EP1408524A1 - Thermische Schmelzsicherung für eine Heizeinrichtung und Heizeinrichtung - Google Patents

Thermische Schmelzsicherung für eine Heizeinrichtung und Heizeinrichtung Download PDF

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EP1408524A1
EP1408524A1 EP03020988A EP03020988A EP1408524A1 EP 1408524 A1 EP1408524 A1 EP 1408524A1 EP 03020988 A EP03020988 A EP 03020988A EP 03020988 A EP03020988 A EP 03020988A EP 1408524 A1 EP1408524 A1 EP 1408524A1
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EP
European Patent Office
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connecting bridge
contacts
heating device
heating
heating element
Prior art date
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EP03020988A
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English (en)
French (fr)
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EP1408524B1 (de
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Volker Block
Jürgen De Marco
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EGO Elektro Geratebau GmbH
Original Assignee
EGO Elektro Geratebau GmbH
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Publication date
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Publication of EP1408524B1 publication Critical patent/EP1408524B1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B1/00—Details of electric heating devices
    • H05B1/02—Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
    • H05B1/0202—Switches
    • H05B1/0205—Switches using a fusible material
    • 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
    • H01H37/761—Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material with a fusible element forming part of the switched circuit

Definitions

  • the invention relates to a safety device for a heating device with the features of the preamble of claim 1 and a Heating device with such a safety device.
  • the present invention has for its object a safety device for a heating device and one provided with it To create a heater with which the problems of the prior art Technology can be avoided, especially one that responds very quickly Safety device for thermal protection of a Heating device can be created.
  • the safety device has two contacts and a connecting bridge, the connecting bridge being electrical is conductive and a connection of the heating device to a power or Energy supply forms. Furthermore, the connecting bridge is on the two contacts mechanically and electrically attached. Fasteners are provided for this purpose, their fastening or Fastening effect above or when a certain limit is exceeded Temperature dissolves.
  • the safety device is also on the heating device arranged that the fasteners and / or the connecting bridge have a heat-conducting connection with the heating device. It is further provided according to the invention that the connecting bridge held in this way by the fastening means on the contacts will prevent gravity from moving away. This means that the connecting bridge is only secured by the attachment is held to the contacts with the fastening means. triggers If one or both of the attachments are open, the connecting bridge moves away from the contacts or falls off. This can achieved that no separate force, such as spring force, needs to be provided. It will be the existing one Gravity, which also acts on such a connecting bridge, be sufficient Utzt.
  • Such a safety device for a Heating device can be used, the so-called “overhead installation” is mounted. This means that below the facility the Security device is present and due to this arrangement Connection bridge easily from the contacts and thus from the heater can drop out or come off.
  • the fasteners can be different. For example it is possible to use a solder or tin.
  • the contacts, in particular also the connecting bridge can be metallic or metal parts or also have ceramic components. So soldering is special advantageously possible.
  • the fasteners from the Combination of the contacts with a solder exist. It is further possible to use a conductive adhesive that works on a particular Temperature dissolves or at least softens.
  • the connecting bridge consist of or have a metal part. It can be provided that the connecting bridge between the Connections with the contacts to the outside is insulated. Such Insulation should be temperature resistant.
  • Ceramic and glass coatings are some examples. Except for the Areas of the connecting bridge directly assigned to the contacts cover their entire surface. It is also possible to use the connecting bridge trained ceramic or with ceramic parts manufacture. So it can be isolating itself.
  • Movement due to gravity can be essentially one vertically downward fall of the connecting bridge his.
  • the connecting bridge when loosening the fasteners on the contacts has a tilting moment with respect to at least one contact.
  • a tilting moment arises in relation to both contacts, so that when the connection is released, the connecting bridge solves even stronger and faster with this tipping moment. So it interrupts the electrical connection even faster and thus the Power supply. This is especially the case when fixing with solder from Advantage.
  • the connection bridge can be tipped here reliably disconnect the connection.
  • the center of gravity of the connecting bridge outside the line connecting the two Contacts. This is how a tilting moment is built up.
  • the advantage is Center of gravity in a horizontal direction outside and to the side such a connecting line.
  • a possible form for a connecting bridge is a single or multiple spiral U shape. With such a U-shape, with an attachment to the two free ends takes place, an aforementioned tilting moment can also advantageously be generated become.
  • a heating device for combination with a aforementioned safety device can have a support and a heating element.
  • the safety device can be used as intended be arranged thereon such that the fastening means and / or the connecting bridge in a thermally conductive connection stand with the heater.
  • a thermally conductive Connect to the heating element itself can be used as intended be arranged thereon such that the fastening means and / or the connecting bridge in a thermally conductive connection stand with the heater.
  • a thermally conductive Connect to the heating element itself can be used as intended be arranged thereon such that the fastening means and / or the connecting bridge in a thermally conductive connection stand with the heater.
  • a thermally conductive Connect to the heating element itself.
  • the securing device can be fastened to the carrier, preferably with the smallest possible distance.
  • a manageable unit provided.
  • the security device especially with the Connecting bridge, seen in the direction of gravity below the heating device or the heating element.
  • the connecting bridge can be provided in the direction of gravity seen deeper than the contacts or below the contacts to arrange.
  • the contacts can be flat and essentially run in a horizontal plane.
