EP3511968B1 - Temperaturabhängiger schalter - Google Patents

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EP3511968B1
EP3511968B1 EP18212149.1A EP18212149A EP3511968B1 EP 3511968 B1 EP3511968 B1 EP 3511968B1 EP 18212149 A EP18212149 A EP 18212149A EP 3511968 B1 EP3511968 B1 EP 3511968B1
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EP
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contact
temperature
switch
contact member
switch according
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Marcel P. Hofsaess
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    • H01H37/52—Thermally-sensitive members actuated due to deflection of bimetallic element
    • H01H37/54—Thermally-sensitive members actuated due to deflection of bimetallic element wherein the bimetallic element is inherently snap acting
    • H01H37/5409—Bistable switches; Resetting means
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    • H01H37/5427—Thermally-sensitive members actuated due to deflection of bimetallic element wherein the bimetallic element is inherently snap acting encapsulated in sealed miniaturised housing
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    • H01H37/54—Thermally-sensitive members actuated due to deflection of bimetallic element wherein the bimetallic element is inherently snap acting
    • H01H2037/549—Details of movement transmission between bimetallic snap element and contact

Definitions

  • the present invention relates to a temperature-dependent switch which has a first and a second stationary mating contact, a temperature-dependent switching mechanism with a contact element and a housing on which the two mating contacts are provided and in which the switching mechanism is arranged, the switching mechanism being in its first switching position presses the contact element against the first counter-contact and thereby creates an electrically conductive connection between the two counter-contacts via the contact element and keeps the contact element at a distance from the first counter-contact in its second switching position, with a closing lock being provided which prevents a switch once opened from being closed again .
  • a switch which forms the basis for the preambles of claims 1 and 2, is known from EP 0 591 755 A1 famous. Another such switch is from DE 10 2013 101 392 A1 famous.
  • the known switch has a temperature-dependent switching mechanism with a temperature-dependent bimetallic snap-action disc and a bistable spring disc, which carries a movable mating contact or a current transmission element.
  • the bimetallic snap disk When the bimetallic snap disk is heated to a temperature above its set temperature, it lifts the mating contact or current transfer member away from the mating contact or contacts against the force of the spring washer, thereby forcing the spring washer into its second stable configuration in which the derailleur is in is in its high temperature position.
  • the known switch thus remains in its open position after it has been opened once, even if it cools down again.
  • tests in the applicant's company have shown that the known switch closes again in the event of stronger mechanical shocks, so that it may not be optimally usable in some applications from a safety point of view.
  • the one from the DE 10 2007 042 188 B3 known switch has three switch positions. In its low-temperature position, the switch is closed, so that the two mating contacts are electrically connected to one another.
  • the switch In its high temperature position, the switch is open so no current can flow through the switch. In its cool down position, the switch remains open even though the dome has cooled back down and thus resumed its cryogenic configuration.
  • the temperature-dependent switch is a one-time switch which, after being opened once, also remains open when the temperature of the snap-action disk has decreased again.
  • Comparable one-time switches are from DE 86 25 999 U1 as well as the DE 25 44 201 A famous.
  • Such temperature-dependent switches are used in a known manner to protect electrical devices from overheating.
  • the switch is electrically connected in series with the device to be protected and its supply voltage and arranged mechanically on the device in such a way that it is thermally connected to it.
  • the two mating contacts are electrically connected with one another so that the circuit is closed and the load current of the device to be protected flows through the switch. If the temperature rises above a permissible value, the snap-action disc lifts the contact element from the counter-contact against the actuating force of the spring disc, as a result of which the switch opens and the load current of the device to be protected is interrupted.
  • the now de-energized device can then cool down again.
  • the switch that is thermally coupled to the device cools down again, which would then actually close again automatically.
  • the dome is a bistable dome that assumes either a high-temperature configuration or a low-temperature configuration depending on the temperature.
