DE3789723T2

DE3789723T2 - Thermische Schutze für PTC-Elemente.

Info

Publication number: DE3789723T2
Application number: DE3789723T
Authority: DE
Inventors: Robert L Newman; Richard E Welch
Original assignee: Emerson Electric Co
Current assignee: Emerson Electric Co
Priority date: 1986-04-04
Filing date: 1987-02-26
Publication date: 1994-08-18
Anticipated expiration: 2007-02-27
Also published as: EP0240447B1; JPS62239501A; EP0240447A3; CA1258139A; EP0240447A2; US4698614A; DE3789723D1

Description

Hintergrund der Erfindung

Diese Erfindung hat mit Temperaturschutzgeräten zu tun, in denen ein polymeres PTC-Element, z. B. des Heizkabeltyps, benutzt wird. Temperaturschutzgeräte dieser Art sind schon bekannt, bei denen Klemmen an eine leitende Folie gelötet werden, die mit den entgegengesetzten breiten Seiten eines flachen Streifens aus PTC-Material verbunden ist. Die Nachteile einer solchen Konstruktion sind, daß sie arbeitsintensiv ist und eine sorgfältige Überwachung benötigt, daß sie mehr oder weniger in ihrem Ansprechzeitbereich begrenzt ist und daß sie dazu neigt, daß ihre Eigenschaften durch Scher- oder Zugkräfte beeinflußt werden, die auf das PTC- Material ausgeübt werden, weil die Verbindung zwischen den beiden Klemmen mechanisch durch das PTC-Material selbst hergestellt wird. Druckkräfte haben wenig Auswirkung auf die thermischen Eigenschaften des polymeren PTC-Materials, verglichen mit den Scher- und Zugkräften, wenigstens innerhalb der Grenzen der Druckkraft, die bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verlangt wird.
Ein Temperaturschutzgerät der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art ist in der DE-A-28 45 965 offenbart, die ein Temperaturschutzgerät betrifft, welches einige von den oben genannten Nachteilen vermeidet. Das bekannte Temperaturschutzgerät hat PTC-Elemente, die zwischen Kontaktplättchen angeordnet sind, und Klemmelemente zum Befestigen der PTC-Elemente und der Kontaktplättchen, wobei Isolationsschichten zwischen den Kontaktplättchen und den Klemmelementen vorgesehen sind.
Es wird auch auf die US-A-4 331 860 Bezug genommen, in der ein PTC-Element zwischen zwei Kontaktplatten angeordnet ist, wobei die Baugruppe aus dem PTC-Element besteht, das in einer Silicongummihülse befestigt ist, und auf die GB-A- 1 583 771, die ein elektrisches Heizelement beschreibt, das einen Widerstandsdrahtwickelkern hat, der zwischen Isolationsplättchen angeordnet ist, und in einem Gehäuse zusammengeklemmt ist, das ein U-Profilteil aus Blech und eine Druckplatte aufweist, wobei die Ränder des U-Profilteils über die Druckplatte gebogen sind.

Zusammenfassung der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist es, ein Temperaturschutzgerät der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, das in großer Stückzahl und zu niedrigen Kosten automatisch gefertigt werden kann.
Gemäß der Erfindung wird, um dies zu erreichen, ein Temperaturschutzgerät geschaffen mit einem polymeren PTC-Element mit breiter oberer und unterer Oberfläche; mit einer oberen und einer unteren elektrischen leitfähigen Plattenklemme, die jeweils eine breite innere Oberfläche haben, wobei das polymere PTC-Element angeordnet ist zwischen und in innigem elektrischen Kontakt über seiner im wesentlichen gesamten breiten oberen und unteren Oberfläche gehalten ist mit den inneren Oberflächen der oberen bzw. unteren Plattenklemme; mit einer elektrischen Isolationseinrichtung; und mit einer Einrichtung zum mechanischen Zusammenklemmen der Plattenklemmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinrichtung einstückig mit wenigstens einer der Plattenklemmen ist und daß die Isolationseinrichtung zwischen der oberen und unteren Plattenklemme außerhalb der Kontaktbereiche der Plattenklemmen und des PTC-Elements liegt, um die obere und untere Plattenklemme elektrisch voneinander zu isolieren.
Alle vier Elemente, die das Temperaturschutzgerät bilden, können in Streifenform gefertigt werden und einer Maschine zugeführt werden, welche die jeweiligen Teile mit hohen Geschwindigkeiten pressen, ausstanzen, umformen, zusammensetzen und biegen oder falzen wird.
Vorteilhafte Ausführungsformen des Temperaturschutzgeräts sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 18 definiert. In den bevorzugten Ausführungsformen ist das PTC-Element in Eingriff mit den Plattenklemmen ständig vorgespannt.
Andere Merkmale werden dem Fachmann im Lichte der folgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen klar werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

