ES2800450T3 - Conmutador termodependiente con rebaba de corte - Google Patents

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Abstract

Conmutador termodependiente con una carcasa (11) que comprende una pieza de tapa (15, 44) con un lado inferior (23) y con un lado superior (21) así como una pieza inferior electroconductora (14) con un talón circunferencial (17) y con una pared circunferencial (19), cuya sección superior (20) engrana sobre la pieza de tapa (15), con al menos una primera superficie de contacto exterior (45) dispuesta en el lado superior (21) de la pieza de tapa (15), y con al menos una segunda superficie de contacto exterior (46) prevista en la parte exterior de la carcasa (12), presionando la sección superior (20) de la pared circunferencial (19) de la pieza inferior (14), que engrana sobre la pieza de tapa (15), la pieza de tapa (15) sobre el talón circunferencial (17), y con un mecanismo de conmutación termodependiente (11) dispuesto dentro de la carcasa (12), que en función de su temperatura establece o abre una unión electroconductora entre la primera y la segunda superficies de contacto exteriores (45, 46), estando previsto entre la pieza de tapa (15) y la pieza inferior (14) un medio de estanqueización, caracterizado porque el medio de estanqueización presenta una rebaba de corte circunferencial (41) que está realizada en una sola pieza con el talón (17) en la pieza inferior (14), y porque la pieza de tapa (44) se compone de un material electroaislante y se apoya con su lado inferior (23) directamente sobre el talón (16), engranando la rebaba de corte (41) en la pieza de tapa (15) desde el lado inferior (23).

Description

DESCRIPCIÓN
Conmutador termodependiente con rebaba de corte
La presente invención se refiere a un conmutador termodependiente con una carcasa que comprende una pieza de tapa con un lado inferior y con un lado superior así como una pieza inferior electroconductora con un talón circunferencial y con una pared circunferencial, cuya sección superior engrana sobre la pieza de tapa, con al menos una primera superficie de contacto exterior dispuesta en el lado superior de la pieza de tapa, con al menos una segunda superficie de contacto exterior prevista en la parte exterior de la carcasa, presionando la sección superior de la pared circunferencial de la pieza inferior, que engrana sobre la pieza de tapa, la pieza de tapa sobre el talón circunferencial, y con un mecanismo de conmutación termodependiente dispuesto dentro de la carcasa, que en función de su temperatura establece o abre una unión electroconductora entre la primera y la segunda superficie de contacto exterior, estando previsto entre la pieza de tapa y la pieza inferior un medio de estanqueización.
Un conmutador de este tipo se dio a conocer por los documentos DE19623570A1 o EP0651411 A1.
El conmutador termodependiente conocido sirve de manera conocida para vigilar la temperatura de un aparato. Para ello, se pone en contacto térmico, por ejemplo a través de una de sus superficies exteriores, con el aparato que ha de ser protegido, de manera que la temperatura del aparato que ha de ser protegido influye en la temperatura del mecanismo de conmutación.
A través de sus dos líneas de conexión unidas por soldadura indirecta a ambas superficies de contacto exteriores, el conmutador se conecta eléctricamente en serie en el circuito de corriente de alimentación del aparato que ha de ser protegido, de manera que por debajo de la temperatura de respuesta del conmutador fluye por el conmutador la corriente de alimentación del aparato que ha de ser protegido.
El conmutador conocido presenta una pieza inferior embutida o torneada en la que está previsto un talón circunferencial interior sobre el que se apoya una pieza de tapa. La pieza de tapa queda sujeta fijamente sobre dicho talón por una pared circunferencial de la pieza inferior, que está estirada hacia arriba y doblada radialmente hacia dentro en su sección superior.
Dado que la pieza de tapa y la pieza inferior están hechas de un material electroconductor, entre ellas está prevista una lámina aislante que discurre alrededor de la pieza de tapa y que en el interior del conmutador se extiende paralelamente con respecto a la pieza de tapa y está estirada lateralmente hacia arriba, de manera que su zona marginal se extiende hasta el lado superior de la pieza de tapa. La sección superior doblada de la pared circunferencial de la pieza inferior se apoya sobre la zona marginal de la lámina aislante.
El mecanismo de conmutación termodependiente comprende aquí un disco elástico de resorte que lleva una pieza de contacto móvil, así como un disco bimetálico colocado sobre la pieza de contacto móvil. El disco elástico de resorte presiona la pieza de contacto móvil contra un contracontacto estacionario en la parte interior de la pieza de tapa.
Con su rueda, el disco elástico de resorte se apoya dentro de la pieza inferior de la carcasa, de manera que la corriente eléctrica fluye desde la pieza inferior, pasando por el disco elástico de resorte y la pieza de contacto móvil, al contracontacto estacionario, y desde allí, a la pieza de tapa.
De primera conexión exterior sirve una primera superficie de contacto exterior que está dispuesta de forma céntrica sobre la pieza de tapa. De segunda conexión exterior sirve una segunda superficie de contacto exterior prevista en la pared doblada de la pieza inferior. Pero también es posible disponer la segunda conexión exterior no en este borde, sino lateralmente en la carcasa que lleva corriente o en el lado inferior de la pieza inferior.