  • the spring washer is a circular snap-action spring washer to which the contact member is centrally attached.
  • the contact member is, for example, a movable contact part which is pressed by the snap-action spring disc against the first stationary mating contact which is arranged on the inside of a cover of the housing of the known switch.
  • the snap-action spring disc presses against an inner base of a lower part of the housing, which acts as a second mating contact.
  • the self-electrically conductive snap-action spring disk creates an electrically conductive connection between the two mating contacts.
  • the external connection of the known switch takes place on the one hand via the outside of the electrically conductive lower part and on the other hand via a plated-through hole of the first stationary mating contact through the upper part on its outer side, where a solder connection can be provided, for example.
  • the bistable snap-action disk is a bimetallic snap-action disk which changes over from its convex to a concave configuration when its response temperature is exceeded.
  • the bimetallic snap-action disc has a central passage opening with which it is slipped over the movable contact part that is attached to the spring snap-action disc.
  • the bimetallic snap-action disc In its low-temperature position, the bimetallic snap-action disc lies loosely on the contact part. If the temperature of the bimetallic snap-action disc increases, it jumps over to its high-temperature position, in which it presses with its edge on the inside of the upper part of the housing and with its center presses on the spring snap-action disc so that it moves from its first in flips over its second stable configuration, lifting the movable contact part from the stationary mating contact and opening the switch.
  • the bimetallic snap-action disc jumps back to its low-temperature position. In doing so, its edge comes into contact with the edge of the snap-action spring disk and its center comes into contact with the upper part of the housing. However, the actuating force of the bimetal snap-action disc is not sufficient to allow the spring-action snap-action disc to switch back to its first configuration.
  • the known switch leads the load current of the device to be protected through the spring snap-action disc, which is only possible up to a certain current intensity.
  • the spring snap-action disc heats up to such an extent that this self-heating of the current leads to the switching temperature of the bimetallic snap-action disc being reached before the device to be protected has actually reached its permissible temperature.
  • a current transmission element as a contact element, for example in the form of a contact plate, which is carried by the snap-action spring disk.
  • Both stationary mating contacts are now arranged on the inside of the cover of the housing, with an electrically conductive connection being produced between these two mating contacts by the contact plate being in contact with them.
  • the edge of the spring snap-action disc is fixed to the lower part of the housing, while the bimetallic snap-action disc is provided between the spring snap-action disc and the inner bottom of the lower part.
  • the spring snap-action disc presses the contact plate against the two mating contacts. If the bimetal snap-action disc jumps into its high-temperature position, its edge presses against the spring snap-action disc and its center pulls the spring snap-action disc away from the upper part, so that the contact plate comes out of contact with the two mating contacts. So that this is geometrically possible, the contact plate, spring snap-action disc and bimetallic snap-action disc are captively connected to one another by a centrally running rivet.
  • this switch Due to its design, this switch therefore has a self-locking function. In the event of strong mechanical shocks, however, in rare cases the spring snap-in disc can spring back unintentionally.
  • DE 25 44 201 A1 discloses a temperature-dependent switch with a current transmission element designed as a contact bridge, in which the contact bridge is pressed against two stationary counter-contacts via a closing spring.
  • the contact bridge is in contact with a temperature-dependent switching mechanism via an actuating bolt, which consists of a bimetallic snap-action disc and a spring washer, both of which are clamped at their edge.
  • the spring washer and the bimetal snap-action disc are both bistable, the bimetal snap-action disc in a temperature-dependent manner and the spring disc in a temperature-independent manner.
  • the bimetallic snap-action disc presses the spring washer into its second configuration, in which it presses the actuating bolt against the contact bridge, lifting it off the stationary mating contacts against the force of the closing spring.
  • this switch has the disadvantage that in the open state the spring washer lifts the contact bridge against the force of the closing spring from the mating contacts, so that the spring washer in its second configuration must reliably overcome the force of the closing spring.