In der Zeichnung ist Fig. 1 eine Draufsicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Temperaturschutzgeräts;
Fig. 2 ist eine Querschnittansicht der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung, die zu Darstellungszwecken vergrößert worden ist;
Fig. 3 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung;
Fig. 4 ist eine Querschnittansicht einer weiteren Ausführungsform;
Fig. 5 ist eine Querschnittansicht, die eine dritte Ausführungsform zeigt;
Fig. 6 ist eine Querschnittansicht, die eine vierte Ausführungsform zeigt;
Fig. 7 ist eine Querschnittansicht, die eine fünfte Ausführungsform zeigt;
Fig. 8 ist eine Querschnittansicht, die eine sechste Ausführungsform zeigt;
Fig. 9 ist eine Schnittansicht nach der Linie 9-9 in Fig. 10;
Fig. 10 ist eine Querschnittansicht einer modifizierten Form der in den Fig. 1-3 gezeigten Vorrichtung;
Fig. 11 ist eine Querschnittansicht, die eine weitere Modifikation der in den Fig. 1-3 gezeigten Vorrichtung zeigt;
Fig. 12 ist eine Querschnittansicht, die eine siebente Ausführungsform zeigt;
Fig. 13 ist eine Querschnittansicht von noch einer weiteren Modifikation der in den Fig. 1-3 gezeigten Vorrichtung;
Fig. 14 ist eine gebrochene Schnittansicht nach der Linie 14-14 in Fig. 13;
Fig. 15 ist eine Querschnittansicht, die eine achte Ausführungsform zeigt;
Fig. 16 ist eine Draufsicht einer Form einer Feder, die für den Gebrauch bei der in Fig. 15 gezeigten Ausführungsform geeignet ist;
Fig. 17 ist eine Draufsicht einer weiteren Form einer Feder, die für den Gebrauch bei der in Fig. 15 gezeigten Ausführungsform geeignet ist; und
Fig. 18 ist eine Seitenansicht, die ein Blatt der in Fig. 16 gezeigten Feder oder eines der Blätter der in Fig. 17 gezeigten Feder zeigt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

