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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zur thermischen Überwachung für eine elektrische
Anlage und insbesondere eine Vorrichtung, die für die Erhitzung eines Anschlusses
empfindlich ist. Siehe beispielsweise US-A-2 058 118.
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Es ist bekannt, dass die elektrischen
Anlagen mit verschiedenen Sicherheitseinrichtungen und insbesondere
Vorrichtungen, die für
die Erhöhungen der
durch eine Schaltung (Sicherungen und Trennschalter) fließenden Stromstärke empfindlich
sind, und mit Vorrichtungen zur Erfassung eines Stromverlustes durch
die Erde (Differentialvorrichtungen) versehen sind.
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Die Erfahrung hat allerdings gezeigt,
dass zahlreiche Störfälle durch
die Erhitzung von Anschlüssen
in einem schlechten Zustand hervorgerufen wurden. Nun sind diese
Anschlussfehler nicht durch die aktuellen Sicherheitseinrichtungen
geschützt
und gleichsam sowohl für
die Elektriker als auch für
die Kontrollstellen insbesondere bei der Abnahme der Bauten nicht
erfassbar. Diese Gefahr ist umso größer, als die Qualität der Anschlüsse mit
der Zeit nur schlechter werden kann.
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Die vorliegende Erfindung soll diese
Nachteile beseitigen, indem sie eine Vorrichtung zur thermischen Überwachung
vorschlägt,
die für
die durch einen schadhaften Anschluss hervorgerufene Erhitzung empfindlich
ist.
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Die vorliegende Erfindung betrifft
somit eine Vorrichtung zur thermischen Überwachung eines Anschlusses
einer elektrischen Anlage, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein
erstes Verbindungselement in thermischer und elektrischer Verbindung
mit einem zu überwachenden
An schluss, ein zweites Verbindungselement in elektrischer Verbindung
mit der Erdverbindung der Anlage und elektrische Anschlussmittel
umfasst, die zwischen sich die Verbindungsmittel vereinen und die
zwei Zustände
einnehmen können,
nämlich
einen ersten Zustand oder normalen Betriebszustand, in dem sie elektrisch
isolierend sind, und einen zweiten Zustand oder Unterbrechungszustand,
in dem sie elektrisch leitend werden, wenn sie eine kritische Temperatur
erreichen.
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Bei einer Ausführungsart der Erfindung sind die
elektrischen Anschlussmittel derart beschaffen, dass sie, wenn sie
die kritische Temperatur erreichen, auf irreversible Weise von einem
nicht leitenden Zustand in einen leitenden Zustand übergehen.
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Die Anschlussmittel können von
einem leitenden Kolben gebildet sein, der in elektrischer Verbindung
mit der ersten Verbindung steht und der durch elastische Mittel
zu der zweiten Verbindung gegen schmelzbare Haltemittel hin belastet
wird, die schmelzen können,
sobald der zu überwachende
Anschluss die kritische Temperatur erreicht.
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Die Anschlussmittel können auch
von einem Isolierelement wärmeschrumpfbaren
Typs gebildet sein, dessen erste, so genannte Vorderseite mit der ersten
Verbindung in Kontakt steht, und dessen zweite, so genannte Rückseite
mit der zweiten Verbindung in Kontakt steht, wobei dieses Element
derart beschaffen ist, dass es, wenn die Temperatur des zu überwachenden
Anschlusses die kritische Temperatur erreicht, schrumpft und somit
eine Fläche
des Kontakts der ersten Verbindung mit der zweiten freilegt.
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Bei einer Variante dieser Ausführungsart
der Erfindung umfasst die Vorrichtung zur thermischen Über wachung
einen elastischen und leitenden Fühler, der elektrisch mit einem
zweiten Verbindungselement verbunden ist und dessen freies Ende
mit der Rückseite
des wärmeschrumpfbaren
Isolierelements in der Kontaktfläche,
die freigelegt werden kann, in Kontakt kommt.
