EP0027647B1 - Temperatur-Sicherungsschalter - Google Patents
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- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H37/00—Thermally-actuated switches
- H01H37/74—Switches in which only the opening movement or only the closing movement of a contact is effected by heating or cooling
- H01H37/76—Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material
- H01H37/764—Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material in which contacts are held closed by a thermal pellet
Definitions
- the end of the movement plunger which acts on the fusible link is firmly connected to the inner wall of the sleeve. Neither an axial nor a radial relative movement is possible between the movement tappet and the sleeve, because the end of the movement tappet on the fusible link is crimped into the sleeve.
- the movement plunger is provided with a blind hole which runs in the direction of its longitudinal axis and is open towards the fusible link, into which a compression spring is inserted under compressive stress.
- the pretensioned compression spring enclosed in the movement plunger presses through the solder. With its end of movement, it acts on the heat transfer plate with the result that the full spring pressure is now effective via the movement plunger against the contact spring and pushes it out of its contact-making expansion insert between the contacts fixed to the housing. This opens the contact bridge.
- the invention is based on the object to simplify a temperature safety switch of the type mentioned in structural terms' such that a discounted production is possible.
- the temperature fuse switch according to the invention is to be distinguished by good long-term behavior and quick tripping when the melting temperature of the solder is reached. This object is achieved by the characterizing features of claim 1.
- the kinetic energy required for the contact opening movement of the movement plunger is applied by the contact spring itself, as a result of which the separate trigger spring can be dispensed with.
- the movement plunger and the sleeve with the solder material surrounded by them need only be inserted into the corresponding housing recess. A mutual connection under tension is not necessary.
- the tolerance of the response temperature of the subject matter of the invention is comparatively narrow because the softened or liquefied solder cannot escape directly in the radial direction - based on the longitudinal axis of the movement plunger, but first in the axial direction - likewise based on the longitudinal axis and the direction of movement of the movement plunger - from both Sleeve ends must emerge before the opening path for the movement plunger or the contact spring is released.
- the fusible link is prevented from slowly reducing the effective height of the fusible link insert by slow radial evasion and thus at least already initiating the opening process.
- the characteristic feature of claim 2 has the effect that the effective passage cross-sections for the liquefied solder at the upper and at the lower sleeve outlet can be coordinated with one another in such a way that the liquefied solder emerges from both sleeve ends practically simultaneously. This prevents the solder from emerging prematurely from the lower end of the sleeve adjacent to the heat transfer plate, although the solder is in direct contact with the heat transfer plate.
- the labeling feature of claim 3 never contains a particularly advantageous constructive solution to that in the labeling feature of claim 2 the thought.
- the characterizing features of claims 2 and 3 take into account the fact that there is a temperature gradient between the end of the fusible link facing the heat transfer plate and the end facing the moving plunger such that the fusible link in the area of the moving plunger is always somewhat colder and of greater strength than in the contact area of the heat transfer plate.
- the movement plunger 15 rests with its upper end 22 on the underside of the contact spring 9 and holds its free end 10 in the closed position against the mating contact 7 of the left connection 2.
- the channel 14 is dimensioned in this way that the movement plunger 15 is freely displaceable in the direction of its longitudinal axis 23 within the insulating material housing 1. Between the lower end 16 of the movement plunger 15 and the inner wall 24 of the sleeve 27 there remains an annular gap 25 sufficient for the liquefied solder 18 to pass through.
- a sufficient distance 28 is provided between the circumferential wall 26 of the sleeve 17 and the inner wall 27 of the insulating material housing 1 opposite this for complete absorption of the solder 18 displaced from the sleeve 17 after melting.
- a sufficient distance 30 is also present between the upper end 21 of the sleeve 17 and the upper boundary wall 29 of the recess 12.
- the sleeve 17 is provided with an inwardly projecting annular collar 31 formed on its inner wall 24. As a result, the passage cross section of the lower end 20 of the sleeve 17 is reduced.
Landscapes
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Description
- Die Erfindung betrifft einen Temperatur-Sicherungsschalter mit den aus der CH-A-477 754 bekannten Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.