Por el documento DE19827113C2 se conoce el modo de disponer en el disco elástico de resorte un elemento de transmisión de corriente en forma de un puente de contacto que por el disco elástico de resorte queda presionado contra dos contracontactos estacionarios previstos en el lado inferior de la pieza de tapa. En este caso, también la segunda superficie de contacto exterior está dispuesta en el lado superior de la pieza de tapa. Los dos contracontactos están unidos a las dos superficies de contacto exteriores pasando por la pieza de tapa. La corriente fluye entonces de una superficie de contacto exterior, a través del contracontacto asignado, pasando por el puente de contacto al otro contracontacto estacionario y, desde allí, a la otra superficie de contacto exterior, de manera que por el disco elástico de resorte mismo no fluye corriente de servicio.
Esta construcción se elige especialmente si se deben conmutar corrientes de intensidad muy alta que ya no pueden conducirse sin problemas a través del disco elástico de resorte mismo.
En ambas variantes de construcción, para la función de conmutación termodependiente está previsto un disco bimetálico que por debajo de su temperatura de salto se apoya sin fuerzas dentro del mecanismo de conmutación.
En el marco de la presente invención, por una pieza bimetálica se entiende una pieza multicapa activa en forma de chapa, formada por dos, tres o cuatro componentes unidos entre sí forma inseparable, con diferentes coeficientes de dilatación. La unión de las distintas capas de metales o aleaciones de metales son uniones de materiales o uniones geométricas y se consiguen por ejemplo mediante laminación.
Las piezas bimetálicas de este tipo presentan en su posición de baja temperatura una primera y en su posición de alta temperatura una segunda conformación geométrica estable, entre las que saltan en función de la temperatura a modo de una histéresis. En caso de cambios de la temperatura más allá de su temperatura de reacción o por debajo de su temperatura de salto de retorno, las piezas bimetálicas pasan elásticamente a su otra conformación respectivamente. Por lo tanto, las piezas bimetálicas frecuentemente se designan como discos elásticos, pudiendo presentar, vistos desde arriba, una forma alargada, ovalada o circular.
Si ahora la temperatura del disco bimetálico sube más allá de la temperatura de salto como consecuencia de un aumento de temperatura en el aparato que ha de ser protegido, el disco bimetálico cambia de configuración y de esta manera trabaja contra el disco elástico de resorte, de tal forma que levanta la pieza de contacto móvil del contracontacto estacionario o que levanta el elemento de transmisión de corriente de los dos contracontactos estacionarios, de manera que el conmutador abre y el aparato que ha de ser protegido se desconecta y no puede seguir calentándose.
En estas construcciones, el disco bimetálico está soportado mecánicamente sin fuerzas por debajo de su temperatura de salto, y el disco bimetálico no se emplea tampoco para conducir la corriente.
Resulta ventajoso que los discos bimetálicos presentan una larga duración útil mecánica y que el punto de conmutación, es decir, la temperatura de salto del disco bimetálico no varía tampoco después de muchos juegos de conmutación.
Si existen menores requisitos en cuanto a la fiabilidad mecánica o la estabilidad de la temperatura de salto, el disco elástico bimetálico también puede realizar la función del disco elástico de resorte y, dado el caso, incluso del elemento de transmisión de corriente, de manera que el mecanismo de conmutación comprende sólo un disco bimetálico que entonces lleva la pieza de contacto móvil o presenta, en lugar del elemento de transmisión de corriente, dos superficies de contacto, de manera que el disco bimetálico no sólo proporciona la presión de cierre del conmutador, sino que, en el estado cerrado del conmutador, también lleva la corriente.
Además, se conoce el modo de proveer este tipo de conmutadores con una resistencia paralela que está conectada en paralelo a las conexiones externas. Cuando está abierto el conmutador, dicha resistencia paralela recibe una parte de la corriente de servicio y mantiene el conmutador a una temperatura superior a la temperatura de salto, de manera que, tras el enfriamiento, el conmutador no vuelve a cerrar automáticamente. Este tipo de conmutadores se llama autoenganchador.
Además, se conoce el modo de dotar este tipo de conmutadores con una prerresistencia por la que fluye la corriente de servicio que fluye por el conmutador. De esta manera, en la prerresistencia se genera un calor óhmico que es proporcional al cuadrado de la corriente que fluye. Si la intensidad de corriente supera una medida admisible, el calor de la prerresistencia hace que se abra el mecanismo de conmutación.
De esta manera, un aparato que ha de ser protegido ya se desconecta de su circuito de corriente de alimentación cuando se registra un flujo de corriente demasiado elevado que todavía no ha conducido a un calentamiento excesivo del aparato.
En lugar de un disco bimetálico generalmente redondo, también se puede usar un resorte bimetálico sujeto unilateralmente, que lleve una pieza de contacto móvil o un puente de contacto.
Pero también se pueden emplear conmutadores termodependientes que como elemento de transmisión de corriente no presenten un plato de contacto, sino una pieza de resorte que lleve los dos contracontactos o en la que estén realizados los dos contracontactos. La pieza de resorte puede ser una pieza bimetálica, especialmente un disco elástico bimetálico que no sólo proporcione la función de conmutación termodependiente, sino que al mismo tiempo proporcione la presión de contacto y lleve la corriente cuando está cerrado el conmutador.
Todas estas diferentes variantes de construcción pueden realizarse con el conmutador según la invención, especialmente, el disco bimetálico puede realizar también la función del disco elástico de resorte.