In der Zeichnung und insbesondere in den Fig. 1-3, auf die nun Bezug genommen wird, bezeichnet für eine illustrative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Temperaturschutzgerätes die Bezugszahl 1 ein zusammengesetztes Temperaturschutzgerät, das aus vier einzelnen Teilen einer oberen Plattenklemme 2, einem PTC (positive Temperaturkoeffizient)-Element 3, einer unteren Plattenklemme 4 und einem Isolationsplättchen 5 aufgebaut ist. Die Bezeichnungen "obere" und "untere" sind bloß aus Bequemlichkeitsgründen benutzt worden, weil das Temperaturschutzgerät in jeder Richtung ausgerichtet sein kann.
Die obere Plattenklemme 2 ist in dieser Ausführungsform flach, langgestreckt und, verglichen mit ihrer Länge und Breite, in der Höhe dünn. Sie hat eine äußere Oberfläche 20, eine innere Oberfläche 21, parallele lange Seitenkanten 22, eine kurze Endkante 23 und ein Klemmenteil in Form eines Flachsteckers 24, das einstückig mit dem Rest der oberen Plattenklemme ist und von dem der kurzen Endkante 23 gegenüberliegenden Ende vorsteht.
Das PTC-Element 3 ist rechteckig in Draufsicht und ist auch relativ zu seiner Breite und Länge dünn. Es ist aus einer Matrix oder einem Gewebe 30 aus mit Kohlenstoff gefülltem Polymermaterial aufgebaut, dessen breite obere und untere Fläche mit einer Nickelfolie (oder einer Folie aus anderem geeignetem Material) 31 bedeckt ist. Im zusammengebauten Zustand sind die langen Seitenränder 33 des Elementes 3 parallel zu den langen Kanten 22 der oberen Plattenklemme 2, und die Endränder 34 des PTC-Elementes sind parallel zu der kurzen Endkante 23 der oberen Plattenklemme und nach innen mit Abstand von den Seitenkanten 22, der kurzen Endkante 23 und dem Fußende des Flachsteckers 24 angeordnet.
Die untere Plattenklemme 4 hat dieselbe Länge wie die obere Plattenklemme 2. Die untere Plattenklemme 4 hat eine Bodenwand 40 mit einer Endkante 48, die mit dem Fuß des Klemmenflachsteckers 24 ausgerichtet ist, und einen integrierten Flachstecker 49, der an seinem Fuß mit der kurzen Endkante 23 ausgerichtet ist und von dem dem Flachstecker 24 entgegengesetzten Ende des Temperaturschutzgerätes aus vorsteht. Die Bodenwand 40 hat eine innere Oberfläche 41 von der gleichen Form, aber mit einer Breite, die um das Zweifache der Dicke des Isolationsplättchens 5 größer ist als die innere Oberfläche 21 der oberen Plattenklemme 2. Seitenwände 42 mit überlagernden Rändern 45 erstrecken sich entlang der langen Seiten der Bodenwand 40 und sind einstückig mit ihr.
Das Isolationsplättchen 5 hat Endrahmenstreifen 50 und Seitenrahmenstreifen 52, die eine rechteckige Öffnung 53 begrenzen, welche so groß ist, daß sie das PTC-Element 3 eng aufnimmt, Seitenwände 54, die sich entlang der Seitenrahmenstreifen 52 erstrecken und einstückig mit ihnen sind, und überlagernde Ränder 55, die einstückig mit den Seitenwänden 54 sind.
Dem Fachmann wird ohne weiteres klar sein, daß alle vier Elemente, aus denen das Temperaturschutzgerät aufgebaut ist, in Streifenform gefertigt und einer Maschine zugeführt werden können, welche die jeweiligen Teile mit hohen Geschwindigkeiten pressen, ausstanzen, umformen, zusammensetzen und biegen oder falzen wird. Die Elemente werden, wie in der Explosionsansicht, Fig. 3, gezeigt, zusammengesetzt durch Aufsetzen des Isolationsplättchens auf die innere Oberfläche der Bodenwand der unteren Plattenklemme, wobei die Seiten des Isolationsmaterials über die nichtgebogenen Seiten der unteren Plattenklemme vorstehen, Einsetzen des PTC-Elementes in die Öffnung 53, die von den Rahmenteilen des Isolationsplättchens umrahmt ist, Setzen der oberen Klemme auf die obere Seite des PTC-Elementes und Biegen der überlagernden Ränder 45 der Seitenwände 42 und der Ränder 55 des Isolationsplättchens über die äußere Oberfläche 20 der oberen Plattenklemme.
Wie in Verbindung mit anderen Ausführungsformen erklärt werden wird, können entweder die obere Plattenklemme oder die untere Plattenklemme oder beide bezüglich des PTC-Elementes leicht konvex gebogen sein, nicht genug, um den Kontakt zwischen den inneren Oberflächen der Plattenklemmen und dem PTC-Element im wesentlichen über dem gesamten Oberflächenbereich des PTC-Elementes zu stören, aber genug, um eine leichte dauernde Vorspannung in Richtung auf deren gegenseitige Berührung zu geben.
