zwischen das Deckelteil 14 und das Unterteil 13 geschaltet, wobei parallel zu diesem ersten elektrischen Bauteil eine Reihenschaltung aus dem Bimetall-Schaltwerk 35 sowie dem zweiten elektrischen Bauteil 25 angeordnet ist, wie dies in dem elektrischen Ersatzschaltbild der Fig. 2 angedeutet ist.
  • Der insoweit beschriebene Temperaturwächter 10 ist insofern nach dem Baukastenprinzip aufgebaut, als sowohl das erste elektrische Bauteil 17 wie auch das zweite elektrische Bauteil 25 einerseits als Heizwiderstände, andererseits aber als Isolator/Kurzschlußteil aufgebaut sein können. Das Ringteil 18 kann bspw. ein Isolierteil 41 oder aber ein PTC-Widerstand 42 sein. Genauso kann die Platte 26 entweder ein elektrisches Kurzschlußteil 43 oder aber ein Trägerteil 44 sein, auf dem ein elektrischer Vorwiderstand RV angeordnet ist. Dieser Vorwiderstand RV kann bspw. als Dickschichtwiderstand auf der Oberseite 29 verlaufen und zwischen den elektrisch leitenden Ring 23 sowie die Durchkontaktierung 28 geschaltet sein.
  • Je nach Wahl der Eigenschaften der Bauteile 17, 25 lassen sich somit auf modulare Weise im mechanischen Aufbau völlig identische, von ihren elektrischen Eigenschaften her jedoch unterschiedliche Temperaturwächter 10 herstellen. Wenn z.B. das Bauteil 17 ein Isolierteil 41 ist und das Bauteil 25 ein Kurzschlußteil 43 ist, so erfüllt der Temperaturwächter 10 eine reine Temperaturüberwachungsfunktion. Ist dagegen das Bauteil 25 mit einem Vorwiderstand RV ausgerüstet, so ist der Temperaturwächter stromempfindlich, der fließende Strom erzeugt in dem Vorwiderstand RV Wärme, die bei zu hohem Stromfluß dafür sorgt, daß das Bimetall-Schaltwerk 35 öffnet.
  • Wenn das Bauteil 17 als Haltewiderstand RH ausgebildet ist, so sorgt der durch dieses Bauteil 17 fließende Strom bei geöffnetem Bimetall-Schaltwerk 35 dafür, daß ausreichende Wärme erzeugt wird, um das Bimetall-Schaltwerk 35 geöffnet zu halten. Bei geschlossenem Bimetall-Schaltwerk 35 ist der Widerstand der Reihenschaltung aus Bimetall-Schaltwerk 35 sowie Bauteil 25 sehr viel geringer als der Widerstand des Bauteiles 17, so daß quasi kein Strom durch dieses Bauteil 17 fließt.

Claims (13)

  1. Nach dem Baukastenprinzip aufgebauter Temperaturwächter (10) mit einem zum Schutz eines Verbrauchers bei Überstrom schaltenden Bimetall-Schaltwerk (35), einem dem Bimetall-Schaltwerk (35) zugeordneten ersten elektrischen Bauteil (17), das zumindest bei geöffnetem Bimetall-Schaltwerk (35) in Reihe zwischen Anschlüssen (37, 39) des Temperaturwächters (10) liegt, und einem dem Bimetall-Schaltwerk (35) zugeordneten zweiten elektrischen Bauteil (25), das zumindest bei geschlossenem Bimetall-Schaltwerk (35) in Reihe mit diesem zwischen den Anschlüssen (37, 39) des Temperaturwächters (10) liegt, wobei das erste Bauteil (17) bei vergleichbarem mechanischem Aufbau als Heizwiderstand (42) oder als Isolator (41) und/oder das zweite Bauteil (25) bei vergleichbarem mechanischem Aufbau als Vorwiderstand (RV) oder als Kurzschlußteil (43) ausgebildet ist, so daß bei gleichem mechanischem Aufbau Temperaturwächter (10) mit reinem Übertemperaturschutz, mit Übertemperaturschutz und Selbsthaltefunktion, mit Übertemperaturschutz und Stromempfindlichkeit bzw. mit Übertemperaturschutz, Selbsthaltefunktion und Stromempfindlichkeit bereitgestellt werden.
  2. Temperaturwächter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein das Bimetall-Schaltwerk (35) aufnehmendes Gehäuse (12) vorgesehen ist, das ein topfartiges, elektrisch leitendes Unterteil (13) sowie ein dieses verschließendes, elektrisch leitendes Deckelteil (14) aufweist, das mit dem Unterteil über eine Isolation (15) verbunden ist, wobei das erste Bauteil (17) zwischen Deckelteil (14) und Unterteil (13) geschaltet ist, unter dem Bimetall-Schaltwerk (35) am Boden (27) des Unterteiles (13) das zweite Bauteil (25) angeordnet ist, das zwischen das Unterteil (13) und eine Kontaktfläche (24) geschaltet ist, und das Bimetall-Schaltwerk (35) im geschlossenen Zustand das Deckelteil (14) mit der Kontaktfläche (24) verbindet.
  3. Temperaturwächter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Bauteil (25) eine den Boden (27) des Unterteiles (13) bedeckende Platte (26) ist, die zwischen die Kontaktfläche (24) und das Unterteil (13) geschaltet ist.
  4. Temperaturwächter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Bauteil (17) ein Ringteil (18) ist, auf dem das Deckelteil (14) aufliegt und durch dessen Ringöffnung hindurch das Bimetall-Schaltwerk (35) mit dem Deckelteil (14) in Verbindung gelangt.
  5. Temperaturwächter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringteil (18) auf einer elektrisch leitenden Ringscheibe (19) aufliegt, die leitend mit dem Unterteil (13) verbunden ist.
  6. Temperaturwächter nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Bimetall-Schaltwerk (35) einen von dem Deckelteil (14) getragenen festen Schaltkontakt (33) und einen zugeordneten beweglichen Schaltkontakt (32) umfaßt, der von einer durch eine Bimetall-Schnappscheibe (34) bewegbaren Federscheibe (31) getragen und mit dieser elektrisch verbunden ist.
  7. Temperaturwächter nach den Ansprüchen 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Federscheibe (31) auf der Kontaktfläche (24) abstützt und den beweglichen Schaltkontakt (32) gegen den festen Schaltkontakt (33) drückt, wenn sich das Bimetall-Schaltwerk (35) in seinem geschlossenen Zustand befindet.
  8. Temperaturwächter nach Anspruch 3 und einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (26) ein isolierendes Trägerteil (44) aufweist, auf dem ein Vorwiderstand (RV) angeordnet ist, der mit der Kontaktfläche (24) und dem Unterteil (13) verbunden ist.
  9. Temperaturwächter nach Anspruch 3 und einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (26) selbst einen Kurzschluß zwischen der Kontaktfläche (24) und dem Unterteil (13) darstellt.
  10. Temperaturwächter nach Anspruch 4 und einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringteil (18) aus Widerstandsmaterial, vorzugsweise aus PTC-Material (42) gefertigt ist.
  11. Temperaturwächter nach Anspruch 4 und einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringteil (18) ein Isolierteil (41) ist.
  12. Temperaturwächter nach Anspruch 2 und einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche (24) an einem elektrisch leitenden Ring (23) ausgebildet ist, der zwischen dem Bimetall-Schaltwerk (35) und der Platte (26) angeordnet ist.
  13. Temperaturwächter nach Anspruch 5 und einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Unterteil (13) ein rohrförmiges Isolierteil (21) vorgesehen ist, auf dem sich die elektrisch leitende Ringscheibe (19) abstützt.
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