Por el documento DE19517310A1 se dio a conocer un conmutador termodependiente de estructura comparable al documento DE19623570A1 mencionado al principio, en el cual la pieza de tapa sin embargo está hecha de un material conductor frío y puede apoyarse, sin lámina aislante interpuesta, sobre un talón circunferencial interior de la pieza inferior, sobre el que queda presionado por la sección superior, doblada radialmente hacia dentro, de la pared circunferencial de la pieza inferior.
De esta manera, la tapa de conductor frío se conecta eléctricamente en paralelo a las dos conexiones externas, de manera que confiere al conmutador una función autoenganchadora.
Este tipo de conductores fríos se denominan también resistencias PTC. Se fabrican por ejemplo a partir de cerámicas semiconductoras policristalinas como por ejemplo BaTiO3.
También en el conmutador termodependiente con un puente de contacto, conocido por el documento DE19827113C2 mencionado anteriormente, la pieza de tapa está hecha de un material de conductor frío, de manera que igualmente presenta una función autoenganchadora. En la pieza de tapa están dispuestos aquí dos remaches, cuyas cabezas exteriores forman las dos conexiones externas y cuyas cabezas interiores cooperan, como contracontactos estacionarios, con el puente de contacto.
En un conmutador de este tipo de construcción, la pieza de tapa también puede estar hecha de un material aislante o de metal, en cuyo último caso, como en el conmutador conocido por el documento DE19623570A1, está prevista una lámina aislante que discurre alrededor de la pieza de tapa y que se extiende dentro del conmutador paralelamente con respecto a la pieza de tapa y que está estirada lateralmente hacia arriba, de tal forma que su zona marginal se extiende hasta el lado superior de la pieza de tapa. La sección superior, doblada radialmente hacia dentro, de la pared circunferencial de la pieza inferior presiona de forma plana sobre la pieza de tapa, estando interpuesta la lámina aislante.
En los conmutadores conocidos, la carcasa generalmente está protegida mediante un sellado contra la entrada de impurezas, que se aplica antes o después de la unión de las lengüetas de conexión o líneas de conexión a las conexiones externas.
Por el documento DE4143671A1 se conoce el modo de cubrir por inyección las conexiones externas con un duroplástico monocomponente. Por el documento DE102009039948 se conoce el modo de cubrir por colada las lengüetas de conexión con una resina epoxi. También se conoce el modo de proveer los conmutadores conocidos frecuentemente con un barniz de impregnación o un barniz protector después de la unión por soldadura indirecta de líneas de conexión o lengüetas de conexión.
Para evitar que durante ello entre barniz en el interior de la carcasa, en el conmutador conocido por el documento DE19623570A1 mencionado al principio, la pieza de tapa está provista de un medio de estanqueización en forma de un reborde circunferencial que discurre radialmente por fuera en el lado inferior de la pieza de tapa y con el que durante el doblado de la sección superior de la pared circunferencial de la pieza inferior estrangula la lámina aislante. Esto proporciona una mejor estanqueización, pero en muchos casos, a pesar de ello entra barniz en el interior de la carcasa.
En los conmutadores comparables, conocidos por el documento DE19623570A1 mencionado al principio, la lámina aislante situada entre la pieza inferior y la pieza de tapa se estira lateralmente hacia arriba entre la pared de la pieza inferior y la pieza de tapa y se dobla con su zona marginal sobre el lado superior de la pieza de tapa. La lámina aislante rígida se vuelve ondulada por el doblado y forma rosetas que no pueden estanqueizarse de manera segura por la sección superior de la pared circunferencial de la pieza inferior, que presiona sobre ellas de forma plana. Además, existe el peligro de que por las rosetas entre barniz de revestimiento en el interior del conmutador. El documento DE19623570A1 intenta reducir este problema mediante el reborde que ya se ha mencionado.
El documento DE102013102089B4 describe un conmutador tal como se conoce en principio por el documento DE19623570A1 mencionado al principio. Este conmutador presenta entre el talón en la pieza inferior y la pieza de tapa un anillo distanciador que permite un mayor recorrido de conmutación entre la pieza de contacto móvil y el contracontacto estacionario. Para subsanar el problema de estanqueización conocido del conmutador descrito en el documento DE19623570A1, en este conmutador, la zona marginal del disco aislante se corta en forma de V desde fuera, por lo que se reduce fuertemente la ondulación, de manera que mejora la estanqueidad.
El documento DE102013102006B4 describe igualmente un conmutador tal como se conoce en principio por el documento DE19623570A1 mencionado al principio. Este conmutador presenta, al igual que el conmutador conocido por el documento DE19517310A1, una pieza de tapa de un material de conductor frío. A causa de la deficiente estabilidad a la presión de esta tapa PTC, por la sección superior, doblada radialmente hacia dentro, de la pared circunferencial de la pieza inferior no se puede producir una estanqueización suficiente del conmutador conocido contra la entrada de impurezas, por lo que, en el conmutador conocido por el documento DE19517310A1, la sección superior doblada de la pared circunferencial debe estanqueizarse con silicona con respecto al lado superior de la pieza de tapa, lo que frecuentemente causa problemas.
El documento DE102013102006B4 soluciona este problema de tal forma que está prevista una lámina de recubrimiento que se apoya tan sólo sobre el lado superior de la tapa PTC y en la que penetra la sección superior doblada, apoyada de forma plana sobre la lámina de recubrimiento, de la pared circunferencial de la pieza inferior. El lado frontal de la sección superior de la pared circunferencial está orientado en sentido contrario a la lámina de recubrimiento. Sin embargo, la sección superior apoyada de forma plana de la pared circunferencial de la pieza inferior frecuentemente no proporciona la estanqueización deseada.