Lediglich zu Veranschaulichungszwecken und nicht zur Beschränkung sei angegeben, daß bei einem Temperaturschutzgerät, bei dem der Abstand zwischen den kurzen Endrändern der Plattenklemmen und den Füßen der Klemmenflachstecker 19 mm (3/4 Zoll) und die Breite des zusammengesetzten Schutzgerätes 11 mm (7/16 Zoll) beträgt, wobei die Flachstecker 6,3 mm (1/4 Zoll) lang sind, so daß die gesamte Länge der Anordnung 31,75 mm (1 1/4 Zoll) ist, die obere und die untere Platte aus 0,5 mm (0,020 Zoll) dickem Messing gefertigt sein können, das Isolationsplättchen 0,05 mm (0,005 Zoll) dickes Nomex-Papier sein kann und das PTC-Element aus einer 0,25 mm (0,010 Zoll) dicken, mit Kohlenstoff versetzten Polymermatrix aufgebaut sein kann und jede Schicht der Nickelfolie 0,025 mm (0,001 Zoll) dick sein kann, bei einer Gesamtdicke des PTC-Elementes von 0,3 mm (0,012 Zoll). Diese Konstruktion sorgt bei einem Motorschutzgerät für eine Verzögerung von 12-15 Sekunden, was das ist, was gewünscht ist. Der gelötete Typ sorgt nur für etwa 5 Sekunden Verzögerung. Durch Erhöhen der Masse des PTC-Elements in der vorliegenden Anordnung kann man verschiedene Ansprechzeiten erreichen. Es ist zu erkennen, daß bei der Konstruktion des Temperaturschutzgerätes nach dieser Erfindung das Polymermaterial so dick wie gewünscht gemacht werden kann, weil es keine Scher- oder Zugspannungen aufnimmt, denn alle diese Kräfte werden auf die Plattenklemmen ausgeübt.
Alle im folgenden beschriebenen Ausführungsformen können zum Zweck der Beschreibung so betrachtet werden, daß sie dieselbe allgemeine Form und Größe wie die oben beschriebene Ausführungsform haben, wobei die Klemmenflachstecker einstückig mit ihren jeweiligen Plattenklemmen sind. Das PTC-Element kann auch als das gleiche betrachtet werden, obwohl zu Erläuterungszwecken und um zu zeigen, daß ein Bereich von Dicken verwendet werden kann, das Element in den verschiedenen Ausführungsformen mit variierenden Dicken gezeigt ist.
In Fig. 4, auf die nun Bezug genommen wird, bezeichnet die Bezugszahl 201 eine zweite Ausführungsform des Temperaturschutzgerätes. Das Temperaturschutzgerät 201 hat eine obere Plattenklemme 202, ein PTC-Element 203, eine untere Plattenklemme 204 und ein Isolationsplättchen 205. In dieser Ausführungsform kann die obere Platte 202 die gleiche sein wie die obere Platte 2 der ersten Ausführungsform. In dieser Ausführungsform hat die untere Plattenklemme 204 eine Bodenwand 240 und Seitenwände 242. Jedoch sind die Seitenwände 242 nach außen abgestuft, um einen inneren Absatz 243 zu schaffen. Das Isolationsplättchen 205 kann mit einem erhobenen Rand 256 versehen sein, obwohl dies nicht wesentlich ist.
Die Bodenwand 240 ist bei dieser Ausführungsform so gebogen, daß eine innere Oberfläche 241 der Bodenwand konvex bezüglich des PTC-Elementes ist. Der Bogen in der Darstellung in Fig. 4 ist stark übertrieben. In der Praxis wird der Bogen nur 0,05 bis 0,07 mm (zwei oder drei tausendstel Zoll) sein, genug, um das PTC-Element ständig in Erfassung vorzuspannen, auch wenn es eine leichte Verwindung des Elementes bei ständigem Gebrauch gibt, aber nicht genug, um den im wesentlichen gleichmäßigen Kontakt über der gesamten Fläche des PTC-Elementes mit der inneren Oberfläche 241 zu stören. Es ist zu erkennen, daß der Zwischenraum, der in Fig. 4 zwischen der inneren Oberfläche der oberen Plattenklemme und dem Isolationsplättchen, das über dem Absatz liegt, auf nichts verringert werden kann, in welchem Fall die gesamte Falzkraft der überlagernden Ränder 245 auf die Platte und die Isolation ausgeübt wird und keine auf das PTC-Element.
In Fig. 5, auf die nun Bezug genommen wird, bezeichnet die Bezugszahl 301 eine dritte Ausführungsform des Temperaturschutzgerätes nach dieser Erfindung, mit einer oberen Plattenklemme 302, einem PTC-Element 303, einer unteren Plattenklemme 304 und einem Isolationsplättchen 305. Die obere Plattenklemme hat eine äußere Oberfläche 320 und eine innere Oberfläche 321. Sie hat auch einen Rand 325 entlang einer langen Kante. Die untere Plattenklemme hat eine innere Oberfläche 341, eine äußere Oberfläche 343 und einen einzelnen Rand 345 entlang einer langen Kante. Der obere Plattenrand 325 ist um eine lange Kante der unteren Platte gekrümmt, und der untere Plattenrand 345 ist um eine lange Kante der oberen Platte 302 gekrümmt. Wie bei den anderen Ausführungsformen liegt das Isolationsplättchen der oberen und der unteren Platte in jedem Bereich, in dem sonst mechanischer und elektrischer Kontakt zwischen den beiden Platten auftreten könnte. Ein Vorzug dieser Ausführungsform ist, daß die obere und die untere Plattenklemme identische Teile sein können, die nur einen Stempel oder eine Walze für beide benötigen.
In Fig. 6, auf die nun Bezug genommen wird, bezeichnet die Bezugszahl 401 eine vierte Ausführungsform des Temperaturschutzgerätes nach dieser Erfindung, mit einer oberen Plattenklemme 402, einem PTC-Element 403, einer unteren Plattenklemme 404 und einem Isolationsplättchen 405. Die Ansicht in dieser Figur ist, wie leicht ersichtlich, bezüglich der in den Fig. 1 und 4 gezeigten Ausführungsform auf den Kopf gestellt. Das Schutzgerät dieser Ausführungsform ist mit dem der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform identisch, mit der Ausnahme, daß die Seitenwände der unteren Plattenklemme um die langen Kanten der oberen Platte gekrümmt sind, wobei die äußeren Kanten 446 der überlagernden Ränder 445 auf der äußeren Oberfläche der oberen Platte 402 aufliegen und einen freien Zwischenraum 447 zwischen dem Rest des überlagernden Randes 445 und der Platte lassen. In dieser Weise wirken die überlagernden Ränder als Federn, die die obere Platte gegen das PTC-Element und das PTC-Element gegen die Innenoberfläche der unteren Platte vorspannen.