  • the Contact surface run in a horizontal plane. It is also possible also the connecting bridge essentially in a horizontal Level.
  • the heating device can be designed such that the heating element is arranged on a flat support of the heating device. Contacts for the heating element can be found on the underside of the heating device be provided.
  • the term bottom refers to the later installation position of the heating device.
  • the heating element can on the one hand be provided on the top of the carrier. Here are Vias possible.
  • the heating element on the is advantageous Bottom arranged. This is for example with kettles like has previously been performed, often the case.
  • the heating element can be insulated from the outside. Furthermore, can be provided be that the heating element and the connecting bridge cross or overlap. There should be insulation in between be arranged.
  • the insulation is advantageously flat, the surface should be at least as large as that of the connecting bridge or like the projection of the connecting bridge onto the heating element.
  • the Insulation is also advantageously applied firmly to the heating element, for example as one of the aforementioned ceramic or glass coatings.
  • a particularly preferred one Possibility is a thick layer on an insulating carrier.
  • the insulation can be achieved by a glass or ceramic surface become.
  • connections to the contacts as resistance, for example as Resistance tracks. This can cause the heater to operate normally already preheating the attachment to the contacts become. Such a safety device can open faster react to overheating.
  • the connecting bridge as a resistor train. It can advantageously have a certain temperature coefficient of resistance have such that they too ensures preheating of the fastening.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a heating device according to the invention 11 shown in section. This is just like the other figures Drawing to understand schematically and is intended to serve the principle of the invention to explain in different versions.
  • a ceramic carrier 12 has a plurality of heating conductors on its upper side 16 13 on.
  • the heating conductor 13 can run in any path as it is known per se from the prior art. For example, you can be applied in thick film technology.
  • the heating conductor 13 and a the surrounding area of the top 16 of the ceramic carrier 12 is with insulation 14. This can be a layer of glass, for example or the like.
  • the insulation 14 of the heating conductor 13 has the top The advantage that electrical insulation is ensured on the one hand.
  • the insulation 14 can also be used in a Heating device 11 in a kettle or similar device, which directly in with food or other media Can come into contact, shield the heating conductor 13.
  • a fuse 18 On an underside 17 of the ceramic carrier 12 is a fuse 18, in in this case a thermal fuse according to the present invention, appropriate.
  • the fuse 18 has two spaced solder contacts 19, which are applied to the underside 17.
  • the solder contacts 19 in turn have contact leads 20.
  • the electrical line over the contact lead 20 should be secured with the fuse 18 and be interrupted in an emergency.
  • a connecting bridge 22 is provided on the solder contacts 19. This is soldered to the solder contacts 19 with solder. It connects the Contact leads 20.
  • the connecting bridge is in a very simple design 22 made of conductive, in particular easily solderable, metal manufactured.
  • the heating device 11 or the ceramic carrier 12 become too hot, for example due to excessive power consumption of the heating plate 13 or for example, boiling empty a kettle with insufficient Heat dissipation, so also the solder contacts 19. To for this purpose, as shown in Fig. 1, they can be directly opposite a heating conductor 13 and only separated by the ceramic support 12.
  • the heating of the solder contacts 19 causes a certain amount a softening of the solder with which the connecting bridge 22 is fastened is.
  • the connecting bridge can then be used with the solder softened 22 pulled down by gravity, i.e. from the solder contacts 19 away. If the contact leads 20 in the Energy supply for the heating conductor 13 are, the heating conductor of separated from the energy supply. This corresponds to the basic principle a thermal fuse with interruption.
  • the heating device 11 approximately as in FIG 1 is installed.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of the invention with a heating device 111 shown. This can also on an underside 117 of an insulating Carrier are arranged.
  • the illustration in Fig. 2 is one Top view, for example from below.
  • An elongated heating conductor 113 is provided. This is on his right end via a connection field 125 with a contact lead 120 connected. This lower contact lead 120 opens into a solder contact 119. Another solder contact is on the other side of the heating conductor 113 119 arranged in the form of a field. This is again with one Contact lead 120 connected, which for example to a power supply is led.
  • solder contacts 119 122 There is a connecting bridge between the solder contacts 119 122. It is advantageously soldered to the solder contacts 119, as before has been described. Alternatively, gluing would be possible.
  • solder with a precisely defined melting point is preferred as the solder used. This melting point or a resulting softening result in connection with the weight of the connecting bridge or their necessary holding force in the installed state Tripping temperature of the fuse used as a thermal fuse 18th
  • the heating conductor 113 can be supplied with electrical energy. Since the connecting bridge 122 crosses the heating conductor 113, there is in between an insulating layer 124 is provided.
  • it can be glass or ceramic.
  • a connecting bridge 122 can also be used, at least in the area in which they are Heating conductor 113 bridges, is itself electrically isolated.
  • a simple connection bridge Metal piece can be used. It is also possible to use an electric conductive material with a precisely defined or desired Select conductivity. This can have the consequence that the Current flow for energy supply to the heating conductor via the connecting bridge the connecting bridge has already been preheated to a certain temperature becomes. This temperature then prevails approximately at the Solder contacts. This allows the fuse to trip even faster with preheated solder and faster reaching of the softening point can be achieved.
  • FIG. 4 is a third embodiment of a heating device according to the invention 211 shown with a fuse 218.