- Bei dem bekannten Temperatur-Sicherungsschalter ist das das Schmelzlot beaufschlagende Ende des Bewegungsstößels mit der Innenwand der Hülse fest verbunden. Zwischen Bewegungsstößel und Hülse sind weder eine axiale noch eine radiale Relativbewegung möglich, weil das schmelzlotseitige Ende des Bewegungsstößels in die Hülse eingebördelt ist. Der Bewegungsstößel ist mit einem in Richtung seiner Längsachse verlaufenden, zum Schmelzlot hin offenen Sackloch versehen, in das eine Druckfeder unter Druckspannung eingesetzt ist. Diese Druckfeder stützt sich einerseits am Boden des Sackloches und andererseits an dem scheibenartig ausgebildeten Schmelzlot ab, welches das Sackloch des Bewegungsstößels abdeckt sowie die der Wärmeübertragungsplatte zugewandte Öffnung der Hülse verschließt. Die Kontaktfeder ist durch etwa rechtwinklig zur Längachse des Bewegungsstößels wirksamen Spreizdruck zwischen zwei gehäusefesten Kontakten in Kontaktschließstellung gehalten. Sie ist mit einer rechtwinklig zur Spreizrichtung verlaufenden Ausbiegung versehen, die das kontaktseitige Ende des Bewegungsstößels beaufschlagt und diesen gemeinsam mit der Hülse und dem Schmelzlot in Kontaktstellung an der Wärmeübertragungsplatte hält.
- Beim Schmelzen des Lotes drückt sich die im Bewegungsstößel eingeschlossene, vorgespannte Druckfeder durch das Schmelzlot hindurch. Sie beaufschlagt mit Ihrem Bewegungsende die Wärmeübertragungsplatte mit der Folge, daß nunmehr der volle Federdruck über den Bewegungsstößel gegen die Kontaktfeder wirksam wird und diese aus ihrer Kontaktgebenden Spreizeinlage zwischen den gehäusefesten Kontakten herausdrückt. Dadurch wird die Kontaktbrücke geöffnet.
- Dieser Temperatur-Sicherungsschalter ist in seiner Konstruktion vergleichsweise aufwendig, da er für den Kontaktöffnungsvorgang eine gesonderte Feder erfordert. Die Feder muß in vorgespannter Stellung mit dem Schmelzlot, dem Bewegungsstößel und der Hülse zu einer in sich geschlossenen Einheit verbunden werden, was einen erhöhten Montageaufwand bedingt. Dadurch daß das Schmelzlot in Form einer Scheibe in das der Wärmeübertragungsplatte zugewandte Ende der Hülse eingebördelt ist, bildet sich zwischen Wärmeübertragungsplatte und Schmelzlot ein Luftzwischenraum, der einen das Langzeitverhalten des Schmelzlotes beeinträchtigenden Oxydationsangriff ermöglicht.
- Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Temperatur-Sicherungsschalter der eingangs genannten Art in konstruktiver Hinsicht' zu vereinfachen, so daß eine verbilligte Herstellung möglich ist. Darüberhinaus soll sich der erfindungsgemäße Temperatur-Sicherungsschalter durch ein gutes Langzeitverhalten und ein schnelles Auslösen bei Erreichung der Schmelztemperatur des Lotes auszeichnen. Diese Aufgabe wird durch die Kennzeichnungsmerkmale des Anspruches 1 gelöst.