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Die Vorrichtung zur thermischen Überwachung
kann parallel zu den Klemmen des zu überwachenden Anschlusses angeordnet,
aber auch völlig in
diesen integriert sein. Bei einer solchen Einsatzart ist das erste
Verbindungselement von einem mechanischen Bestandteil des Anschlusses
gebildet.
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Nachstehend sind als nicht einschränkende Beispiele
verschiedene Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende
Zeichnung beschrieben, wobei:
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1 eine
Längs-
und Querschnittansicht einer ersten Ausführungsart einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur thermischen Überwachung
ist.
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2 eine
Längs-
und Querschnittansicht einer zweiten Ausführungsart einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur thermischen Überwachung
ist.
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3 eine
Längs-
und Querschnittansicht einer dritten Ausführungsart einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur thermischen Überwachung,
die in den zu überwachenden
Anschluss integriert ist, ist.
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4 eine
Querschnittansicht einer vierten Ausführungsart einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur thermischen Überwachung
ist, die in die zu überwachenden
Anschlüsse
einer Steckdose integriert ist.
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Die in 1 dargestellte
Vorrichtung zur thermischen Überwachung
ist von einem Gehäuse 1 gebildet,
das aus einem isolierenden Material, wie beispielsweise Kunststoff,
hergestellt ist, das an einem ersten Ende mit einer zylindrischen
Aufnahme 3 durchbohrt ist, die sich zum anderen Ende hin
durch eine zylindrische Aufnahme 5 mit derselben Achse und
mit einem größeren Durchmesser
verlängert. Das
zweite Ende des Gehäuses 1 umfasst
einen radialen Buckel 7, durch den eine Radialöffnung 9 gebohrt
ist.
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Die Lagerung 3 ermöglicht es,
einen elektrischen Draht 11 aufzunehmen, dessen Leiter 12 thermisch
und elektrisch mit einem zu kontrollierenden Anschluss verbunden
ist, der sich in unmittelbarer Nähe
befindet und in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Der Mantel 13 des
elektrischen Drahtes 11 wird über eine gewisse Länge weggelassen,
um den Leiter 12 freizulegen, der einen metallischen Kabelschuh 14 aufnimmt,
der auf ihm durch Crimpen befestigt ist. Dieser Kabelschuh endet
mit einem quer gefalzten Ende 15. Das Ende 15 ist
mit einer Axialöffnung 17 durchbohrt,
die eine Stange 19 eines Kolbens 21 aufnimmt,
wobei dieser Kolben mit einem Kopf 23 mit einem größeren Durchmesser
und einem Zwischenteil 25 versehen ist.
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Der Teil 25 ist von einer
spiralförmigen
Kompressionsfeder 27 umgeben, die einerseits auf dem äußersten
Teil 15 des Kabelschuhs 3 und andererseits auf
dem Kopf 23 des Kolbens 21 aufliegt, so dass sie
auf den Kopf dieses Kolbens eine Kraft in die Richtung des Pfeils
F ausübt.
Das freie Ende der Stange 19 des Kolbens 21 ist
mit einer Ringnut 29 ausgehöhlt, in der ein Stab 31 (Sprengring)
aus schmelzbarem Material angeordnet ist. Dieses schmelzbare Material 31 sichert
den Halt des Kolbens 21 in seiner Position gegen die auf
den Kopf 23 desselben durch die Feder 27 ausgeübte Kompressionskraft,
so dass bei Wegfallen der durch den Stab 31 sicher gestellten
Haltekraft der Kolben 21 in Richtung des Pfeils F ausgestoßen wird.
Das schmelzbare Material, das den Stab 31 bildet, ist derart
beschaffen, dass bei einer gegebenen Temperatur, kritische Temperatur
genannt, die von der Feder 27 auf den Kopf 23 des
Kolbens ausgeübte
Belastung größer als die
durch den schmelzbaren Stab 31 ausgeübte Haltekraft ist, so dass
der Kolben freigegeben wird.