En un conmutador también pueden estar previstas una lámina de recubrimiento y una lámina aislante, como se muestra por ejemplo en el documento DE102013102089B4. Sobre el lado superior de la pieza de tapa de dicho conmutador está dispuesta una lámina de recubrimiento aislante por ejemplo de Nomex® que con su borde se extiende radialmente hacia fuera hasta la lámina aislante que se compone por ejemplo de Kapton®. Nomex® y Kapton® se componen de papel de aramida o de poliimidas aromáticas.
En los conmutadores, a pesar de diversas medidas de estanqueización se producen frecuentemente problemas de estanqueidad que se deben entre otras causas a que, por el doblado de la sección superior del borde circunferencial de la pieza inferior, con las láminas aislantes relativamente rígidas no se puede conseguir una estanqueización duradera. Además, es relativamente alto el gasto constructivo de los conmutadores conocidos, para lograr una buena estanqueización.
Ante estos antecedentes, la presente invención tiene el objetivo de eliminar, o al menos reducir, en el conmutador conocido de manera constructivamente sencilla y económica los problemas mencionados anteriormente.
Este objetivo se consigue según la invención en el conmutador mencionado anteriormente, porque el medio de estanqueización presenta una rebaba de corte circunferencial, preferentemente cerrada en sí circunferencialmente, que está configurada en una sola pieza con el talón en la pieza inferior, y porque la pieza de tapa se compone de un material electroaislante y descansa con su lado inferior sobre el talón, engranando la rebaba de corte desde el lado inferior en la pieza de tapa.
Esta rebaba de corte preferentemente cerrada en sí circunferencial penetra en la pieza de tapa durante el montaje del nuevo conmutador, y de esta manera proporciona una estanqueización segura entre el talón circunferencial dentro de la pieza inferior y la pieza de tapa. La rebaba de corte puede estar realizada en forma de reborde, pero preferentemente está realizada de forma triangular en sección transversal, estando adaptada su forma al material en el que penetra durante el montaje del nuevo conmutador.
La rebaba de corte se genera durante la fabricación de la pieza inferior que está realizada en una sola pieza con el talón. La rebaba de corte puede producirse durante la embutición profunda, el estampado o el torneado de la pieza inferior.
Por lo tanto, según la invención, por la rebaba de corte que actúa entre el talón y la pieza de tapa se produce una estanqueización que no actúa por la presión de la pared doblada sobre una lámina aislante o lámina de estanqueización, sino por la penetración de la rebaba de corte en la pieza de tapa situada encima de esta, de manera que la rebaba de corte constituye una barrera mecánica. El efecto de estanqueización por tanto se consigue mediante un elemento de construcción que constituye un obstáculo mecánico contra la entrada de suciedad reteniendo de manera segura tanto partículas como fluidos.
Al contrario de las estrategias seguidas hasta ahora en el estado de la técnica, el efecto de estanqueización no se produce en primer lugar entre una lámina aislante y la pieza de tapa, sino entre la pieza de tapa y la rebaba de corte dispuesta sobre la pieza inferior.
Es que el inventor de la presente solicitud ha descubierto que los problemas de estanqueidad de los conmutadores conocidos se deben a que, durante el doblado sobre el lado superior de la pieza de tapa, la lámina aislante se ondula o se arruga. Esto hace que se producen vías de filtración para líquidos no sólo, como se suponía hasta ahora, entre la lámina aislante y la pieza de tapa, sino en primer lugar entre la lámina aislante y la pared circunferencial de la pieza inferior, de manera que durante la impregnación del conmutador conocido con barnices protectores, estos pueden filtrarse por ambos lados de la lámina aislante al interior del conmutador.
Tampoco frente a otros materiales electroaislantes, la pared doblada de la pieza inferior estanqueiza el lado superior tan bien que quede garantizado en todo caso que al resinificarse no pueda llegar líquido al interior del conmutador.
Tampoco durante la unión por soldadura indirecta de líneas de conexión sobre el lado superior o la superficie de contacto prevista en este, se puede excluir totalmente que al interior del conmutador lleguen soldante o líquidos correspondientes.
Por el hecho de que la rebaba de corte penetra en la pieza de tapa, ahora resulta una barrera mecánica para impurezas que actúa entre la pieza de tapa y la pared circunferencial de la pieza inferior.
Si la rebaba de corte está cerrada en sí circunferencialmente, resulta un efecto de estanqueización aún mejor, porque durante el montaje del nuevo conmutador se produce una estanqueización cerrada en sí en forma de una barrera anular.
Puesto que la pieza de tapa se compone de un material electroaislante, no es necesaria en principio una lámina aislante entre la pieza inferior y la pieza de tapa, aunque puede estar prevista para garantizar de la manera descrita anteriormente una estanqueización segura del conmutador. Entonces, la lámina aislante sólo debe esta prevista entre el lado inferior de la pieza de tapa y el talón de la pieza inferior y no tiene que extenderse hasta el lado superior de la pieza de tapa. Por lo tanto, puede estar realizada como un anillo aislante que se apoya sobre el talón en la pieza inferior.