  • heating conductors 213 intended. While the explanations according to Figures 1 to 3 each provide the connecting bridge in the supply line to the heating conductor, can with this version the fuse or the connection to Bridge can be provided in the course of the heating conductor itself. This would be with simple modification also in the embodiments according to the figures 1 to 3 possible.
  • connection fields 225 The ends of the heating conductors 213 are connected to connection fields 225. These are in turn connected to solder contacts 219 via contact lead 220 connected or made in one piece. At the solder contacts 219 attached a connecting bridge 222 by solder.
  • This special embodiment of the connecting bridge 222 is approximately reversed U-shaped. Legs 228 extend from a base 227. The Ends of the legs 228, opposite the base 227 are with the Solder contacts 219 soldered. Taking into account that the device 4 is installed upside down, ie with the underside 217 downwards, the following advantages result from such a training of Connection bridge 222.
  • solder that connects the connecting bridge 222 to the solder contacts 219 connects, soft, in principle it dissolves and does not become absolutely liquid, but at least viscous. However, this still means not automatically that the connecting bridge by gravity drops.
  • the adhesive force of the softened liquid solder can do this, similar to what would be the case with a drop of water.
  • a straight connecting bridge 122 as shown, for example, in FIG. 2 if it is not difficult enough, it could still be sent to the Adhere solder contacts 119. It would even be about the liquid solder given the electrical connection.
  • connection bridge As an alternative to a U-shaped connection bridge, for example can be provided that this is simple on one side passed over the line between the solder contacts. It so it almost depends on the center of gravity of the connecting bridge lies outside the connecting line between the solder contacts.
  • Design options can be the carrier 12, the type and Form of the heating conductor 13, the type of electrical interconnection with the fuse 18, the solder contacts 19 and the shape of the connecting bridge 22 and their connection to the solder contacts 19 relate.
  • conductive adhesives which is also the Have softening properties at a certain temperature, possible.

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Abstract

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann eine Sicherungseinrichtung (18) für eine erfindungsgemäße Heizeinrichtung (11) geschaffen werden, die als thermische Sicherung funktioniert. An einem Träger (12) ist eine Heizung (13) angeordnet. In räumlicher Nähe und mit Wärmeleitung zu der Heizung (13) sind Lötkontakte (19) mit elektrischen Zuleitungen (20) an dem Träger (12) vorgesehen. An den Lötkontakten (19) ist eine metallische Verbindungsbrücke (22) festgelötet. Deren Position zu den Lötkontakten (19) ist derart, dass im Benutzungszustand beim Erweichen der Lotverbindung an den Lötkontakten (19) die Verbindungsbrücke (22) durch die Schwerkraft abgetrennt wird und abfällt. <IMAGE>

Description

Anwendungsgebiet und Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Sicherungseinrichtung für eine Heizeinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie eine Heizeinrichtung mit einer solchen Sicherungseinrichtung.
Es ist bekannt, manche Heizeinrichtungen, beispielsweise für Wasserkocher, mit einer Schmelzsicherung zu versehen. Diese soll verhindern, dass im Falle einer Überhitzung ein Schaden oder Schlimmeres, beispielsweise ein Brand, hervorgerufen werden können. Derartige Schmelzsicherungen sind in wärmeleitendem Kontakt mit der Heizeinrichtung angeordnet. Ein sich durch Wärme auflösender oder elektrischer Kontakt, beispielsweise in Form einer sich zurückziehenden Lötzinnspur, ist als eigentliches Sicherungselement vorgesehen.
Des weiteren ist es möglich, Bimetall-Schalter einzusetzen. Mit diesen kann eine reversible Überlastsicherung erreicht werden.
Problematisch bei bekannten Schmelzsicherungen ist, dass ein hoher technischer und Montage-Aufwand zur Realisierung der Absicherung nötig ist, um die hohen thermischen Anstiegsgeschwindigkeiten von Heizelementen, insbesondere massearme Dickschichtheizelementen, bei nicht vorhandener Wärmabnahme abzusichern. Eine solche nicht vorhandene Wärmeabnahme kann beispielsweise der Trockenlauf eines Wasserkessels sein. Im Ernstfall kann dabei die Heizeinrichtung oder eine Basis-Isolierung zerstört werden.
Aufgabe und Lösung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherungseinrichtung für eine Heizeinrichtung sowie eine damit versehene Heizeinrichtung zu schaffen, mit denen die Probleme des Standes der Technik vermieden werden können, insbesondere eine sehr schnell reagierende Sicherungseinrichtung zur thermischen Absicherung einer Heizeinrichtung geschaffen werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Sicherungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Heizeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Erfindungsgemäß weist die Sicherungseinrichtung zwei Kontakte sowie eine Verbindungsbrücke auf, wobei die Verbindungsbrücke elektrisch leitend ist und einen Anschluss der Heizeinrichtung an eine Strom- oder Energieversorgung bildet. Des weiteren ist die Verbindungsbrücke an den beiden Kontakten mechanisch sowie elektrisch leitend befestigt. Hierfür sind Befestigungsmittel vorgesehen, deren Befestigung oder Befestigungswirkung sich oberhalb bzw. bei Überschreiten einer bestimmten Temperatur auflöst.
