DE2137285A1

DE2137285A1 - Selbsttaetige sicherheitsschaltung zur ueberwachung des leistungsschaltgliedes eines elektrischen stromverbrauchers

Info

Publication number: DE2137285A1
Application number: DE2137285A
Authority: DE
Inventors: Karl Hehl
Original assignee: Arburg Maschinenfabrik Hehl and Soehne
Current assignee: Arburg GmbH and Co KG
Priority date: 1970-04-11
Filing date: 1971-07-26
Publication date: 1973-02-15
Also published as: FR2147233A2; NL7209719A; DE2137285C3; DE2137285B2; FR2147233B2; US3794811A; CH551708A

Description

DR. ING. OTTO STÜRNER ■ DR. FRIEDRICH E. MAYER

r. ing. O. Stürner- Dr. F. Moy»r.753 Pforzheim, Jullua-Naeher-Str.13~|

763 Pforzheim

Juliue-Naeher-Str. 13

21.JuIi 1971 Dr.M/Fi.

Uneer Zelohen Ihr Zeichen

2089

Patent- und Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

Anmelder: Karl Hehl, 7291 Loßburg/Württ., Siedlung I83

Bezeichnung: Selbsttätige Sicherheitsschaltung zur überwachung des Leistungssehaltgliedes eines elektrischen Stromverbrauchers

Zusatz zu Patent

(Patentanmeldung P 20 17 122.5)

Die Erfindung bezieht sich auf eine Weiterbildung der in dem

Patent ....(Patentanmeldung P 20 17 422.5) geschützten

Erfindung.

Gegenstand des Hauptpatentes ist eine selbsttätige Sicherheitsschaltung zur überwachung des Leistungsschaltgliedes eines elektrischen Stromverbrauchers, wie z.B. einer elektrischen Heizung, eines elektrischen Motors und dergleichen zur Verhinderung von Schäden, die durch ein Versagen des den Hauptstromkreis beherrschenden Leistungsschaltgliedes beim Trennen des HauptStromkreises entstehen, mit einem mit dem Leistungsschaltglied elektrisch oder mechanisch verbundenen Hilfsschaltglied sowie mit einer elektrischen Verbindung zwischen der zum elektrischen Stromverbraucher führenden Hauptstromleitung und dem öffnungskontakt des als Hilfssehaltglied dienenden Relais

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bzw. dem Öffnungskontakt des mit dem Leistungsschaltglied verbundenen Hilfsschaltgliedes und mit einer mit diesem Öffnungskontakt elektrisch verbundenen Einrichtung, die wenigstens ein Widerstandsheizelement und ein mit dem Heizelement in thermischem Kontakt befindliches, aufheizbares Schaltelement aufweist, das den HauptStromkreis bei überschreiten einer bestimmten Eigentemperatur trennt.

Beim Gegenstand des Hauptpatents ist das aufheizbare Schaltelement von zwei diametral gelegenen Widerstandsheizelementen flankiert. Bei einer solchen Ausbildung kann es vorkommen, daß insbesondere bei auftretenden Schäden das Widerstandsheizelement in elektrische Verbindung mit dem Schaltelement, das üblicherweise als Schmelzpille ausgebildet ist, und damit der Widerstandskreis in Verbindung mit dem Betriebsstromkreis kommt. Ein solcher Kurzschluß bedeutet in aller Regel die Zerstörung des Verstärkers der Sicherheitsschaltung und eine Beschädigung der Leiterplatte,auf welcher das Widerstandsheizelement und das Schaltelement angeordnet sind. Um diesen Gefahren zu begegnen, ist man dazu übergegangen, das Schaltelement j also im vorliegenden Fall die Schmelzpille, durch eine Mantelbeschichtung mit Kunststoff zusätzlich zu iso-^ lieren.· Eine solche zusätzliche Isolierung hat jedoch den Nachteil, daß die Grenztemperatur, bei welcher die Abschaltung erfolgt, nicht mehr so exakt reproduzierbar ist, wie dies ohne Isolierung der Fall ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Sicherheitsschaltung gemäß dem Hauptpatent derart weiterzubilden, daß ein Kurzschluß im oben erörterten Sinne ausgeschlossen und die vorbestimmte Grenztemperatur, bei welcher die Sicherheitsschaltung absehaltet, genau reproduzierbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Widerstandsheizelement durch eine das Schaltelement kon- ■ aentrisch umschließende Spule eines Widerstandsdrahtes und durch eine koaxial sum Schaltelement angeordnete Träger-

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hülse gebildet ist.