  • the closing spring ensures that the contact bridge rests securely on the mating contacts when it is closed, a spring washer with a very high level of stability is required in the second configuration.
  • Another three-position switch is from the one already mentioned DE 86 25 999 U1 famous.
  • a cantilevered spring tongue is provided, which carries a movable contact part at its free end, which interacts with a fixed mating contact.
  • a cap is formed on this spring tongue, which is pressed into its second configuration by a bimetallic plate also fastened to the spring tongue, in which it distances the movable contact part from the stationary mating contact.
  • the calotte has to keep the movable contact part at a distance from the fixed mating contact against the closing force of the spring tongue clamped on one side, so that the calotte has to apply a high actuating force in its second configuration.
  • the known switch thus has the disadvantages already discussed above, namely that high actuating forces have to be overcome, which leads to high production costs and to an unsafe state in the cooling position.
  • the present invention has the object of further developing the switch mentioned above in such a way that it has a simple design construction ensures a safe interruption of the circuit even when the switch is in the cool-down position and in the event of strong shocks.
  • this object is achieved in that the locking device interacts directly with the contact element and has at least a first locking element on the contact element and a second locking element that interacts therewith and is arranged in the housing and connected to it, and that the locking device has the temperature-dependent The rear derailleur is permanently locked mechanically in its second switching position.
  • the object is achieved in that the closing lock interacts directly with the contact element and has at least one locking element, which interacts with the contact element and a component arranged between the upper part and the lower part, and that the closing lock activates the temperature-dependent switching mechanism in its second switching position permanently mechanically locked.
  • the closing lock permanently locks the derailleur mechanically, it cannot close again after it has been opened once, even if strong vibrations or temperature fluctuations occur.
  • the switch is also mechanically locked, which is used synonymously in the context of the present application.
  • the closing lock is realized by snapping between the contact member and the switch housing or by resilient tongues which change their position after opening the switch and are positioned so that they act as spacers between the contact member or the spring bearing this or snap-action disc and a component lying above the spring or snap-action disc.
  • the temperature-dependent switching mechanism contains a temperature-dependent snap-action element, preferably a bimetallic snap-action disc, which opens in the usual way of the rear derailleur caused by it or she lifts the contact member from the counter-contact. According to the invention, once the switch has been opened, it is then locked in the open state.
  • the temperature-dependent switching mechanism can, as is often the case, also have a bistable spring washer which, when the switch is closed, causes the closing force and thus the contact pressure between the movable contact element and the counter-contact.
  • the bimetal snap-action disc is mechanically relieved, which has a positive effect on its service life and the long-term stability of the response temperature.
  • the temperature-dependent switching mechanism comprises a temperature-dependent snap-action disk with a geometric high-temperature configuration and a geometric low-temperature configuration and a bistable spring disk on which the contact element is arranged, the spring disk having two temperature-independent stable geometric configurations and in its first configuration the Contact member presses against the first mating contact and, in its second configuration, keeps the contact member spaced from the first mating contact.
  • edge of the snap-action disc is supported on a part of the switch during the transition from its low-temperature configuration to its high-temperature configuration, thereby acting on the spring disc in such a way that it changes over from its first to its second stable configuration, with more preferably the Snap disk and the spring washer are fixed on their respective center on the contact member.
  • the advantage here is that largely conventional temperature-dependent switching mechanisms can be used for the new switch, so that the design effort for starting series production of the new switch is low.
  • the snap-action disk is fixed to the contact element and a free space is provided for the edge of the snap-action disk, into which the edge protrudes at least partially when the snap-action disk assumes its low-temperature configuration again when the spring disk is in its second configuration.
  • the bimetallic snap-action disc would exert pressure on the spring washer when it springs back into its low-temperature configuration, which would allow it to snap back into its other stable geometric configuration. According to the invention, however, this process is prevented by the closing lock.
