NL8303800A - Thermisch verbindingsorgaan. - Google Patents

Description

* V* -1- 23551/CV/tl

Korte Aanduiding: Thermisch verbindingsorgaan.

De uitvinding'heeft betrekking op een thermisch verbindingsorgaan en meer in het bijzonder op een verbeterd thermisch verbindingsorgaan,dat 5 een hoge betrouwbaarheid in werking, een hoge productiesnelheid en lage vervaardigingskosten met zich meebrengt.

Zoals algemeen bekend is een thermisch verbindingsorgaan een inrichting voor het beschermen van electrische uitrusting tegen brandbeschadi-ging veroorzaakt door de oververhitting van dergelijke uitrusting.

10 In het algemeen omvatten gebruikelijke thermisch verbindingsorganen een metalen lichaam,bijvoorbeeld metaal- aluminium. Een dergelijk metalen lichaam wordt gebruikelijk rechtstreeks opgesteld in het circuit zonder enige isolerende bedekkingsbehandeling op het lichaam ten einde hogere thermische gevoeligheid te verkrijgen. Als resultaat loopt een dergelijk 15 metalen lichaam vaak het gevaar van kortsluiting door per ongeluk plaatsvindend contact met andere electrische delen of draden. Bovendien wordt, indien een lichaam is vervaardigd uit dunne plaat van niet stijf metaal (bijvoorbeeld aluminium ),een dergelijk metalen lichaam gemakkelijk gedeukt door het minste contact met andere elementen. Een dergelijke deuk 20 kan de doortocht van een beweegbaar contact in het lichaam vernauwen en vaak vrije beweging van een dergelijk contact moeilijk maken. Dientengevolge treedt het niet zelden op,dat het beweegbare contact, geblokkeerd door de nauwe doortocht,niet kan worden vrijgemaakt en zo een gesloten circuit toestand handhaaft gedurende een lange tijd ondanks dat de af-25 gestelde temperatuurgrens reeds is overschreden. Aangezien verder het lichaam (mantel) van het gebruikelijke thermische verbindingsorgaan een metalen buis (patroontype) is moet het samenbouwproces van de inwendige delen of elementen worden uitgevoerd door een kleine opening bij het einde van de buis waarbij ieder deel afzonderlijk moet worden ingestoken voor 30 het vervaardigen van een volledig stel van het samenstel. Dit is een moeilijken tijdrovende taak.

Met betrekking tot de functionele constructie is het bekend,dat een bladveer of een beweegbaar contact aan zijn ene einde onder veerspanning wordt gebracht door het gewicht van een hoeveelheid thermisch gevoelig 35 hars of kunststof ten einde contact te maken met het ene einde van een vast contact of klem. Verder is een ander type bekend waarin twee bladveren aan 3303300 -2- 23551/CV/tl een van hun einden aan elkaar zijn bevestigd door middel van een staaf vervaardigd uit smeltbaar metaal. In deze type thermische verbindings-organen smelt, indien de beoogde temperatuurgrens wordt overschreden, een dergelijke thermo-gevoelige materiaalkluit of smeltbare metalen staaf 5 om de bladveer vrij te geven,waardoor veroorzaakt wordt,dat het circuit wordt geopend.

Dergelijke thermische verbindingsorganen hebben echter bepaalde nadelen. Het verkregen contact is bijvoorbeeld van een zeer smal oppervlak-gebied zoals een punt contact en dientengevolge gemakkelijk uit ingrijping 10 te brengen of te openen als gevolg van lichte trilling of kleine wijziging van temperatuur zelfs onder de beoogde temperatuur. Een ander gebrek is dat een dergelijk puntcontact gevoelig is om een per ongeluk optredende verhitting te veroorzaken ten gevolge van de verhoogde contactweerstand, hetgeen leidt tot een onjuist smelten van de thermisch gevoelige kunststof 15 of de smeltbare legering en zodoende tot een voortijdige en onnodige opening van het circuit.

Om een dergelijke nadeel te overwinnen wordt bij een ander bekend uitvoeringsvoorbeeld een electrisch contact gesoldeerd door gebruikmaking van een legering met laag smeltpunt. Ten gevolge van zijn kenmer-20 kende lage temperatuur van rekristallisatie is echter de fysische eigenschap van een dergelijke legering van laag smeltpunt gemakkelijk te wijzigen. Dientengevolge wordt de kristalkorrel grover ten gevolge van het verschil in temperatuur tussen stroomvloeiingstijdsperiode en tijdsperiode zonder stroming zoals onder normale gebruiksomstandigheden . Dientengevolge 25 faalt het thermische verbindingsorgaan van dit type vaak om in het beoogde temperatuurgebied in werking te treden.