Puesto que la pieza de tapa se compone de un material electroaislante, se puede prescindir también totalmente de la lámina aislante. Entonces, la pieza de tapa se apoya con su lado inferior directamente sobre el talón, engranando la rebaba de corte en la pieza de tapa desde el lado inferior.
De esta manera, se consigue un conmutador de estructura muy sencilla con pocos componentes, que no obstante queda estanqueizado de forma segura. Este modo de construcción se ofrece especialmente si la pieza de tapa se compone de un material sintético lo suficientemente blando para que la rebaba de corte pueda penetrar en el material de la pieza de tapa.
Resulta ventajoso si la rebaba de corte presenta un filo cortante que penetra en el material de la pieza de tapa.
Resulta preferible si en el lado inferior de la pieza de tapa está dispuesta otra rebaba de corte circunferencial, preferentemente cerrada en sí.
En este caso, resulta ventajoso que se produce una barrera mecánica adicional entre la lámina aislante y la pieza de tapa.
La rebaba de corte y la rebaba de corte adicional preferentemente sobresalen del talón o del lado inferior con una altura comprendida entre 10 um y 50 um, preferentemente entre 20 y 30 um.
Esta altura se ha acreditado, porque las láminas aislantes empleadas habitualmente presentan un espesor del rango inferior a 100 um, de manera que las rebabas de corte penetran en la lámina aislante como máximo hasta la mitad de este espesor, de modo que se mantiene el efecto de aislamiento eléctrico de la lámina aislante.
En su base, las rebabas de corte presentan un ancho comprendido entre 70 % y 120 % de la altura.
Generalmente, resulta preferible si el conmutador comprende una lámina de recubrimiento que se apoya sobre el lado superior de la pieza de tapa, extendiéndose la lámina de recubrimiento preferentemente hasta debajo de la zona marginal de la lámina aislante.
Si la lámina de recubrimiento se usa sola, se emplea en conmutadores en los que generalmente la pieza de tapa no se compone de metal, sino de una materia sintética electroaislante o de un material PTC. Entonces, la lámina de recubrimiento sirve por una parte para la protección mecánica de la pieza de tapa, pero por otra parte también para la estanqueización entre la pared doblada y el lado superior de la pieza de tapa. Esta estanqueización complementa la estanqueización producida según la invención por la rebaba de corte entre el talón en la pieza inferior y la pieza de tapa o la lámina aislante.
Si la lámina de recubrimiento se usa adicionalmente a la lámina aislante, esto proporciona una estanqueización especialmente buena del nuevo conmutador.
Todas estas medidas hacen que el nuevo conmutador queda muy bien protegido contra la entrada de impurezas en al interior de la carcasa.
Además, resulta preferible si la lámina aislante, si está presente, se compone de poliimida, preferentemente de poliimidas aromáticas, y si la lámina de recubrimiento se compone de papel de aramida.
Las láminas de protección de este tipo se conocen por ejemplo por el estado de la técnica, se comercializan por ejemplo bajo los nombres comerciales Kapton® o Nomex®.
Las láminas aislantes de estos materiales se caracterizan porque son “estirables”, es decir que durante la inserción de la pieza de tapa en la pieza inferior se alargan ligeramente y, no obstante, se pueden colocar bien alrededor del lado frontal de la pieza de tapa y el lado superior de este, consiguiéndose además la resistencia a la tensión necesaria.
Resulta preferible que la segunda superficie de contacto exterior está dispuesta en el lado superior de la pieza de tapa, en cuyo caso el mecanismo de conmutación lleva un elemento de transmisión de corriente que coopera con dos contracontactos estacionarios que están dispuestos en el lado inferior de la pieza de tapa y respectivamente uno de los cuales coopera con una de las dos superficies de contacto exteriores dispuestas en el lado superior.
Resulta ventajoso que el nuevo conmutador puede concebirse también para conmutar y llevar corrientes de intensidad muy alta, para lo que los dos contracontactos estacionarios cooperan con un elemento de transmisión de corriente en forma de un puente de contacto o de un plato de contacto, de manera que la corriente de servicio del aparato que ha de ser protegido no fluye por el disco elástico de resorte o incluso el disco elástico bimetálico, sino sólo por el elemento de transmisión de corriente.
Resulta preferible si el mecanismo de conmutación presenta una pieza bimetálica.
La pieza bimetálica puede ser un disco elástico bimetálico redondo, preferentemente circular, siendo posible también usar como pieza bimetálica un resorte bimetálico alargado, sujeto unilateralmente. En conmutadores sencillos, este bimetal también puede usarse para conducir corriente.
Sin embargo, resulta preferible si el mecanismo de conmutación presenta adicionalmente un disco elástico de resorte.
Dicho disco elástico de resorte puede llevar por ejemplo la pieza de contacto móvil y conducir la corriente por el conmutador cerrado y proporcionar la presión de contacto en el estado cerrado. De esta manera, la pieza bimetálica se descarga tanto de la conducción de corriente como de la carga mecánica en el estado cerrado.
Si el mecanismo de conmutación presenta un elemento de transmisión de corriente que actúa con dos contracontactos estacionarios, igualmente puede estar prevista o bien sólo una pieza bimetálica que entonces proporciona la presión de cierre y realiza la función de apertura, o bien puede estar prevista adicionalmente una pieza de resorte que ejerce la fuerza de cierre, de manera que la pieza bimetálica es cargada mecánicamente sólo cuando abre el conmutador.