Die Sicherungseinrichtung ist des weiteren derart an der Heizeinrichtung angeordnet, dass die Befestigungsmittel und/oder die Verbindungsbrücke in wärmeleitender Verbindung mit der Heizeinrichtung stehen. Des weiteren ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Verbindungsbrücke von den Befestigungsmitteln an den Kontakten derart gehalten wird, dass ein Wegbewegen infolge von Schwerkraft verhindert wird. Dies bedeutet, dass die Verbindungsbrücke nur durch die Befestigung mit den Befestigungsmitteln an den Kontakten festgehalten wird. Löst sich eine Befestigung oder sogar beide auf, bewegt sich die Verbindungsbrücke von den Kontakten weg bzw. fällt davon ab. Dadurch kann erreicht werden, dass keine separate Kraft, beispielsweise Federkraft, vorgesehen zu werden braucht. Es wird die ohnehin vorhandene Schwerkraft, die auch auf eine solche Verbindungsbrücke wirkt, ausgen utzt.
Besonders vorteilhaft kann eine solche Sicherungseinrichtung für eine Heizeinrichtung verwendet werden, die durch sogenannte "Kopfüber-Montage" montiert ist. Dies bedeutet, dass unterhalb der Einrichtung die Sicherungseinrichtung vorhanden ist und aufgrund dieser Anordnung die Verbindungsbrücke problemlos von den Kontakten und somit auch von der Heizeinrichtung wegfallen bzw. sich lösen kann.
Die Befestigungsmittel können unterschiedlich sein. Beispielsweise ist es möglich, ein Lot oder Lötzinn zu verwenden. Die Kontakte, insbesondere auch die Verbindungsbrücke, können metallisch sein oder Metallanteile oder auch Keramikanteile aufweisen. So ist ein Löten besonders vorteilhaft möglich. Insbesondere können die Befestigungsmittel aus der Kombination der Kontakte mit einem Lot bestehen. Es ist des weiteren möglich, einen leitfähigen Kleber zu verwenden, der sich bei einer bestimmten Temperatur löst oder zumindest erweicht.
Durch die Materialzusammensetzung eines solchen Lots, Lötzinns oder leitfähigen Klebers kann sein Erweichungspunkt eingestellt werden. So ist es möglich, dass bei vorgegebener Zuordnung der Befestigung der Verbindungsbrücke an den Kontakten zu der Heizeinrichtung bzw. der Wärmeerzeugung ein Erweichen des Lots und somit ein Lösen der Verbindungsbrücke bei einer bestimmten Temperatur der Heizeinrichtung erfolgt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Verbindungsbrücke aus einem Metallteil bestehen oder ein solches aufweisen. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Verbindungsbrücke zwischen den Verbindungen mit den Kontakten nach außen isoliert ist. Eine solche Isolierung sollte temperaturbeständig sein. Hier bieten sich beispielsweise Keramik- und Glasbeschichtungen an. Diese können bis auf die direkt den Kontakten zugeordneten Bereiche der Verbindungsbrücke deren gesamte Oberfläche bedecken. Es ist auch möglich, die Verbindungsbrücke keramisch auszubilden oder mit Keramikanteilen herzustellen. So kann sie selber isolierend sein.
Eine Bewegung infolge von Schwerkraft kann einerseits ein im wesentlichen senkrecht nach unten gerichteter Fall der Verbindungsbrücke sein. Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass beim Lösen der Befestigungsmittel an den Kontakten die Verbindungsbrücke ein Kippmoment gegenüber mindestens einem Kontakt aufweist. Besonders bevorzugt entsteht ein Kippmoment gegenüber beiden Kontakten, so dass sich bei einem Lösen der Verbindung die Verbindungsbrücke durch dieses Kippmoment noch stärker und schneller löst. So unterbricht sie noch schneller die elektrische Verbindung und somit die Energieversorgung. Dies ist vor allem bei einer Befestigung mit Lot von Vorteil. Bei einer gerade durchgehenden Verbindungsbrücke kann es durchaus vorkommen, dass durch die normale Haftung aufgrund von Adhäsion selbst des flüssigen oder erweichten Lots die Verbindungsbrücke gehalten wird. Ein Abkippen der Verbindungsbrücke kann hier die Verbindung zuverlässig auftrennen.
Hierzu kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Schwerpunkt der Verbindungsbrücke außerhalb der Verbindungslinie zwischen den beiden Kontakten liegt. So wird ein Kippmoment aufgebaut. Vorteilhaft liegt der Schwerpunkt in einer horizontalen Richtung außerhalb und seitlich neben einer solchen Verbindungslinie. Eine mögliche Form für eine Verbindungsbrücke ist eine einfache oder mehrfach gewundene U-Form. Mit einer solchen U-Form, bei der eine Befestigung an den beiden freien Enden erfolgt, kann auch vorteilhaft ein vorgenanntes Kippmoment erzeugt werden.
Eine Heizeinrichtung zur Kombination mit einer vorgenannten Sicherungseinrichtung kann einen Träger und ein Heizelement aufweisen. Im bestimmungsgemäßen Einsatz der Heizeinrichtung kann die Sicherungseinrichtung derart daran angeordnet sein, dass die Befestigungsmittel und/oder die Verbindungsbrücke in wärmeleitender Verbindung mit der Heizeinrichtung stehen. Insbesondere sollte eine wärmeleitende Verbindung mit dem Heizelement selber bestehen.