- Beim Erfindungsgegenstand wird die für die Kontaktöffnungsbewegung des Bewegungsstößels erforderliche kinetische Energie von der Kontaktfeder selbst aufgebracht, wodurch die gesonderte Auslösefeder entfallen kann. Bei der Montage des Schalters brauchen der Bewegungsstößel und die Hülse mit von ihr umgebenem Schmelzlotwerkstoff lediglich in die entsprechende Gehäuseausnehmung eingelegt zu werden. Eine gegenseitige Verbindung unter Vorspannung ist nicht notwendig. Die Toleranz der Ansprechtemperatur des Erfindungsgegenstandes ist vergleichsweise eng, weil das erweichte bzw. verflüssigte Schmelzlot nicht unmittelbar in Radialrichtung - bezogen auf die Längsachse des Bewegungsstößels - ausweichen kann, sondern zunächst in Axialrichtung - ebenfalls bezogen auf die Längsachse und die Bewegungsrichtung des Bewegungsstößels - aus beiden Hülsenenden austreten muß, bevor der Öffnungsweg für den Bewegungsstößel bzw. die Kontaktfeder freigegeben wird. Das Schmelzlot wird also bei aufgrund längerer thermischer Belastung auftretender Erweichung durch die Hülse daran gehindert, durch langsames radiales Ausweichen die wirksame Höhe des Schmelzloteinsatzes zu verringern und damit den Öffnungsvorgang berreits wenigstens einzuleiten. Dies beruht auf der praktisch vollständigen Ausfüllung des zwischen Wärmeübertragungsplatte, Bewegungsstößel und Hülse eingeschlosenen Innenraumes mit Schmelzlot. Nach vollständiger Verflüssigung des Schmelzlotes wird dann die Hülse selbsttätig leicht aus ihrer Auflage auf der Wärmeübertragungsplatte abgehoben derart, daß das Schmelzlot aus beiden Enden der Hülse austritt und in radialer Richtung, aus dem Öffnungsweg des Bewegungsstößels verdrängt wird.
- Das Kennzeichnungsmerkmal des Anspruches 2 bewirkt, daß die wirksamen Durchtrittsquerschnitte für das verflüssigte Schmelzlot am oberen und am unteren Hülsenaustritt aufeinander derart abgestimmt werden können, daß der Austritt des verflüssigten Schmelzlotes aus beiden Hülsenenden praktisch gleichzeitig beginnt. Es wird dadurch verhindert, daß das Schmelzlot vorzeitig aus dem unteren, der Wärmeübertragungsplatte benachbarten Ende der Hülse austritt, obwohl das Schmelzlot in unmittelbarem Kontakt mit der Wärmeübertragungsplatte steht.
- Das Kennzeichnungsmerkmal des Anspruches 3 beinhaltet eine besonders vorteilhafte konstruktive Lösung des im Kennzeichnungsmerkmal des Anspruches 2 grundsätzlich niedergelegten Gedankens. Im übrigen wird durch die Kennzeichnungsmerkmale der Ansprüche 2 und 3 dem Umstand Rechnung getragen, daß zwischen dem der Wärmeübertragungsplatte zugewandten und dem dem Bewegungsstößel zugewandten Ende des Schmelzlotes ein Temperaturgefälle derart vorliegt, daß das Schmelzlot im Bereich des Bewegungsstößels stets etwas kälter und von größerer Festigkeit ist als im Kontaktbereich der Wärmeübertragungsplatte.
- Insgesamt wird durch die Erfindung erreicht, daß das Schmelzlot erst dann an beiden Enden der Hülse austritt, wenn es weitgehend verflüssigt ist, so daß die Kontaktfeder mit größerer Geschwindigkeit die Öffnungsbewegung des Stromkreises vollziehen kann. Das Schmelzlot ist weitgehend abgekapselt gegen Oxydationsangriff von außen, was im Bereich der Wärmeübertragungsplatte durch deren Kontakt mit der Schmelzlotoberfläche geschieht.
- Der Gegenstand der Erfindung wird anhand der in der Zeichnung enthaltenen Figuren beispielsweise erläutert. Es zeigt :
- Figur 1 einen Vertikalschnitt durch einen Temperatur-Sicherungsschalter bei geschlossenem Strompfad,
- Figur 2 eine Darstellung analog Fig. bei offenem Strompfad,
- Figur eine vergrößerte Darstellung des in den Kreis 111 in Fig. 1 eingefaßten Bereiches des Schalters.
- In dem Isolierstoffgehäuse 1 sind elektrische Anschlüsse 2,3 eines Strompfades durch Niete 4,5 fixiert. An das innere Ende 6 des linken Anschlusses 2 ist in Richtung auf den rechten Anschluß 3 vorstehend ein ortsfester Gegenkontakt 7 angesetzt. Demgegenüber trägt das innere Ende 8 des rechten Anschlusses 3 eine Kontaktfeder 9, die mit ihrem Freiende 10 unterhalb des Gegenkontaktes 7 liegt. Die Kontaktfeder 9 steht unter dem Einfluß einer ihr Freiende 10 nach unten in die aus Fig.2 ersichtliche Öffnungsstellung drängenden Vorspannkraft, durch die das Freiende 10 außer Kontakt mit dem Gegenkontakt 7 zu kommen trachtet. Hierbei sind Kontaktfeder 9 und Gegenkontakt 7 in einer oberen Ausnehmung 11 des Isolierstoffgehäuses 1 untergebracht.