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Das zweite Ende des Gehäuses 1 nimmt
ein Metallstück 35 zylindrischer
Form auf, das eine Axiallagerung 37 umfasst, die einen
elektrischen Leiter 39 aufnimmt, der mit der Erdverbindung
der Anlage verbunden ist. Das Element 35 ist mit einem
Gewindeloch durchbohrt, das eine Klemmschraube 36 aufnimmt,
die in der Aussparung 9 des Buckels 7 angeordnet
wird und den Anschluss des Stücks 35 an
den Leiter 39 sicher stellt.
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Der Halt des Stücks 35 wird einerseits
durch eine Einfügung 41 an
seinem oberen Teil in einer entsprechenden Aussparung, die in dem
Gehäuse 1 vorgesehen
ist, und andererseits durch elastische Buckel 43, die am
Ende desselben vorgesehen sind, gewährleistet.
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Unter diesen Bedingungen ist die
Funktion der Vorrichtung zur thermischen Überwachung wie nachstehend
beschrieben. Wenn sich der Anschluss, der in der Zeichnung nicht
dargestellt ist und an den der elektrische Leiter 12 angeschlossen
ist, erhitzt, wird die auf diese Weise erzeugte Wärme von
dem Leiter und dem Kabelschuh 13 zu dem wärmeschmelzbaren
Stab 31 weitergeleitet. Solange die Temperatur, der der
Stab 31 ausgesetzt ist, unter der kritischen Temperatur
bleibt, sichert der Stab 31 konstruktionsbedingt den Halt
des Kolbens 21 gegen die Belastung der Feder 27.
Sobald diese Temperatur steigt und die kritische Temperatur erreicht,
stellt der schmelzbare Stab 31 nicht mehr seine Haltefunktion sicher,
und die Feder 27 drückt
den Kolben 21 in die Richtung des Pfeils F zurück, um mit
dem Element 35 in Kontakt zu kommen. Unter diesen Bedingungen wird
eine elektrische Verbindung zwischen dem Anschluss und der Erdverbindung
der Schaltung des betreffenden Anschlusses sicher gestellt, wodurch
es stromaufwärts
zur Stromunterbrechung durch das Auslösen der Differentialvorrichtung
kommt.
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Solange der Benutzer nicht die erforderlichen
Maßnahmen
trifft, um das mit seinem Anschluss verbundene Problem zu lösen, kann
er in dem Teil seiner Anlage, der durch die betreffende Differentialvorrichtung
geschützt
ist, den Strom nicht wieder einschalten.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht es
somit, dem Benutzer jede abnormale Temperaturerhöhung in den Anschlüssen seiner
Anlage, die mit der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung versehen
sind, anzuzeigen und mitzuteilen.
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Bei der in 2 dargestellten Einsatzart ist das Gehäuse 44 aus
einem nicht leitenden Material hergestellt und umfasst einen vorderen
zylindrischen Teil 45 und einen hinteren Teil, der einen
Buckel 46 bildet. Wie vorher umfasst der Teil 45 eine
axiale zylindrische Aufnahme 3, die ein Ende eines elektrischen
Drahtes 11 aufnimmt, dessen Leiter 12 mit einem
elektrischen Anschluss verbunden ist, der in der Zeichnung nicht
dargestellt ist und sich in der Nähe der Vorrichtung befindet.
Das Ende des elektrischen Drahtes 11 ist mit einem Kabelschuh 47 versehen, der
auf dem Ende des Leiters 12 des Drahtes 11 aufgesetzt
ist. Der Kabelschuh 47 umfasst ein vorderes und oberes
Ende, das sich zum Inneren der Aufnahme 3 erstreckt und
an einer inneren Ausstülpung 49 des
Gehäuses 44 anschlägt. Der Kabelschuh 47 ist an
seinem hinteren Teil durch elastische Anschläge 51 festgestellt.