Dazu kann die Sicherungseinrichtung an dem Träger befestigt sein, vorzugsweise mit möglichst geringer Entfernung. Dadurch wird zum einen eine gut handhabbare Baueinheit bereitgestellt. Des weiteren wird eine gute Wärmeleitung erreicht. Schließlich sind Temperaturen, bei denen bevorzugte Befestigungsmittel, wie beispielsweise Lote, erwärmt werden, bereits als kritisch für viele Heizeinrichtungen anzusehen.
Wie zuvor ausgeführt, kann die Sicherungseinrichtung, vor allem mit der Verbindungsbrücke, in Schwerkraftrichtung gesehen unterhalb der Heizeinrichtung oder des Heizelements angeordnet sein.
Des weiteren kann vorgesehen sein, die Verbindungsbrücke in Schwerkraftrichtung gesehen tiefer als die Kontakte oder unterhalb der Kontakte anzuordnen. Dabei können die Kontakte flächig sein und im wesentlichen in einer horizontalen Ebene verlaufen. Insbesondere kann die Kontaktfläche in einer horizontalen Ebene verlaufen. Ebenso ist es möglich, auch die Verbindungsbrücke im wesentlich in einer horizontalen Ebene verlaufen zu lassen.
Die Heizeinrichtung kann dabei derart ausgebildet sein, dass das Heizelement auf einem flächigen Träger der Heizeinrichtung angeordnet ist. Kontakte für das Heizelement können an der Unterseite der Heizeinrichtung vorgesehen sein. Der Begriff Unterseite bezieht sich dabei auf die spätere Einbaustellung der Heizeinrichtung. Das Heizelement kann einerseits auf der Oberseite des Trägers vorgesehen sein. Hier sind Durchkontaktierungen möglich. Vorteilhaft ist das Heizelement auf der Unterseite angeordnet. Dies ist beispielsweise bei Wasserkochern, wie zuvor ausgeführt worden ist, häufig der Fall.
Das Heizelement kann nach außen isoliert sein. Des weiteren kann vorgesehen sein, dass sich das Heizelement und die Verbindungsbrücke überkreuzen oder überlappen. Dazu sollte eine Isolierung dazwischen angeordnet sein. Die Isolierung ist vorteilhaft flächig, wobei die Fläche mindestens so groß sein sollte wie diejenige der Verbindungsbrücke oder wie die Projektion der Verbindungsbrücke auf das Heizelement. Die Isolierung ist des weiteren vorteilhaft fest auf das Heizelement aufgebracht, beispielsweise als eine der vorgenannten Keramik- oder Glasbeschichtungen.
Des weiteren ist es möglich, das Heizelement in einem Beschichtungsverfahren als Schicht auf den Träger aufzubringen. Eine besonders bevorzugte Möglichkeit ist eine Dickschicht auf einem isolierenden Träger. Die Isolierung kann dabei durch eine Glas- oder Keramikoberfläche erreicht werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, die Verbindungen zu den Kontakten als Widerstand auszuführen, beispielsweise als Widerstandsbahnen. Dadurch kann im Normalbetrieb der Heizeinrichtung bereits eine Vorerwärmung der Befestigung an den Kontakten bewirkt werden. So kann eine solche Sicherungseinrichtung schneller auf eine Überhitzung reagieren.
In ähnlicher Art und Weise ist es möglich, die Verbindungsbrücke als Widerstand auszubilden. Dabei kann sie vorteilhaft einen bestimmten Temperaturkoeffizienten des Widerstands aufweisen derart, dass sie ebenfalls für eine Vorerwärmung der Befestigung sorgt.
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. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte und Zwischenüberschriften beschränkt die unter diesen jeweils gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1
einen Schnitt durch eine Ausführung einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung mit einer erfindungsgemäßen Sicherungseinrichtung,
Fig. 2
eine Draufsicht auf eine alternative Ausführung einer Heizungs- und Sicherungseinrichtung,
Fig. 3
einen Schnitt durch die Ausführung aus Fig. 2 und
Fig. 4
eine weitere Ausführung einer Heizungs- und Sicherungseinrichtung in Draufsicht.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Fig. 1 ist eine Ausführung einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung 11 im Schnitt dargestellt. Ebenso wie die anderen Figuren ist diese Zeichnung schematisch zu verstehen und soll dazu dienen, das Erfindungsprinzip in verschiedenen Ausführungen zu erläutern.
Ein Keramikträger 12 weist auf seiner Oberseite 16 mehrere Heizleiter 13 auf. Die Heizleiter 13 können in beliebigen Bahnen verlaufen, wie es an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist. Sie können beispielsweise in Dickschichttechnik aufgebracht sein. Die Heizleiter 13 sowie ein sie umgebender Bereich der Oberseite 16 des Keramikträgers 12 ist mit einer Isolierung 14 versehen. Diese kann beispielsweise eine Glasschicht oder dergleichen sein.
Insbesondere die Isolierung 14 der Heizleiter 13 nach oben hat den Vorteil, dass zum einen eine elektrische Isolierung gewährleistet ist. Des weiteren kann die Isolierung 14 beispielsweise beim Einsatz in einer Heizeinrichtung 11 in einem Wasserkocher oder einer ähnlichen Einrichtung, welche direkt mit Lebensmitteln oder anderen Medien in Berührung kommen kann, die Heizleiter 13 abschirmen.