Bovendien veroorzaken i enige . .scheuren op de ; smeltbare legering opgewekt door rekristallisatie soms onverwacht openen van het circuit.

Een ander probleem treedt op indien een bladveer permanent is vervormd.

30 Ten gevolge van elastische vermoeidheid faalt een bladveer er somst'i jös in zichzelf in de oorsprnkelijke stand terug te brengen,zelfs indien de thermisch gevoelige kunststof of de smeltbare legering bij de beoogde temperatuur van het thermische verbindingsorgaan is gesmolten.

Dienovereenkomstig is het een oogmerk van de huidige uitvinding boven-35 genoemde nadelen ,welke kleven aan de gebruikelijke thermische verbindingsorganen, zo goed mogelijk op te heffen.

8303300 t -3- 23551/CV/tl

Het is een verder oogmerk van de huidge uitvinding een thermisch verbindingsorgaan te verkrijgen,dat een stabiel gesloten drcuittoestand kan handhaven terwijl het een snelle en betrouwbare onderbreking of opening van de circuitwerking kan veroorzaken.

5 Het is een verder oogmerk van de huidige uitvinding een thermisch verbindingsorgaan te verkrijgen,dat gemakkelijk samen te bouwen is tegen lage vervaardigingskosten.

Bovengenoemde oogmerken worden volgens de huidige uitvinding verkregen door een thermisch verbindingsorgaan voorzien van een lichaamsmantel 10 met zijn zijde open en een deksel aangepast om te passen op de opening van de lichaamsmantel, beide vervaardigd uit sterk warmtegeleidend en electrisch isolerend keramisch materiaal; een bladveer welke met een basisgedeelte is bevestigd aan en electrisch verbonden is met een stroomdraad en welke een actief gedeelte heeft ,dat zich in de lengterichting van de 15 lichaamsmantel uitstrekt en een contact in mesbladvorm bepaald; een vaste klem electrisch verbonden met een andere stroomdraad en voorzien van een V-vormige groef aangepast om in ingrijping te komen met het mes-bladcontact; en.een kluit thermisch gevoelige kunststof opgesteld om het actieve gedeelte van de bladveer zo onder voorspamiig te houden ,dat het 20 mesbladcontact een ingrijping maakt met de V-vormige groef van de vaste klem voortet tot stand brengen van een gesloten drcuittoestand.

In overeenstemming met de huidige uitvinding wordt een goed en blijvend contact verkregen door de ingrijping van het mesbladcontact met de V-vormige groef van de vaste klem waardoor een stabiele gesloten cir-25 cuittoestand wordt gehandhaafd. Het huis van sterk warmtegeleidend en· electrisch isolerend keramisch materiaal geeft een grotere mechanische sterkte dan het gebruikelijke metalen lichaam. De samenbouw of vervaardi-gingshandeling kan worden uitgevoerd door de opening van de lichaamsmantel, welke wordt bedekt door het deksel na deze handeling hetgeen resulteert in 30 een gemakkelijke fabricage en tijdbesparend werken.

In overeenstemming met een de voorkeur gegeven uitvoeringsvorm is een schroeflijnvormige veer aangebracht om het actieve gedeelte van de bladveer naar zijn oorspronkelijke of herstelde stand te dringen,daardoor de losmaakwerking niet slechts versnellend,maar tevens het trillen van het 35 actieve gedeelte van de bladveer, dat zou kunnen veroorzaken,dat het mesbladcontact contact maakt met de V-vormige groef van de vaste klem nadat 8 3 Π 3 ? 0 0 S' Μ » -4- 23551/CV/tl de thermisch gevoelige kunststof smelt ten gevolge van oververhitting boven de beoogde temperatuurgrens,voorkomend.

In overeenstemming met een verder de voorkeur gegeven uitvoerings-voorbeeld zijn de bladveer en de vaste klem zodanig opgesteld ,dat de 5 hartlijn van de dwarsdoorsnede van het mesbladcontact van de bladveer in zijn teruggestelde stand is afgebogen van de dwarsdoorsnedehartlijn van de V-vormige groef van de vaste klem. Dit leidt tot een gelijkmatigere ingrijping of contact in de gesloten circuittoestand tegen de trilling of verplaatsing van het mesbladcontact in de richting afgekeerd van de 10 V-vormige groef van de vaste klem. De bovenstaande en andere oogmerken, voordelen en kenmerken van de huidige uitvinding zullen verder duidelijk worden uit de hieronder volgende gedetailleerde beschrijving van de in bijgaande figuren weergegeven uitvoeringsvorm van de constructie volgens de uitvinding.