Die Innenseite des Kabelschuhs 47 ist mit einer Folie 48 wärmeschrumpfbaren
Typs überzogen,
d.h. einer Folie, die, wenn sie auf eine bestimmt Temperatur erhitzt
wird, schrumpft.
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Der innere Teil des Buckels 46 ist
mit einer Aussparung 53 ausgehöhlt, die ein Metallstück 55 komplementärer Form
aufnimmt, das mit einer Längslagerung 57 ausgehöhlt ist,
die einen elektrischen Leiter 59 aufnimmt, der mit der
Erde verbunden ist.
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Wie bei der vorhergehenden Einsatzart
wird der Anschluss zwischen dem Stück 55 und dem Leiter 59 durch
eine Klemmschraube 61 sicher gestellt. Der vordere und
untere Teil des Elements 55 ist mit einem Hohlraum 63 ausgehöhlt, der
ein elastisches metallisches Element 65 aufnimmt, das radial
in Richtung des Kabelschuhs 47 gekrümmt ist, so dass sein freies
Ende mit der Außenseite
der wärmeschrumpfbaren
Folie 48 in Kontakt kommt.
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Unter diesen Bedingungen ist die
Funktion der vorliegenden Vorrichtung zur thermischen Überwachung
folgende. Bei Normalfunktion, d.h. wenn der zu überwachende Anschluss, der
in der Zeichnung nicht dargestellt ist, in einem guten Zustand ist und
sich somit nicht erhitzt, verhindert die wärmeschrumpfbare Folie 48 auf
Grund ihrer Isoliereigenschaften den Kontakt des Elements 65 mit
dem Kabelschuh 47. Wenn es zu einer Erhitzung des zu überwachenden
Anschlusses kommt, wird die erzeugte Wärme durch den Leiter 12 auf
den Kabelschuh 47 und von diesem auf die wärmeschrumpfbare
Folie 48 weitergeleitet, die, wenn die Erhitzungstemperatur
die kritische Temperatur erreicht, ausreichend schrumpft, damit
das freie Ende des Elements 65 mit dem Kabelschuh 47 in
Kontakt kommt. Unter diesen Bedingungen wird der Anschluss mit der
Erdverbindung ver bunden und ruft stromaufwärts die Unterbrechung des Stroms
durch die Auslösung
des Differentialschalters hervor. Es könnte natürlich jede andere Zwischenvorrichtung
zwischen dem Anschluss und dem leitenden Draht in Verbindung mit der
Erde vorgesehen werden, die auslösen
kann, wenn die Verbindung die kritische Temperatur erreicht.
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Erfindungsgemäß könnte eine Vorrichtung zur thermischen Überwachung
hergestellt werden, die in den Anschluss selbst integriert ist.
Eine solche Vorrichtung ist in 80 dargestellt
und umfasst an ihrer Basis einen parallelflachen Hohlraum 81,
in den eine metallische Lüsterklemme 82 komplementärer Form
mit elastischer Halterung eingesetzt ist, die mit einer Axialaufnahme 84 durchbohrt
ist, die dazu bestimmt ist, zwei anzuschließende leitende Elemente 11, 11' aufzunehmen,
die mit der Lüsterklemme 82 mit
Hilfe von Klemmschrauben 83 in ordnungsgemäßem Kontakt
gehalten werden. Der Körper 80 umfasst
einen oberen Hohlraum, in dem ein zylindrischer metallischer Kabelschuh 85 angeordnet
ist, der mit einer Axialaufnahme 86 durchbohrt ist, die
dazu bestimmt ist, einen Leiter 39' aufzunehmen, der durch eine Schraube 83' gehalten wird,
wobei dieser Leiter mit der Erdverbindung der Anlage verbunden ist.