An einer Unterseite 17 des Keramikträgers 12 ist eine Sicherung 18, in diesem Fall eine thermische Sicherung gemäß der vorliegenden Erfindung, angebracht. Die Sicherung 18 weist zwei beabstandete Lötkontakte 19 auf, die auf die Unterseite 17 aufgebracht sind. Die Lötkontakte 19 wiederum weisen Kontaktzuleitungen 20 auf. Die elektrische Leitung über die Kontaktzuleitung 20 soll mit der Sicherung 18 abgesichert und im Ernstfall unterbrochen werden.
Dazu ist an den Lötkontakten 19 eine Verbindungsbrücke 22 vorgesehen. Diese ist mit Lot an die Lötkontakte 19 gelötet. Sie verbindet die Kontaktzuleitungen 20. In einer sehr einfachen Ausführung ist die Verbindungsbrücke 22 aus leitfähigem, insbesondere gut lötbarem, Metall gefertigt.
Werden die Heizeinrichtung 11 oder der Keramikträger 12 zu heiß, beispielsweise durch zu hohe Leistungsaufnahme der Heizplatte 13 oder beispielsweise einem Leerkochen eines Wasserkochers mit nicht ausreichender Wärmeabfuhr, so erhitzen sich auch die Lötkontakte 19. Zu diesem Zweck können sie, wie in Fig. 1 dargestellt, direkt gegenüber einem Heizleiter 13 und nur durch den Keramikträger 12 getrennt liegen.
Die Erwärmung der Lötkontakte 19 über ein bestimmtes Maß hinaus bewirkt eine Erweichung des Lots, mit dem die Verbindungsbrücke 22 befestigt ist. Daraufhin kann bei aufgeweichtem Lot die Verbindungsbrücke 22 durch die Schwerkraft gezogen nach unten fallen, also von den Lötkontakten 19 weg. Wenn sich nun die Kontaktzuleitungen 20 in der Energiezufuhr für die Heizleiter 13 befinden, werden die Heizleiter von der Energieversorgung abgetrennt. Dies entspricht dem Grundprinzip einer thermischen Sicherung mit Unterbrechung.
Hierzu ist vorgesehen, dass die Heizeinrichtung 11 ungefähr so wie in Fig. 1 dargestellt eingebaut ist. Dies bedeutet, dass die Verbindungsbrücke 22 von den Lötkontakten 19 weg nach unten zu, also der Schwerkraft folgend, fallen können muss. Dies bedeutet nicht grundsätzlich, dass sie unterhalb der Heizleiter 13 angeordnet sein muss. Sie kann auch seitlich davon angeordnet werden. Grundsätzlich ist es eben nur von Bedeutung, dass bei Aufweichen der Lötverbindung der Verbindungsbrücke 22 an die Lötkontakte 19 sich die Verbindungsbrücke löst.
In Fig. 2 ist eine weitere Ausführung der Erfindung mit einer Heizeinrichtung 111 dargestellt. Auch diese kann an einer Unterseite 117 eines isolierenden Trägers angeordnet werden. Die Darstellung in Fig. 2 ist eine Draufsicht, beispielsweise von unten.
Es ist ein länglicher Heizleiter 113 vorgesehen. Dieser ist an seinem rechten Ende über ein Anschlussfeld 125 mit einer Kontaktzuleitung 120 verbunden. Diese untere Kontaktzuleitung 120 mündet in einen Lötkontakt 119. Auf der anderen Seite des Heizleiters 113 ist ein weiterer Lötkontakt 119 in Form eines Felds angeordnet. Dieser ist wieder mit einer Kontaktzuleitung 120 verbunden, welche beispielsweise zu einer Energieversorgung geführt ist.
Zwischen den Lötkontakten 119 befindet sich eine Verbindungsbrücke 122. Sie ist vorteilhaft mit den Lötkontakten 119 verlötet, wie zuvor beschrieben worden ist. Alternativ wäre eine Verklebung möglich.
Als Lot wird hier bevorzugt ein Lot mit genau definiertem Schmelzpunkt verwendet. Dieser Schmelzpunkt oder eine sich daraus ergebende Erweichung ergeben in Verbindung mit dem Gewicht der Verbindungsbrücke bzw. deren notwendiger Haltekraft im eingebauten Zustand die Auslösetemperatur der als thermische Sicherung eingesetzten Sicherung 18.
Über die Verbindungsbrücke 122, die wiederum elektrisch leitend ist und beispielsweise aus Metall bestehen oder einen Metallkern aufweisen kann, kann also der Heizleiter 113 mit elektrischer Energie versorgt werden. Da die Verbindungsbrücke 122 den Heizleiter 113 überquert, ist dazwischen eine Isolierschicht 124 vorgesehen. Sie kann beispielsweise glas- oder keramikartig sein.
Bei dieser Ausführung einer Sicherung 118 werden einmal durch die Heizleiter 113 die Lötkontakte 119 und somit das Lot erwärmt. Des weiteren wird aber auch vor allem die Verbindungsbrücke 122 erwärmt, die die Heizleiter 113 überquert. Deren Erwärmung trägt auch zum Erwärmen und eventuell Aufweichen des Lots an den Lötkontakten 119 bei, wodurch dieser Vorgang beschleunigt wird.