In Fig. 7, auf die nun Bezug genommen wird, bezeichnet die Bezugszahl 501 eine fünfte Ausführungsform des Temperaturschutzgerätes nach dieser Erfindung, mit einer oberen Plattenklemme 502, einem PTC-Element 503, einer unteren Plattenklemme 504 und einem Isolationsplättchen 505. Die obere Platte 502 hat eine äußere Oberfläche 520, eine innere Oberfläche 521, Seitenwände 525, die sich entlang den langen Kanten der Platte erstrecken, und äußere Seitenwandkanten 526. Die untere Platte 504 hat eine Bodenwand 540 mit einer inneren Oberfläche 541, eine innere Seitenwand 542, eine Zwischenseitenwand 543 und einen äußeren Rand 544. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, bilden die Zwischenseitenwand 543 und der äußere Rand 544 einen Kanal zwischen sich, in den sich die Seitenwand 525 der oberen Platte erstreckt und in den sie gefalzt ist. In dieser Ausführungsform muß kein Falzdruck auf das PTC-Element übertragen werden. Aus dem gleichen Grunde ist es wünschenswert, einen kleinen Bogen in einer oder beiden Platten 502 und 504 vorzusehen, so daß eine konstante Druckvorspannung auf das PTC-Element ausgeübt wird.
In Fig. 8, auf die nun Bezug genommen wird, bezeichnet die Bezugszahl 601 eine sechste Ausführungsform des Temperaturschutzgerätes nach dieser Erfindung, mit einer oberen Plattenklemme 602, einem PTC-Element 603, einer unteren Plattenklemme 604 und einem Isolationsplättchen 605. Die obere Plattenklemme 602 hat Seitenwände 625 entlang ihrer langen Seitenkanten, die von einer Bodenwand 640 der unteren Plattenklemme 604 weg gerichtet sind. In dieser Hinsicht ist die obere Platte 602 die gleiche wie die obere Platte 502 der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform, mit der Ausnahme, daß sie umgedreht ist. Die untere Platte 604 hat Seitenwände 642, die sich nach oben über die Seitenwände 625 der oberen Platte erstrecken, wobei die äußersten Ränder 644 über die Seitenwände 625 gekrümmt sind. Es ist zu erkennen, daß in dieser Ausführungsform ein Klemmdruck sowohl auf die Seiten der Seitenwände 625 als auch auf die äußere Oberfläche der oberen Platte in einer federähnlichen Anordnung ausgeübt werden kann, wenn gewünscht. In der gezeigten Ausführungsform ist die Bodenwand 640 konvex bezüglich des PTC-Elementes gebogen, um für zusätzliche Druckvorspannung gegen das PTC-Element zu sorgen. Wie in allen Ausführungsformen ist das Isolationsplättchen überall dort zwischen die obere und untere Platte gelegt, wo ein Kontakt der beiden Platten möglich ist.
In den Fig. 9 und 10, auf die nun Bezug genommen wird, sind, weil die dargestellte Anordnung eine Modifikation der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Anordnung ist, alle gemeinsamen Elemente mit denselben Bezugszahlen bezeichnet. Der einzige Unterschied liegt darin, daß in der oberen Plattenklemme 2 Kerben 6 an jeder Seite der Plattenklemme und Vertiefungen 7 in den Seitenwänden 42 der unteren Plattenklemme und den Seitenwänden 54 des Isolationsplättchens 5 vorgesehen sind, die Vorsprünge 8 in der inneren Oberfläche derjenigen Wände erzeugen, welche sich in die Kerben 6 erstrecken. Die Vorsprünge 8 sichern die obere und die untere Plattenklemme gegen gegenseitige longitudinale Relativbewegung.
In Fig. 11, auf die nun Bezug genommen wird, liegt für eine andere Modifikation der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Anordnung der Unterschied in dieser Ausführungsform darin, daß Befestigungsmaterial 12 vorgesehen ist, das mit der oberen und unteren Oberfläche 31 des PTC-Elementes 3 und mit der inneren Oberfläche 21 der oberen Plattenklemme 2 und der inneren Oberfläche 41 der unteren Plattenklemme 4 verbunden ist. Das Material 12 kann in Form von Lötzinn oder leitendem Epoxidharz vorliegen. In dem Fall von Lötzinn kann eine Schicht Lötzinn auf die inneren Oberflächen 21 und 41 und auf die äußeren Oberflächen 31 aufgebracht werden, die Vorrichtung kann zusammengesetzt werden und einen Ofen durchlaufen, damit das Lötzinn schmilzt und das PTC-Element mit der oberen und unteren Plattenklemme verbunden wird. Epoxidharz kann auf konventionelle Weise aufgebracht werden. Die Modifikationen von Fig. 10 und 11 können kombiniert werden, weil es nicht wünschenswert ist, irgendeine Scherkraft auf das PTC-Element zu übertragen, wie es oben dargelegt wurde.