- An seiner Unterseite ist das Isolierstoffgehäuse 1 mit einer Ausnehmung 22 versehen, deren untere Öffnung durch eine Wärmeübertragungsplatte 13 aus thermisch gut leitfähigem Werkstoff abgedeckt bzw. verschlossen ist. Die Ausnehmungen 11 und 12 sind durch einen Kanal 14 miteinander verbunden, der von einem Bewegungsstößell5 durchsetzt ist. Der Bewegungsstößel 15 ist von einer wesentlich größeren Länge als der Kanal 14 derart, daß er mit seinen beiden Enden aus dem Kanal weit vorsteht. Mit seinem unteren Ende 16 ragt der Bewegungsstößei 15 in das obere Ende einer Hülse 17 hinein, die vornehmlich unterhalb des unteren Endes 16 des Stößels 15 mit Schmelzlot 18 gefüllt ist und auf der Innenseite 19 der Wärmeübertragungsplatte 13 mit ihrem unteren Ende 20 aufsteht. Mit ihrem oberen Ende 21 umgibt also die Hülse 17 das untere Ende 16 des Bewegungsstößels 15 mit Spiel.
- Bei noch erkaltetem Schmelzlot 18 (Fig. 1 und 3) liegt der Bewegungsstößel 15 mit seinem oberen Ende 22 an der Unterseite der Kontaktfeder 9 an und hält deren Freiende 10 in Schließstellung gegen den Gegenkontakt 7 des linken Anschlusses 2. Der Kanal 14 ist so dimensioniert, daß der Bewegungsstößel 15 innerhalb des Isolierstoffgehäuses 1 frei in Richtung seiner Längsachse 23 verschiebbar ist. Zwischen dem unteren Ende 16 des Bewegungsstößels 15 und der Innenwand 24 der Hülse 27 verbleibt ein zum Durchtritt des verflüssigten Schmelzlotes 18 ausreichender Ringspalt 25.
- Zwischen der Umfassungswand 26 der Hülse 17 und der dieser gegenüberliegenden Innenwand 27 des Isolierstoffgehäuses 1 ist ein ausreichender Abstand 28 zur vollständigen Aufnahme des nach dem Schmelzen aus der Hülse 17 verdrängten Schmelzlots 18 vorgesehen. Auch zwischen dem oberen Ende 21 der Hülse 17 und der oberen Begrenzungswand 29 der Ausnehmung 12 ist ein ausreichender Abstand 30 vorhanden.
- An ihrem unteren Ende 20 ist die Hülse 17 mit einem an ihre Innenwand 24 angeformten, nach innen vorstehenden Ringbund 31 versehen. Dadurch wird der Durchtrittsquerschnitt des unteren Endes 20 der Hülse 17 verkleinert.
- Wird aufgrund der Erhitzung, insbesondere der Wärmeübertragungsplatte 13, der Schmelzpunkt des Schmelzlotes 18 erreicht, so verflüssigt sich das Schmelzlot 18. Unter dem Einfluß der Vorspannung der Kontaktfeder 9 wird der Bewegungsstößel 15 nach unten tiefer in die Hülse 17 hineingedrückt. Dabei verdrängt er das dünnflüssige Schmelzlot 18, welches aus dem oberen Ende 21 und dem unteren Ende 20 der Hülse unter leichtem Abheben derselben von der Wärmeübertragungsplatte 13 zunächst in axialer Richtung nach oben und unten und dann in radialer Richtung in den freien Raum der. Ausnehmung 12 austritt. Der Hub des Bewegungsstößels 15 ist dabei so bemessen, daß eine sichere Öffnung des zwischen den elektrischen Anschlüssen 2,3 bestehenden Strompfades gewährleistet ist.
Claims (3)
beaufschlagt,
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