Anstelle einer Isolierschicht 124 kann auch eine Verbindungsbrücke 122 verwendet werden, welche zumindest in dem Bereich, in dem sie den Heizleiter 113 überbrückt, selber elektrisch isoliert ist.
Aus der Schnittdarstellung in Fig. 3 entlang des Heizleiters 113 kann ebenfalls erkannt werden, wie nahe die Verbindungsbrücke 122 an den Heizleitern 113, getrennt durch die Isolierschicht 124, verläuft.
Grundsätzlich kann nach der Erfindung als Verbindungsbrücke ein einfaches Metallstück verwendet werden. Ebenso ist es möglich, ein elektrisch leitfähiges Material mit einer genau definierten bzw. gewünschten Leitfähigkeit auszuwählen. Dies kann zur Folge haben, dass durch den Stromfluss zur Energieversorgung des Heizleiters über die Verbindungsbrücke die Verbindungsbrücke bereits auf eine gewisse Temperatur vorgewärmt wird. Diese Temperatur herrscht dann auch ungefähr an den Lötkontakten. So kann eine noch schnellere Auslösung der Sicherung bei vorgewärmtem Lot und schnellerem Erreichen des Erweichungspunktes erreicht werden.
In Fig. 4 ist eine dritte erfindungsgemäße Ausbildung einer Heizeinrichtung 211 mit einer Sicherung 218 dargestellt. Hier sind Heizleiter 213 vorgesehen. Während die Ausführungen nach den Figuren 1 bis 3 jeweils die Verbindungsbrücke in der Zuleitung zu dem Heizleiter vorsehen, kann bei dieser Ausführung die Sicherung bzw. die Verbindung zur Brücke im Verlauf des Heizleiters selber vorgesehen sein. Dies wäre mit einfacher Abwandlung auch bei den Ausführungen gemäß den Figuren 1 bis 3 möglich.
Die Enden der Heizleiter 213 sind mit Anschlussfeldern 225 verbunden. Über Kontaktzuleitung 220 sind diese wiederum mit Lötkontakten 219 verbunden bzw. einstückig ausgeführt. An den Lötkontakten 219 ist mittels Lot eine Verbindungsbrücke 222 befestigt.
Diese spezielle Ausführung der Verbindungsbrücke 222 ist in etwa umgedreht U-förmig. Von einer Basis 227 gehen Schenkel 228 aus. Die Enden der Schenkel 228, gegenüber der Basis 227 sind mit den Lötkontakten 219 verlötet. Berücksichtigt man nun, dass die Vorrichtung nach Fig. 4 kopfüber eingebaut ist, also mit der Unterseite 217 nach unten, so ergeben sich folgende Vorteile aus einer solchen Ausbildung der Verbindungsbrücke 222.
Wird das Lot, das die Verbindungsbrücke 222 mit den Lötkontakten 219 verbindet, weich, so löst es sich im Prinzip und wird zwar nicht unbedingt flüssig, aber zumindest viskos. Dies bedeutet jedoch noch nicht automatisch, dass die Verbindungsbrücke durch die Schwerkraft abfällt. Die Adhäsionskraft des aufgeweichten flüssigen Lots kann dies, ähnlich wie dies bei einem Wassertropfen der Fall wäre, verhindern. Eine gerade Verbindungsbrücke 122, wie sie beispielsweise aus Fig. 2 hervorgeht, könnte, falls sie nicht schwer genug ist, immer noch an den Lötkontakten 119 anhaften. Dabei wäre über das flüssige Lot sogar noch die elektrische Verbindung gegeben.
Bei der Verbindungsbrücke 222 nach Fig. 4 ist dagegen offensichtlich, dass bei einem Erweichen des Lots an den Lötkontakten 219 das Gewicht der Basis 227 die Verbindungsbrücke sozusagen abhebelt. Damit kann eine flüssigkeitsbasierte Adhäsionskraft auch bei leichten Verbindungsbrücken überwunden werden.
Alternativ zu einer beispielsweise U-förmigen Ausbildung der Verbindungsbrücke kann vorgesehen sein, dass diese an einer Seite einfach weiter über die Linie zwischen den Lötkontakten hinüberreicht. Es kommt also quasi darauf an, dass der Schwerpunkt der Verbindungsbrücke außerhalb der Verbindungslinie zwischen den Lötkontakten liegt.
Wie bereits ausgeführt worden ist, lassen sich die vorgenannten Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung, insbesondere auch die dargestellten Ausführungsbeispiele in den Figuren 1 bis 4, noch umfangreich variieren. Ausführungsmöglichkeiten können den Träger 12, die Art und Form der Heizleiter 13, die Art der elektrischen Zusammenschaltung mit der Sicherung 18, die Lötkontakte 19 sowie die Form der Verbindungsbrücke 22 und deren Verbindung mit den Lötkontakten 19 betreffen. Ebenso ist die Verwendung von leitfähigen Klebern, welche auch die Aufweichungseigenschaften bei einer bestimmten Temperatur aufweisen, möglich. Für den Fachmann sind diese Variationen angesichts der vorstehenden Ausführungen jedoch offensichtlich.