In Fig. 12, auf die nun Bezug genommen wird, bezeichnet die Bezugszahl 801 eine siebente Ausführungsform des Temperaturschutzgerätes. Das Temperaturschutzgerät 801 hat eine obere Plattenklemme 802, ein PTC-Element 803, eine untere Plattenklemme 804 und ein Isolationsplättchen 805. Die untere Plattenklemme 804 hat eine Bodenwand 840, Seitenwände 842 und mit der Seitenwand 842 einstückige, nach außen gedrehte Flansche 843. Die obere Plattenklemme 802 hat Seitenwände 822 und unterlagernde Ränder 825, die fest die Flansche 843 erfassen, wobei das Isolationsplättchen 805 zwischen ihnen angeordnet ist. In dieser Ausführungsform ist ein Streifen elastischer, elektrisch leitender Gummi 815 zwischen eine innere Oberfläche 821 der oberen Plattenklemme 802 und eine obere Oberfläche 831 des PTC-Elementes 803 gelegt und dazwischen zusammengepreßt. Die Elastizität der Gummi-"Feder" 815 stellt konstanten elektrischen Kontakt zwischen dem PTC-Element 803 und der oberen und unteren Plattenklemme 802 und 804 sicher.
In den Fig. 13 und 14, auf die nun Bezug genommen wird, liegt bei noch einer weiteren Modifikation der in den Fig. l bis 3 gezeigten Vorrichtung der Konstruktionsunterschied zwischen dem in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Schutzgerät und dem nach den Fig. 13 und 14 darin, daß eine Feder 15 zwischen den überlagerten Rändern 45 der unteren Plattenklemme 4 und den überlagerten Rändern 55 des Isolationsplättchen 5 vorgesehen ist, so daß die obere Plattenklemme 2 andauernd federnd vorgespannt ist gegen das und in den Kontakt mit dem PTC-Element, das wiederum gegen die innere Oberfläche der unteren Plattenklemme 4 vorgespannt ist.
In Fig. 15, auf die nun Bezug genommen wird, bezeichnet die Bezugszahl 901 eine achte Ausführungsform, welche der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform bis auf das gleicht, daß eine Feder 915 vorgesehen ist, die zwischen einem PTC-Element 903 und einer inneren Oberfläche 941 einer unteren Plattenklemme 904 angeordnet ist. Die Feder 915 ist aus elektrisch leitendem, steif federndem Material. In der in den Fig. 15, 16 und 18 gezeigten Ausführungsform hat die Feder ein einzelnes Blatt 916, das entlang der langen Achse des rechteckigen Federkörpers symmetrisch in die Höhe steht. In Fig. 17 ist eine weitere Ausführungsform einer Feder 918 gezeigt, in der zwei sich gegenüberstehende Blätter 919 von dem Federkörper in die Höhe stehen. Die Federn 915 und 918 können entweder transversal oder longitudinal zu dem Temperaturschutzgerät gerichtet sein, und die Breiten der Federkörper und der Blätter können wie gewünscht variiert werden. In jedem Fall ist der anfängliche Druck der Federn so, daß das Blatt oder die Blätter abgeflacht werden, so daß der Kontakt des PTC-Elementes im wesentlichen über der gesamten Oberfläche des PTC-Elementes stattfindet.
Zahlreiche Variationen im Aufbau des Temperaturschutzgerätes nach dieser Erfindung, die im Schutzbereich der beigefügten Ansprüche liegen, werden dem Fachmann im Lichte der obigen Beschreibung in den Sinn kommen. Bloß als Beispiel können sowohl die obere als auch die untere Platte gebogen sein und die federnde Klemmeinrichtung kann mit gebogenen Platten genauso gut angewendet werden. Andere Hilfsmittel können benutzt werden, um longitudinale Verlagerung der oberen und der unteren Platte gegeneinander zu verhindern, wie z. B. durch leichtes Eindrücken der überlagerten Ränder oder dadurch, daß ein vorstehender Finger an den kurzen Enden der Platten vorgesehen und nach unten über ein entsprechendes Teil der Isolation über die Endkante zwischen der Seitenkante und dem Flachstecker gebogen wird. Die Flachstecker können in jeder gewünschten Länge und Breite gefertigt sein und können gestanzt oder sonst geformt sein, um Leiter aufzunehmen, an denen sie befestigt werden sollen. Die Flachstecker können seitlich beabstandet oder in entgegengesetzte Richtungen gebogen und so ausgebildet sein, daß sie von demselben Ende des Temperaturschutzgerätes vorstehen. Es ist ersichtlich, daß das PTC-Element, weil es nicht an den Plattenklemmen außer bei der in Fig.
11 gezeigten Ausführungsform befestigt ist, nur Druckkräften unterworfen ist, die, wie ausgeführt worden ist, sich nicht soviel wie Scher- oder Zugkräfte auf die Temperaturcharakteristiken des PTC-Elements auswirken. In der Ausführungsform, in der es verbunden ist, ist für die Verhinderung relativer Verlagerung der oberen und der unteren Plattenklemme Sorge getragen. Andere Anordnungen der Platten, der Klemmeinrichtung, der PTC-Elemente und der Isolationsplättchen werden leicht klar werden, welche das den beschriebenen Ausführungsformen gemeinsame Konzept eines einfachen Temperaturschutzgerätes verkörpern, bei dem von einem polymeren PTC-Element derartiger Gebrauch gemacht wird, daß das Element nur Druckkräften unterworfen ist, leicht herstellbar ist, wenige Teile und sehr wenig Arbeit erfordert. Die beschriebenen Variationen dienen bloß zu Darstellungszwecken.