15 Fig. 1 toont in perspectief een aanzicht op een thermisch verbindings-orgaan volgens een uitvoeringsvoorbeeld van de huidige uitvinding,waarbij een deksel is verwijderd of afgelicht van de opening in het lichaamshuis; waarbij in fig.1 de gesloten circuittoestand is weergegeven.

Fig. 2 toont een met fig.1 overeenkomend aanzicht waarbij de open 20 circuittoestand is afgeheeld.

Fig. 3 toont een langsdoorsnede over het thermische verbindingsorgaan met de gesloten circuittoestand.

Fig. 4 toont een met fig.3 overeenkomende doorsnede met de open circuittoestand.

25 Fig. 5 toont een dwarsdoorsnede over fig.3,gezien volgens de lijn A - A*.

Fig. 6 toont een dwarsdoorsnede,gezien volgens de lijn B- B* in fig.4.

Zoals weergegeven in de figuren,in het bijzonder in fig.1 en 2 omvat 30 een mantel volgens de huidige uitvinding een lichaamshuis . 1 welke aan een zijde (de weergegeven bovenzijde) open is,en een deksel 2 ,welke is aangepast om op het lichaamshuis 1 te passen.Zowel het lichaamshuis 1 als het deksel 2 zijn vervaardigd uit sterk thermisch geleidend en electrisch isolerend keramisch materiaal. Dientengevolge is de mantel moeilijk te 35 vervormen door een uitwendige kracht en geeft ook geen aanleiding tot kortsluiting indien in contact gebracht met andere electrische elementen.

8303300 » ψ -5- 23551/CV/tl

Beide eindwanden van het lichaamshuis 1 zijn uitgevoerd met uitsnijdingen voor het opnemen van een van de einden van een paar stroomdraden 3a,3b, die zijn verbonden met het niet nader weergegeven uitwendige circuit. Het inwendige van het lichaamshuis 1 omvat drie scheidingswanden 4,5, 6 waarbij 5 de scheidingswand 5 zich uitstrekt van een binnenste zijwand 7 en de scheidingswand 4 en 6 zich uitstrekken vanaf de tegenover gelegen binnenste zijwand 8.

Een L-vormige bladveer 9 is zodanig opgesteld,dat een einde of basisgedeelte van de bladveer 9 mechanisch is vastgezet tussen de ene eindwand 10 van het lichaamshuis 1 en de scheidingswand 4 en electrisch is verbonden met de ene stroomdraad 3a,terwijl het elastische of actieve gedeelte 9b van de bladveer 9 zich uitstrekt langs de binnenwand 7 in de lengterichting van het lichaamshuis .De kop van het actieve gedeelte 9b van de bladveer 9 vormt een contact 9c in mesbladvorm.

15 Een ander contact of klem 10 is over een hoek van ongeveer 90° af gebogen bij zijn centrale gedeelte en een zijgedeelte is vastgezet tussen de andere eindwand van het lichaamshuis 1 en de scheidingswand 5,terwijl het andere zijgedeelte een V-vormige groef 10 a vormt,welke is gelegen tegenover het mesbladcontact 9c van de bladveer 9 en welke is aangepast om 20 te passen in of in ingrijping te komen met laatstgenoemde.

Ten einde een gesloten circuittoestand tot stand te brengen wordt een kluit thermisch gevoelige kunststof 11 opgesteld tussen het actieve gedeelte 9b van de bladveer 9 en de binnenwand 7 van het lichaamshuis 1 zoals afgebeeld in fig.1 en fig.3. Het actieve gedeelte 9b van de bladveer 25 9 wordt dus door de thermisch gevoelige kunststof 11 omhoog geduwd of onder voorspanning gedrongen naar de vaste klem 10,zodat het mesbladcontact 9c en ingrijping maakt met de V-vormige groef 10a.

Indien de temperatuur in de mantel stijgt boven de berekende temperatuurgrens smelt de thermisch gevoelige kunststof 11 en verdwijnt.

30 Dientengevolge wordt de bladveer 9 vrijgegeven. Het actieve gedeelte 9b van de bladveer beweegt naar zijn oorspronkelijke stand en daarbij komt het mesbladcontact 9c vrij van de V-vormige groef 10a waardoor veroorzaakt wordt,dat het circuit zich opent. De open circuittoestand is in fig.2 en fig.4 weergegeven.