Zweckmäßigerweise ist das Schaltelement eine radial symmetrische und wenigstens im Mittelabschnitt zylindrisch gestaltete Schmelzpille, die von der zylindrischen Innenwandung der durch einen Keramikkörper gebildeten Trägerhülse satt umschlossen ist.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 das Widerstandsheizeleraent der Vorrichtung im Längsschnitt,

.Fig. 2 die Anordnung gemäß Figur 1 in Stirnansicht,

Fig. 3 daß auf einer Leiterplatte montierte Widerstandsheizelement gemäß Figur 1 mit Anschlußsäulen für die Schmelzpille teilweise im Längsschnitt,

Fig. h eine Stirnansicht der Anordnung gemäß Figur 3 ohne die Anschluß.säulen

Fig. 5 die Anordnung gemäß Figur 3 und lJ in Draufsicht teilweise im Längsschnitt,

Fig. 6 die Sicherheitsschaltung in schem&tiseher Darstellung mit einem elektronischen Leietungsschaltglied und

Fig. 7 das Schaltbild der Sicherheitsschaltung gemäß Figur 6.

Im Ausführungsbeispiel wird der Körper 9 von.einem elektronischen Regelgerftt auf einer bestimmten Solltemperatur gehalten. Bestandteil des Temperaturregelgerätes ist ein den Sollwerf am beheizten Körper überwachender Verstärker 8. Dieser steuert ein Relais 7» 12, das zusammen mit dem Ver-

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stärker 8 den Verstärkerstromkreis bildet. Je nachdem, ob am beheizten Körper der Sollwert über-oder unterschritten wird, schaltet das Relais 7 mit Hilfe seines Kontaktes 12 das Leistungsschaltglied 6 ein oder aus, das seinerseits den mit einer Sicherung versehenen Hauptstromkreis beherrscht. Das vom Relais 7, 12 über den Widerstand 5 angesteuerte elektronische Leistungsschaltglied liegt unmittelbar im Hauptstromkreis 11. Wesentlicher Bestandteil der Sicherheitsschaltung ist eine elektrische Verbindung 1*1 zwischen dem HauptStromkreis und dem Öffnungskontakt 12 des Relais 7 sowie eine im Hauptstromkreis liegende Einrichtung 2, 3, 21, 29, 25, 90, 100, die mit dem Öffnungskontakt 12 des Relais 7 über eine Leitung 15 elektrisch verbunden ist. Die Einrichtung umfaßt ein Widerstandsheizelement 3, 21 und ein mit diesem Widerstandsheizelement in thermischem Kontakt befindliches, aufheizbares, z.B. auf chemischer Basis arbeitendes Schaltelement 2 (Schmelzpille). Wie aus Figur 1 ersichtlich, ist das Widerstandsheizelement 3, 21 durch eine das Schaltelement 2 konzentrisch umschliessende Spule 3 eines Widerstandsdrahtes und durch eine die Spule aufnehmende Trägerhülse 1 gebildet. Die aus einem Keramikkörper gebildete Trägerhülse liegt koaxial zu .dem radialsymmetrischen Schaltelement 2. Dieses Schaltelement ist wenigstens im Mittelabschnitt zylindrisch gestaltet und arbeitet als Schmelzpille auf chemischer Basis. Die Schmelzpille ist von der zylindrischen Innenwandung der durch einen Keramikkörper gebildeten Trägerhülse (Keramikkörper 1) umschlossen. Die das Widerstandsheizelement heizende Spule ist durch eine einzige Wicklung gebildet und in einer entsprechenden Vertiefung im Mantel des Keramikkörpers 1 angeordnet. Der von einer keramischen Schutzhülse 29 umschlossene Keramikkörper 21 ist mittels Schellen mit einer als gedruckte Schaltung ausgebildeten Leiterplatte 27 verbunden. Die Leiterplatte ist sowohl Bestandteil des Stromkreises des Widerstandsheizelementes 3, 21 als auch Bestandteil des Betriebs etromkreises 11. Im Keramikkörper 1 sind Axialnuten 20 für

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den Eingangs- und Ausgangsabschnitt des Widerstandsdrahtes 3', 3" eingeformt. Der Eingangsabschnitt 3¹ bzw. der Ausgangsabschnitt 3" des Widerstandsdrahtes ist mittels Befestigungsschellen 25 mit der Leiterplatte 7 elektrisch und mechanisch verbunden, die das aus Widerstandsheizelement 3, 21, Schmelzpille 2 und Schutzhülse 29 bestehende Aggregat tragen. Die Anschlüsse 8' und 8" für die Schmelzpille gehen über Anschlußsäulen 90, 100. Diese nehmen die Anschlüsse 8', 8" mittels Klemmverbindung auf. Der eine Anschluß 100 ist in einer Ebene angeordnet,welche die Achse der Schmelzpille schneidet. Der andere Anschluß 9o liegt außerhalb dieser Ebene, um die Montage bzw. Demontage der Schmelzpille in der Trägerhülse zu erleichtern.