La presente invención resulta especialmente adecuada para conmutadores termodependientes al menos aproximadamente redondos, es decir, que en la vista en planta desde arriba de la pieza inferior o de la pieza de tapa son redondos, circulares u ovalados, pudiendo aplicarse la invención también en otras formas de carcasa, si una rebaba de corte cerrada en sí puede realizarse sobre el talón en la pieza inferior, sobre el que se apoya la pieza de tapa.
Más características y ventajas resultan de la descripción y del dibujo adjunto.
Se entiende que las características mencionadas anteriormente y que aún se mencionan a continuación pueden usarse no sólo en las combinaciones indicadas respectivamente, sino también en otras combinaciones o individualmente, sin abandonar el marco de la presente invención.
Ejemplos de realización de la invención están representados en el dibujo y se describen en detalle en la siguiente descripción. Muestran:
la figura 1, una representación en sección esquemática en alzado lateral de un conmutador termodependiente ejemplar;
la figura 2, una representación esquemática ampliada del detalle II de la figura 1; y
la figura 3, una representación parcial esquemática, parcialmente en sección, en alzado lateral, de un ejemplo de realización del conmutador termodependiente de acuerdo con la invención.
En la figura 1 está representado esquemáticamente, no a escala real, y en sección lateral, un conmutador 10 termodependiente que visto en planta desde arriba es circular.
El conmutador 10 presenta un mecanismo de conmutación termodependiente 11 que está dispuesto dentro de una carcasa 12 dentro de la que está dispuesta una lámina aislante 13 que se extiende entre una pieza inferior electroconductora 14 en forma de pote y una pieza de tapa electroconductora 15 que cierra la pieza inferior 14.
Dentro de la pieza inferior 14 están previstos un talón 16 inferior circunferencial así como un talón 17 superior circunferencial, sobre el que se apoya la pieza de tapa 15 estando interpuesta la lámina aislante 13, cuya zona marginal 18 se extiende hasta el lado superior 21 de la pieza de tapa 15.
La pieza inferior 14 presenta una pared circunferencial 19, cuya sección superior 20 engrana sobre la pieza de tapa 15. La sección superior 20 está doblada radialmente hacia dentro, de tal forma que, a través de la lámina aislante 13 interpuesta, presiona la pieza de tapa 15 sobre el talón circunferencial 17, cuando se dobla aún más sobre el lado superior 21 con respecto a la situación representada esquemáticamente en la figura 1.
En un ejemplo representado, la pieza inferior 14 y la pieza de tapa 15 están hechas de un material electroconductor, por lo que está prevista la lámina aislante 13 que discurre alrededor de la pieza de tapa 15 y que se extiende dentro de la carcasa 12 paralelamente a la pieza de tapa 15, estando guiada lateralmente hacia arriba entre la pared 19 y la pieza de tapa 15 y estando orientada con su zona marginal 18 hacia arriba.
La sección superior 20 de la pared 19 se apoya de forma plana sobre la zona marginal 18 de la lámina aislante 13 presionándola en dirección hacia el lado superior 21 de la pieza de tapa 14.
En el lado superior 21 de la pieza de tapa 15 está previsto un recubrimiento 22 aislante adicional que se extiende radialmente hacia fuera hasta la zona marginal 18 de la lámina aislante 13.
En un lado inferior 23 de la pieza de tapa 15 está dispuesto un contracontacto estacionario 24 con el que coopera una pieza de contacto móvil 25, soportada por el mecanismo de conmutación 11.
El mecanismo de conmutación 11 comprende un disco elástico de resorte 26 que con su borde 27 se apoya sobre el talón 16 inferior estableciendo allí una unión electroconductora.
Por debajo del disco elástico de resorte 26, es decir, en su lado orientado en sentido contrario al contracontacto estacionario 24, está previsto un disco elástico bimetálico 28 que presenta dos posiciones de temperatura geométricas, la posición de temperatura baja representada en la figura 1 y una posición de temperatura alta no representada.
El disco elástico bimetálico 28 se encuentra con su borde 29 libremente por encima de un talón circunferencial 31 cuneiforme que está realizado en un fondo 32 interior de la pieza inferior 14.
La pieza inferior 14 presenta un fondo 33 exterior con el que se establece un contacto térmico con un aparato que ha de ser protegido.
El disco elástico bimetálico 28 se apoya con su centro 35 sobre un talón circunferencial 34 de la pieza de contacto 25. El disco elástico de resorte 26 está unido, por una zona interior 36 en su centro, de forma duradera a la pieza de contacto móvil 25, para lo que sobre su pivote 30 que pasa por los dos disco elásticos 26 y 28 está aplicado por presión un anillo 37 en el que está realizado también el talón 34.
El contracontacto estacionario 24 unido de forma electroconductora al lado superior 21 de la pieza de tapa 15 coopera con la pieza de contacto móvil 25 y, a través de este, con la zona interior 36 del disco elástico de resorte 26 que en el estado cerrado del conmutador 10, representado en la figura 1, está unido eléctricamente de forma duradera al talón 16 y, a través de este, a la pieza inferior 14.
El lado superior 21 sirve de primera superficie de contacto exterior 38, lo que se indica mediante una superficie de rayas longitudinales. El fondo 33 exterior de la pieza inferior 14 puede servir en el conmutador 10 de segunda superficie de contacto exterior, estando previsto en el conmutador 10 usar como segunda superficie de contacto exterior 39 la sección superior 20 de la pared 19.