Claims (15)

  1. Sicherungseinrichtung (18, 118, 218) für eine Heizeinrichtung (11, 111, 211), wobei die Heizeinrichtung einen Träger (12, 112) und ein Heizelement (13, 113, 213) aufweist mit:
    zwei Kontakten (19, 119, 219) und
    einer Verbindungsbrücke (22, 122, 222), die elektrisch leitend ist und einen Anschluss der Heizeinrichtung an eine Energieversorgung (20) bildet,
    wobei die Verbindungsbrücke an beiden Kontakten (19, 119, 219) elektrisch leitend mechanisch befestigt ist durch Befestigungsmittel, deren Befestigung sich über einen bestimmten Temperatur auflöst, wobei die Sicherungseinrichtung (18, 118, 218) derart an der Heizeinrichtung (11, 111, 211) angeordnet ist, dass die Befestigungsmittel in wärmeleitender Verbindung mit der Heizeinrichtung stehen,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Verbindungsbrücke (22, 122, 222) von den Befestigungsmitteln an den Kontakten (19, 119, 219) gegen ein Wegbewegen infolge der Schwerkraft festgehalten ist.
  2. Sicherungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel für die Befestigung der Verbindungsbrücke (22, 122, 222) an den Kontakten (19, 119, 219) Lot sind, wobei vorzugsweise die Kontakte und die Verbindungsbrücke metallisch sind.
  3. Sicherungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Materialzusammensetzung des Lots dessen Erweichungspunkt derart einstellbar ist, dass bei vorgegebener Zuordnung der Befestigung zu der Heizeinrichtung (11, 111, 211) ein Erweichen bei einer bestimmten Temperatur der Heizeinrichtung erfolgt.
  4. Sicherungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsbrücke (22, 122, 222) aus einem Metallteil besteht, wobei sie vorzugsweise zwischen Verbindungen mit den Kontakten (19, 119, 219) nach außen isoliert ist, insbesondere mit einer temperaturbeständigen Isolierung, vorzugsweise einer Keramik- oder Glasschicht.
  5. Sicherungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsbrücke (222) derart ausgebildet ist, dass beim Lösen der Befestigung an den Kontakten (19, 119, 219) ein Kippmoment gegenüber mindestens einem Kontakt, vorzugsweise gegenüber beiden Kontakten, entsteht.
  6. Sicherungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwerpunkt der Verbindungsbrücke (22) außerhalb einer Verbindungslinie zwischen den beiden Kontakten (19, 119, 219) liegt, vorzugsweise in einer horizontalen Richtung außerhalb und seitlich neben der Verbindungslinie.
  7. Sicherungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsbrücke (22) eine ein- oder mehrfache U-Form aufweist.
  8. Heizeinrichtung (11, 111, 211), die einen Träger (12, 112, 212) und ein Heizelement (13, 113, 213) aufweist, mit einer Sicherungseinrichtung (18, 118, 218) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sicherungseinrichtung im bestimmungsgemäßen Einsatz der Heizeinrichtung derart an der Heizeinrichtung angeordnet ist, dass die Befestigungsmittel, insbesondere die Verbindungsbrücke (22, 122, 222), in wärmeleitender Verbindung mit der Heizeinrichtung (11, 111, 211) sind, insbesondere dem Heizelement (13, 113, 213).
  9. Heizeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungseinrichtung (18, 118, 218) an dem Träger (12, 112, 212) befestigt ist, vorzugsweise mit möglichst geringer Entfernung, dazu.
  10. Heizeinrichtung nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungseinrichtung (18, 118, 218), insbesondere die Verbindungsbrücke (22, 122, 222), in Schwerkraftrichtung gesehen unterhalb der Heizeinrichtung (11, 111, 211) angeordnet ist, vorzugsweise unterhalb des Heizelements (13, 113, 213).
  11. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsbrücke (22, 122, 222) in Schwerkraftrichtung gesehen unterhalb der Kontakte (19, 119, 219) angeordnet ist, wobei vorzugsweise die Kontakte flächig sind und im wesentlichen in einer horizontalen Ebene verlaufen, und insbesondere auch die Verbindungsbrücke im wesentlichen in einer horizontalen Ebene verläuft.
  12. Heizelement nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (13, 113, 213) auf einem flächigen Träger (12, 112, 212) angeordnet ist und Kontakte (19, 119, 219) an der Unterseite (17, 117, 217), bezogen auf den späteren Einbau, aufweist, wobei vorzugsweise das Heizelement an der Unterseite angeordnet ist.
  13. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (13, 113, 213) isoliert ist, wobei sich vorzugsweise Heizelement und Verbindungsbrücke (22, 122, 222) überkreuzen mit einer dazwischen angeordneten Isolierung (14, 114, 214), wobei vorzugsweise die Isolierung (14, 114, 214) fest auf das Heizelement (13, 113, 213) aufgebracht ist und flächig ist.
  14. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungen zu den Kontakten (19, 119, 219) als Widerstand ausgeführt sind, der im Normalbetrieb eine Vorerwärmung der Befestigung an den Kontakten bewirkt.
  15. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsbrücke (22, 122, 222) als Widerstand ausgeführt ist, wobei sie vorzugsweise einen bestimmten Temperaturkoeffizienten des Widerstands in Abhängigkeit von der Temperatur aufweist.
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