An der Basis des Kabelschuhs 85 wurde ein metallisches
Federblatt 88 angeordnet, das mit seinem freien Ende mit
der Oberseite der Lüsterklemme 82 in Kontakt
ist. Wie vorher ist die obere Fläche
dieser letztgenannten mit einer wärmeschrumpfbaren Folie 90 bedeckt,
die während
der Normalfunktion des Anschlusses eine elektrische Isolierung zwischen
der Lüsterklemme 82 und
dem Federblatt 88 sicher stellt. Die elastische Kraft dieses
Federblattes kann durch den Kontakt eines Anschlags 99 verbessert
werden, der in dem Körper 80 vorgesehen
ist und auf diese Feder einen Druck ausübt. Unter diesen Bedingungen,
wenn, wie vorher, eine Erhitzung der Anschlüsse der Lüsterklemme 82 eine
Erhitzung hervorruft, schrumpft die wärmeschrumpfbare Folie 90 und
lässt somit
einen freien Kontakt für
das Federblatt 88 mit der Oberseite der Lüsterklemme 82,
was somit zur Auslösung
der Differentialvorrichtung führt,
wie vorher beschrieben.
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In 4 wurde
eine Einsatzvariante der Erfindung dargestellt, bei der die Vorrichtung
zur thermischen Überwachung
in eine Steckdose integriert ist.
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In dieser Figur sind schematisch
in doppelt schraffierten Linien die Stifte 60 und 62 dargestellt, die
mit einem Stecker fest verbunden sind, der dazu bestimmt ist, in
einer Steckdose angeordnet zu werden, in einfach schraffierten Linien
eine Klemme 64 einer Steckdose, die mit der Erde verbunden
ist. Obwohl die Vorrichtung zur thermischen Überwachung gemäß der Erfindung
auf jeder der Stifte 60 und 62 angeordnet werden
kann, ist sie in 4 nur
in Verbindung mit dem Stift 60 dargestellt. Diese Steckdose umfasst
auch elastische metallische Elemente 66, die dazu bestimmt
sind, einen ordnungsgemäßen elektrischen
Kontakt mit der Kontaktlamelle 60 sicher zu stellen, und
diese elastischen metallischen Elemente sind im allgemeinen auf
ein Stück 67 gesetzt oder
genietet, das mit einer Aussparung, die es ermöglicht, den Leiter 71 aufzunehmen,
und mit einer Klemmschraube 69 versehen ist, die den Halt
des Anschlusses des Drahtes 71 sicher stellt.
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Die Vorrichtung zur thermischen Überwachung
ist hier in den Anschluss beim Einsetzen oder Nieten der Elemente 66 und 67 integriert
und von einem elastischen leitenden Fühler 70 gebildet,
dessen Form und Befestigung der Elemente 66 ihn auf der Erdungsklemme 64 in
Kontakt halten. Entlang dieses Fühlers 70 wurde
an der Unterseite und bei der Montage eine wärmeschrumpfbare Folie 77 oder
dergleichen angebracht, damit sie bei Normaltemperatur den Fühler 70 und
die Erdungsklemme 64 elektrisch isoliert. Es ist unter
diesen Bedingungen verständlich,
dass, wenn die entweder zwischen den Elementen 66 und der
Kontaktlamelle 60 oder zwischen der Lüsterklemme 67 und
dem Leiter 68 bestehenden Anschlüsse von guter Qualität sind,
es zu keiner Erhitzung dieser Anschlüsse kommt, und dass unter diesen
Bedingungen die wärmeschrumpfbare
Folie 72 die Erdungsklemme von den Elementen 66 isoliert.
Wenn sich einer der erwähnten
Anschlüsse
erhitzt, wird die Wärme über die
leitenden Nieten 68 zum Fühler 70 weitergeleitet,
so dass unter diesen Bedingungen die wärmeschrumpfbare Folie schrumpft
und auf diese Weise den elektrischen Kontakt des Fühlers 70 mit
der Erdungsstift 64 bewirkt. Unter diesen Bedingungen wird,
wie vorher erwähnt, die
Differentialvorrichtung aktiviert und sichert die Unterbrechung
des Stroms und die Sicherheit der Anlage.