35 In dit uitvoeringsvoorbeeld is een schroeflijnvormige veer 12 opgesteld tussen de bladveer 9 en de binnenwand 8 van het lichaamshuis 1. De veer 12 3 7 λ ? ^ λ ή

o w o 4- \j Q

*· -6- 23551/CV/tl is door de scheidingswanden 4 en 5 geborgd tegen zijdelingse beweging of verplaatsing en dringt het actieve gedeelte 9 b van de bladveer 9 naar zijn oorspronkelijke niet verbogen stand.De veer 12 dient dus voor het versnellen van het vrijmaken of de onderbrekingshandeling, 5 in het bijzonder het uit ingrijping brengen van het mesbladcontact 9c uit V-vormige groef 10a van de vaste klem 10 indien de thermisch gevoelige kunststof 11 smelt ten gevolge van oververhitting boven de berekende temperatuurgrens. In aanvulling dient de veer 12 om een terugspringen of trillen van het actieve gedeelte 9b van de bladveer 9 te T0 voorkomen nadat deze in zijn oorspronkelijke stand is teruggebracht. Dienovereenkomstig kan een meer betrouwbare onderbreking^werking tot stand worden gebracht.

Een verder kenmerk van de huidige uitvinding zal nu worden beschreven aan de hand van de fig.5 en 6. Zoals hieruit blijkt is de dwars-15 doorsnedehartlijn X van het mesbladcontact 9c afgebogen van de dwarsdoor-snedehartlijn Y van de V-vormige groef 10a in de open circuitstand zoals afgebeeld in fig.6. Een dergelijke opstelling is van voordeel voor de gesloten circuittoestand zoals afgebeeld in fig.5 doordat hierbij de contactkracht bij het contactoppervlak wordt vergroot door gebruik-20 making van de herstelkracht van de bladveer 9 en/of de verdringings-kracht van de schroeflijnvormige veer 12 en in het handhaven van een voldoend contactoppervlak zelfs indien het mesbladcontact 9c wordt verplaatst naar zijn oorspronkelijke niet verbogen stand ten gevolge van een mechanische trilling of een gedeeltelijk smelten van de thermisch 25 gevoelige kunststof 11 binnen de berekende temperatuurgrens.

Het zal duidelijk zijn,dat een samenbouw of vervaardigingshande-;· ling,zoals solderen kan worden uitgevoerd door de opening van het li-chaamshuis 1. Nadat de bewerking voltooid is wordt het lichaamshuis 1 bedekt met het deksel 2 en hermetisch afgedicht,bijvoorbeeld met be-30 hulp van een hechtmiddel. Dit is een minder lastig en minder t-ijdrovend werk hetgeen leidt tot een hogere productie en lagere vervaardigings-kosten.

Talrijke variaties en/of aanvullingen kunnen op de hier beschreven constructie worden aangebracht binnen de geest en beschermingsomvang van 35 de uitvinding.

8 τ n - 3 η n

V Ki Ki V \? \J

Claims (3)

1. Thermisch verbindingsorgaan voor het onderbreken van een circuit indien een bepaalde temperatuurgrens wordt overschreden,met het kenmerk, dat het verbindingsorgaan is voorzien van een lichaamsmantel welke aan een zijde open is en van een deksel,dat is aangepast om op de opening 5 van de lichaamsmantel te passen,waarbij zowel het deksel als de mantel uit sterk thermisch .géeidend en electrisch isolerend keramisch materiaal zijn vervaardigd, terwijl een bladveer,waarvan een basisgedeelte is vastgezet electrisch is verbonden met een stroomdraad en is voorzien van een actief gedeelte ,dat zich in de lengterichting van de lichaamsmantel uit-10 strekt en een contact in mesbladvorm bepaalt,terwijl een met een verdere stroomdraad verbonden vaste klem is voorzien van een V-vormige groef,welke is aangepast om in ingrijping te komen met het mesbladcontact,em een kluit thermisch gevoelige kunststof zodanig is opgesteld dat de kluit het actieve gedeelte van de bladveer onder voorspanning houdt zodat het mesblad-15 contact in ingrijping is met de V-vormige groef van de vaste klem voor het tot stand brengen van een gesloten circuittoestand.

2. Thermisch verbindingsorgaan volgens conclusie 1,met het kenmerk,dat verder een schroefveer is aangebracht om het actieve gedeelte van de bladveer naar zijn oorspronkelijke stand terug te dringen. 20

3. Verbindingsorgaan volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk,dat de bladveer en de vaste klem zodanig zijn opgesteld,dat de dwarsdoorsnedehart-lijn van het mesbladcontact in zijn oorspronkelijke stand is versprongen ten opzichte van de dwarsdoorsnedehartlijn van de V-vormige groef. _ ___.__^ 8303300