Claims

1. Temperaturschutzgerät mit einem polymeren PTC-Element (3; 203; 303; 403; 503; 603; 803; 903) mit breiter oberer und unterer Oberfläche; mit einer oberen und einer unteren elektrisch leitfähigen Plattenklemme (2, 4; 202, 204; 302, 304; 402, 404; 502, 504; 602, 604; 802, 804; 902, 904), die jeweils eine breite innere Oberfläche (21, 41; 241; 321, 341; 521, 541; 821) haben, wobei das polymere PTC-Element angeordnet ist zwischen und in innigem elektrischen Kontakt über seiner im wesentlichen gesamten breiten oberen und unteren Oberfläche gehalten ist mit den inneren Oberflächen der oberen bzw. unteren Plattenklemme; mit einer elektrischen Isolationseinrichtung (5; 205; 305; 405; 505; 605; 805); und mit einer Einrichtung zum mechanischen Zusammenklemmen der Plattenklemmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinrichtung einstückig mit wenigstens einer der Plattenklemmen (2, 4; 202, 204; 302, 304; 402, 404; 502, 504; 602, 604; 802, 804; 902, 904) ist und daß die Isolationseinrichtung (5; 205; 305; 405; 505; 605; 805) zwischen der oberen und unteren Plattenklemme außerhalb der Kontaktbereiche der Plattenklemmen und des PTC-Elements (3; 203; 303; 403; 503; 603; 803; 903) liegt, um die obere und untere Plattenklemme elektrisch voneinander zu isolieren.

2. Schutzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Isolationseinrichtung (5) eine einteilige Platte ist, wobei Endrahmenstreifen (50) und Seitenrahmenstreifen (52) eine Öffnung (53) begrenzen, die so groß ist, daß sie das PTC-Element (3) eng aufnimmt.

3. Schutzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinrichtung federnd ist und zusammenhängend geformt und angeordnet ist, um die Plattenklemmen (402, 404) gegeneinander und gegen die breiten Oberflächen des PTC- Elements (403) vorzuspannen.

4. Schutzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine (204) der Plattenklemmen (202, 204) bezüglich des PTC-Elementes (203) in einem Ausmaß konvex gebogen ist, das nicht ausreicht, den Kontakt zwischen dem PTC-Element (203) und der Plattenklemme (204) zu stören, aber ausreicht, andauernden Kontakt sicherzustellen.

5. Schutzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinrichtung entgegengesetzte lange äußere Ränder (45; 245; 445) von einer der Plattenklemmen (2, 4; 202, 204; 402, 404) hat, die sich über die langen Kanten der anderen Plattenklemme hinaus erstrecken und die langen Kanten umgreifen und über einem Teil einer äußeren Oberfläche anderen Plattenklemme liegen.

6. Schutzgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Ränder (445) über die äußere Oberfläche gekrümmt sind und die Isolatoreinrichtung (405) entlang der äußeren Oberfläche im wesentlichen an den äußeren Kanten (446) der Ränder (445) erfassen, wobei die Federwirkung der Ränder (445) dazu dient, die äußere Plattenklemme (402) ständig gegen das PTC-Element (403) vorzuspannen.

7. Schutzgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Ränder (245) eine Seitenwand (242) haben, die zusammen mit der inneren Oberfläche eine Mulde bildet, in der das PTC-Element (203) befestigt ist, wobei die Seitenwand (242) nach außen gestuft ist, um einen inneren Absatz (243) zu bilden, wobei die äußeren Kanten der anderen Plattenklemme (202) zwischen den Absatz (243) und die inneren Oberflächen der darüber liegenden äußeren Ränder (245) geklemmt sind.

8. Schutzgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bodenwand (240) der Mulde bezüglich des PTC-Elements (203) in einem Ausmaß konvex gebogen ist, das nicht ausreicht, den Kontakt zwischen dem PTC-Element (203) und der Plattenklemme (204) zu stören, aber ausreicht, um ständigen Kontakt als Reaktion auf eine nach oben gerichtete Verwindung des PTC-Elements (203) sicherzustellen.

9. Schutzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinrichtung einen langen Rand (345) jeder Plattenklemme (302, 304) umfaßt, der sich über eine entsprechende lange Kante der anderen Plattenklemme (302, 304) hinaus erstreckt, die lange Kante umgreift und über einem Teil einer äußeren Oberfläche der anderen Plattenklemme (302, 304) liegt.

10. Schutzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinrichtung lange Ränder (525, 544; 625, 644) der Plattenklemmen (502, 504; 602, 604) umfaßt, die sich im wesentlichen rechtwinkelig zu den breiten inneren Oberflächen erstrecken und ineinander eingreifen, wodurch die Klemmkräfte zwischen den in Eingriff befindlichen Rändern von dem PTC-Element (503, 603) im wesentlichen isoliert sind.

11. Schutzgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rand (544; 644) von wenigstens einer der Plattenklemmen (505; 604) sich über eine Randkante (526; 626) der anderen Plattenklemme (502; 602) hinaus und um die Randkante (526; 626) der anderen Plattenklemme erstreckt und über einer weiteren Seite der Randkante (526; 626) liegt.

12. Schutzgerät nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Plattenklemmen (502, 504; 602, 604) bezüglich des PTC-Elements (503; 603) in einem konvex gebogen ist, das nicht ausreicht, um den Kontakt zwischen dem PTC-Element (503; 603) und der Plattenklemme zu stören, aber ausreicht, um einen ständigen Kontakt als Reaktion auf eine nach oben gerichtete Verwindung des PTC-Elements (503; 603) sicherzustellen.

13. Schutzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinrichtung allein von Reibschluß abhängig ist, um die Plattenklemmen (2, 4; 202, 204; 302, 304; 402, 404; 502, 504; 602, 604) an einer gegenseitigen Relativbewegung zu hindern.

14. Schutzgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum ständigen Vorspannen des PTC-Elements in Eingriff mit den inneren Oberflächen der Plattenklemmen (2, 4).

15. Schutzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Plattenklemme (2, 4) einen einstückig mit ihr ausgebildeten Klemmenteil Polteil (24, 49) hat, der sich über das PTC-Element (3) hinaus erstreckt.

16. Schutzgerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmteile (24, 49) von den entgegengesetzten Seiten des Schutzgerätes hervorstehen.

17. Schutzgerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Vorspannen eine Federeinrichtung (15) aufweist, die zwischen der Einrichtung zum Zusammenklemmen der Plattenklemmen (2, 4) und einer (2) der Plattenklemmen (2, 4) außerhalb der Plattenklemme (2) angeordnet ist.

18. Schutzgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum formschlüssigen Verhindern einer longitudinalen Verlagerung einer der Plattenklemmen (2, 4) in bezug auf die andere.