En la posición de conmutación cerrada del conmutador 10, representada en la figura 1, la pieza de contacto móvil 25 queda presionada por el disco elástico de resorte 26 contra el contracontacto estacionario 24. Dado que el disco elástico de resorte 26 electroconductor está con su borde 27 en unión con la pieza inferior 14, queda establecida una unión electroconductora entre las dos superficies de contacto 38, exterior 39es.
Si ahora la temperatura en el interior del conmutador 10 sube más allá de la temperatura de reacción del disco elástico bimetálico 28, este se dobla, desde una configuración convexa representada en la figura 1 a una configuración cóncava en la que su borde 29 en la figura 1 se mueve hacia arriba, de tal forma que desde abajo entra en contacto con el borde 27 del disco elástico de resorte 26.
Durante ello, el disco elástico bimetálico 28 presiona con su centro 35 sobre el talón 34 y de esta manera levanta la pieza de contacto móvil 25 del contracontacto estacionario 24.
El disco elástico de resorte 26 puede ser un disco de resorte biestable que también en la posición abierta del conmutador es geométricamente estable, de manera que la pieza de contacto móvil 25 no vuelve a entrar en contacto con el contracontacto estacionario 24 tampoco cuando el borde 29 del disco elástico bimetálico 28 ya no presiona contra el borde 27 del disco elástico de resorte 26.
Si ahora vuelve a bajar la temperatura en el interior del conmutador 10, el borde 29 del disco elástico bimetálico 26 vuelve a moverse hacia abajo y entra en contacto con el talón 31 cuneiforme. Con su centro 35, el disco elástico bimetálico 26 presiona entonces desde abajo contra el disco elástico de resorte 26 y lo vuelve a presionar a su otra posición geométrica estable en la que según la figura 1 presiona la pieza de contacto móvil 25 contra el contracontacto estacionario 24.
En el presente ejemplo, el mecanismo de conmutación 11 presenta, adicionalmente al disco elástico bimetálico 28, el disco elástico de resorte 26 que lleva corriente, aunque en el mecanismo de conmutación 11 también puede estar previsto solamente el disco elástico bimetálico 28 que entonces se apoyaría con su borde 29 sobre el hombro 16 y llevaría la corriente.
También es posible disponer el disco elástico bimetálico 28 por encima del disco elástico de resorte 26.
En la figura 2 está representado de forma ampliada el detalle II del conmutador 10 de la figura 1.
En la figura 2 está representada de forma ampliada la zona del conmutador 10 de la figura 1, donde la pieza de tapa 15 se apoya sobre el talón 17 estando interpuesta la lámina aislante 13.
Radialmente dentro está prevista sobre el talón 17 una rebaba de corte 41 que sobresale del talón 17 perpendicularmente en dirección hacia la pieza de tapa 15 y que ha penetrado aproximadamente con una tercera parte en la lámina aislante 13.
En el lado inferior 23 de la pieza de tapa 15 está prevista radialmente fuera una rebaba de corte 42 adicional que se extiende perpendicularmente sobre el lado inferior 23 en dirección hacia la pieza inferior 14 engranando igualmente aproximadamente con una tercera parte en la lámina aislante 13.
Las dos rebabas de corte 41 y 42 están provistas de un filo cortante 43 superior y presentan en sección transversal una forma aproximadamente triangular.
Las dos rebabas de corte 41 y 42 están cerradas en sí y son circunferenciales radialmente, de tal forma que forman sendas rebabas de corte 41 o 42 anular que presenta respectivamente un filo cortante 43 anular, orientado hacia arriba.
La rebaba de corte 42 presenta encima del lado inferior 43 una altura indicada en 51, que es de aproximadamente 30 |jm. Igualmente, la rebaba de corte 41 presenta una altura 52 que sobresale del hombro 17 y que igualmente es de aproximadamente 30 jm . La lámina aislante 13 presenta un espesor indicado en 53 que es de aproximadamente 100 jm.
En su base en la que están realizadas en una sola pieza con el hombro 17 o el lado inferior 23, las rebabas de corte 41 o 42 presentan un ancho indicado en 54 o 55, que corresponde aproximadamente a la altura 52 o 51.
Las dos rebabas de corte 41 y 42 forman respectivamente una barrera mecánica frente a la posible entrada de impurezas, especialmente fluidos, que entre la lámina aislante 13 y la pieza de tapa 15 o la pieza inferior 14 puedan entrar al interior del conmutador.
Dado que las dos rebabas de corte 41 y 42 están cerradas en sí circunferencialmente, forman una barrera mecánica completa que no puede ser superada por impurezas, especialmente fluidos.
Mientras en la figura 2 tanto la pieza de tapa 15 como la pieza inferior 14 se componen de un material electroconductor y, por tanto, deben aislarse eléctricamente una respecto a otra por la lámina aislante 13, en la figura 3 está representada por secciones y de forma esquemática y en sección la zona superior de un conmutador 10' en el que la pieza inferior 14 se compone a su vez de metal, pero en este caso está prevista una pieza de tapa 44 compuesta de materia sintética.
La pieza de tapa 44 se apoya con su lado inferior 23 directamente sobre el talón 17 en la pieza inferior 14, estando previsto sobre el talón 17 a su vez la rebaba de corte 41 conocida ya por la figura 2, que con su filo superior 43 se ha clavado en el material de la pieza de tapa 14.