Wird das Leistungsschaltglied β durch einen Defekt leitend, wobei das Hilfsrelais 7 abgeschaltet bleibt, so wird eine Phase des liauptStromkreises über die' Leitung 1^, den Öffnungskontakt 12,das Relais 7 und die Leitung 15 an das Widerstandsheizelement 3> 21 gelegt. Das Widerstandsheizelement· heizt das Schaltelement 2 auf ₃ bis dieses die 'vorbestimmte Grenztemperatur überschreitet. Infolge dieser Überschreitung wird der Hauptstromkreis getrennt und damit der Stromfluß für den elektrischen Stromverbraucher unterbrochen. Die zur Schmelzpille konzentrische Auflagerung des Widerstandsheizdrahtes bietet eine absolute Sicherheit gegen Kurzschluß. Zudem ist jetzt keine Lötung der Schmelzpille 2 mehr erforderlich. Die Schmelzpille umfaßt eine im Leiterweg liegende thermolabile Substanz,

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Claims

Patentansprüche ,

Selbsttätige Sicherheitsschaltung zur Überwachung des Leietungsschaltgliedes eines elektrischen Stromverbrauchers, wie z.B. einer elektrischen Heizung, eines elektrischen Motors und dergl. zur Verhinderung -von Schäden, die durch ein Versagen des den Häuptstromkreis beherrschenden Leistungsschaltgliedes beim Trennen

) des Hauptstromkreises entstehen.mit einem mit dem leistungsschaltglied elektrisch oder mechanisch verbundenen Hilfsschaltglied sowie mit einer elektrischen Verbindung' zwischen der zum elektrischen Stromverbraueher führenden Hauptstromleitung und dem Öffnungskontakt des als Hilfsschaltglied dienenden Relais bzw. dem Öffnungskontakt des mit dem leistungsschaltglied verbundenen Hilfsschaltgliedes und mit einer mit diesem Öffnungskontakt elektrisch verbundenen Einrichtung, die wenigstens ein .Widerstandsheizelement und ein mit dem Heizelement in thermischem Kontakt befindliches, aüfheizbares Schaltelement aufweist, das den Haupt Stromkreis bei Überschreiten einer bestimm-

^ ten Eigentemperatur trennt, nach Patent.

™ (Patentanmeldung P 20 17 422.5), dadurch gekennzeichnet, . daß das Widerstandsheizelement (1, 3) durch eine das Schaltelement (2) konzentrisch umschließende Spule eines Widerstandsdrahtes und durch eine die Spule tragende» koaxial zum Schaltelement (2) angeordnete Trägerhülse (1) gebildet iet.

2, Sicherheitsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (2) eine radial-symmetrische und wenigstens im Mittelabschnitt zylinderiseh gestaltete Schmelzpille ist, die von der zylindrischen Innenwandung der durch einen Keramikkörper gebildeten Trägerhülse (Keramikkörper i) umschlossen ist,

3. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das Widerstandsheizelement (3) bildende Spule durch eine einzige Wicklung gebildet und in einer entsprechenden Vertiefung im Mantel des Keramikkörpers (1)angeordnet ist.

4. Sicherheitsschaltung nach einem.der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von einer Schutzhülse (29) umschlossene Trägerhülse (21) mittels Schellen mit einer als gedruckte Schaltung ausgebildete Leiterplatte (27) verbunden ist, die sowohl Bestandteil des Stromkreises des Widerstandsheizelementes (3) als auch Bestandteil des Betriebsstromkreises ist.

5. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Keramikkörper (1) Axialnuten (20) für den

ι Eingangs- und Ausgangsabschnitt (3¹, 3") des Widerstandsdrahtes eingeformt sind.

6. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangsabschnitt bzw. Ausgangsabschnitt des Widerstandsdrahtes über die Befestigungsschellen (5) mit der Leiterplatte (7) verbunden ist, die das aus Widerstandsheizelement (3, 21), Schmelzpille (2) und Schutzhülse (29) bestehende Aggregat umschließen.

7. SieherheitBschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mit der Leiterplatte (7) verlötete-Anschlußsäulen (90, 100) als elektrische Leiter, welche die Anschlüsse 8', 8" der Schmelzpille mittels Klemmverbindung aufnehmen und in einer Ebene angeordnet sind, welche die Achse der Schmelzpille (2) schneidet.

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