La pieza de tapa 44 queda sujeta sobre el talón 17 por la sección superior 20 doblada de la pared circunferencial. Durante el montaje del nuevo conmutador 10', la rebaba de corte 41 penetra en el material de la pieza de tapa 44 formando una barrera mecánica contra la entrada de fluidos entre la pieza de tapa 44 y la pieza inferior 14.
También en el ejemplo de realización según la figura 3, la rebaba de corte 41 está cerrada en sí. Mientras la rebaba de corte 41 en la figura 3 se apoya radialmente dentro sobre el talón 17, aquí también puede estar dispuesta de forma céntrica o radial.
Además, cabe mencionar que la forma de las rebabas de corte 41 y 42 está adaptada al material en el que deben penetrar.
Mientras en el conmutador 10 de la figura 1, una superficie de contacto exterior 38 está dispuesta sobre el lado superior 21 de la tapa y la otra superficie de contacto exterior 39 está realizada en la pared 19, el conmutador 10' de la figura 3 presenta dos superficies de contacto exteriores 45, 46 que están dispuestas ambas una al lado de otra sobre el lado superior 21 de la pieza de tapa 44.
Las dos superficies de contacto exteriores 45 y 46 están unidas respectivamente a contracontactos estacionarios 47 y 48 que están dispuestos en el lado inferior 23 de la pieza de tapa 44 y que cooperan con un elemento de transmisión de corriente 49 que por un disco elástico de resorte 26 queda presionado contra los contracontactos 47, 48 estacionarios.
En el conmutador 10', la corriente de servicio por tanto no fluye por el disco elástico de resorte 26, sino por el elemento de transmisión de corriente 49.
En el estado cerrado del conmutador 10', representado en la figura 3, el disco elástico de resorte 26 se apoya con su borde 27 sobre el talón 16 inferior en la pieza inferior 14 y presiona el elemento de transmisión de corriente 49 contra los dos contracontactos 47, 48 estacionarios.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Conmutador termodependiente con una carcasa (11) que comprende una pieza de tapa (15, 44) con un lado inferior (23) y con un lado superior (21) así como una pieza inferior electroconductora (14) con un talón circunferencial (17) y con una pared circunferencial (19), cuya sección superior (20) engrana sobre la pieza de tapa (15), con al menos una primera superficie de contacto exterior (45) dispuesta en el lado superior (21) de la pieza de tapa (15), y con al menos una segunda superficie de contacto exterior (46) prevista en la parte exterior de la carcasa (12), presionando la sección superior (20) de la pared circunferencial (19) de la pieza inferior (14), que engrana sobre la pieza de tapa (15), la pieza de tapa (15) sobre el talón circunferencial (17), y con un mecanismo de conmutación termodependiente (11) dispuesto dentro de la carcasa (12), que en función de su temperatura establece o abre una unión electroconductora entre la primera y la segunda superficies de contacto exteriores (45, 46), estando previsto entre la pieza de tapa (15) y la pieza inferior (14) un medio de estanqueización, caracterizado porque el medio de estanqueización presenta una rebaba de corte circunferencial (41) que está realizada en una sola pieza con el talón (17) en la pieza inferior (14), y porque la pieza de tapa (44) se compone de un material electroaislante y se apoya con su lado inferior (23) directamente sobre el talón (16), engranando la rebaba de corte (41) en la pieza de tapa (15) desde el lado inferior (23).
2. Conmutador según la reivindicación 1, caracterizado porque el material electroaislante es un plástico.
3. Conmutador según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la rebaba de corte presenta un filo cortante que penetra en la pieza de tapa.
4. Conmutador según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque en el lado inferior (23) de la pieza de tapa (15, 44) está dispuesta una rebaba de corte circunferencial (42) adicional, preferentemente cerrada en sí.
5. Conmutador según la reivindicación 4, caracterizado porque la rebaba de corte (42) adicional sobresale del lado inferior (23) con una altura comprendida entre 10 um y 50 um, preferentemente entre 20 y 30 um.
6. Conmutador según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la rebaba de corte (41) prevista en el talón (17) sobresale del talón (17) con una altura comprendida entre 10 um y 50 um, preferentemente entre 20 y 30 um.
7. Conmutador según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque comprende una lámina de recubrimiento (22) que se apoya sobre el lado superior (21) de la pieza de tapa (15, 44).
8. Conmutador según la reivindicación 7, caracterizado porque la lámina de recubrimiento (22) se compone de papel de aramida.
9. Conmutador según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la segunda superficie de contacto exterior (46) está dispuesta en el lado superior (21) de la pieza de tapa (44).
10. Conmutador según la reivindicación 9, caracterizado porque el mecanismo de conmutación (11) lleva un elemento de transmisión de corriente (49) que coopera con dos contracontactos estacionarios (47, 48) que están dispuestos en el lado inferior (23) de la pieza de tapa (44) y cada uno de los cuales coopera con una de las dos superficies de contacto exteriores (45, 46) dispuestas en el lado superior (21).
11. Conmutador según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el mecanismo de conmutación (11) presenta una pieza bimetálica (28).
12. Conmutador según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque el mecanismo de conmutación (11) presenta un disco elástico de resorte (26).
13. Conmutador según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque la rebaba de corte (41, 42) está realizada circunferencialmente de forma cerrada en sí.
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