  • the free space for the edge of the bimetallic snap-action disk is provided in addition to the mechanical locking by the closing lock, there is initially no closing pressure that the closing lock has to absorb.
  • the switch remains permanently open.
  • the closing lock only has to absorb the closing pressure in rare cases, which further increases the reliability of the new switch.
  • the contact element comprises a movable contact part that interacts with the first mating contact, and the spring washer interacts with the second mating contact, with the spring washer preferably being electrically connected to the second mating contact via its edge, at least in its first configuration.
  • This configuration is in principle already from the DE 10 2007 042 188 B3 or the DE 10 2013 101 392 A1 famous. It causes the snap disk to be in any position of the switch is current-loaded, but that the load current of the electrical device to be protected flows through the spring washer.
  • the contact element comprises a current transmission element that interacts with the two counter-contacts.
  • the new switch can carry significantly higher currents than the one from the DE 10 2007 042 188 B3 known switches.
  • the contact element ensures the electrical short circuit between the two mating contacts, so that the load current no longer flows through not only the snap-action disk but also the spring disk, as is already the case in principle from the DE 10 2013 101 392 A1 is known.
  • the switch comprises a housing on which the two mating contacts are provided and in which the switching mechanism is arranged.
  • the case can be an individual case of the switch or a pocket on the device to be protected from overheating.
  • the edge of the spring washer is fixed to the housing and the contact element is a movable contact part, the edge of the spring washer is always firmly connected to the housing, so that good electrical contact resistance is ensured there.
  • the new switch can carry larger currents than the one from the DE 10 2007 042 188 B3 known switch, where also the contact resistance to the base is determined by the contact pressure of the spring washer itself.
  • the fixing of the spring washer with its edge on the housing ensures that the contact element remains securely positioned relative to the mating contacts.
  • the housing has a lower part closed by an upper part, with the first mating contact or each of the two mating contacts being arranged on an inside of the upper part.
  • the lower part has an inner base, over the edge area of which the free space is provided.
  • This measure is particularly advantageous in terms of design, since it makes it possible in the simplest way to provide a known temperature-dependent switch with the three switch positions mentioned at the outset if a bistable spring part with two temperature-independently stable configurations is used there in each case.
  • the actuating force of the spring washer would have to be so high in its second configuration to be interpreted so that it cannot be pushed back into its first configuration by the dome.
  • the new switch is not only easy to manufacture, it also remains securely open in its cool down position.
  • the bottom part can be made of electrically conductive material and preferably the top part can be made of electrically insulating material, with the bistable snap-action disk being able to be a bimetal or trimetal snap-action disk.
  • closing lock interacts directly with the contact element.
  • the advantage here is that the closing lock acts in the center of the snap-action washer and possibly the spring washer, ie where the closing force is exerted that the closing lock has to absorb.
  • Another advantage is that known temperature-dependent switching mechanisms can be used in the new switch. Only the contact element has to be modified.
  • the closing lock has at least a first latching element on the contact element and a second latching element cooperating therewith, which is arranged in the housing and connected to it.
  • This measure is structurally advantageous because, in addition to the minor structural change to the contact element, only at least one latching element also needs to be provided in the housing.
  • the first latching element can be arranged in the area of an outer surface of the contact element and/or an inner surface in a bottom opening of the contact element preferably the first or second latching member can be designed as a circumferential groove, a circumferential bead, a resilient tongue, recess or latching lug, wherein the first latching member can also have circumferentially distributed latching lugs and/or resilient tongues.
  • the first and/or second latching element can be designed to be radially flexible.
  • latching members can be resilient and/or made of elastic material, which enables the two latching members to engage with one another when the switch or switching mechanism is first opened without having to overcome major forces .
  • the closing lock has at least one locking member which interacts with the contact member and a component arranged between the upper part and the lower part.
  • the locking elements are arranged above the snap and possibly spring washer and serve as a kind of spacer that prevents the contact element from coming into contact again after the switch has been opened reaches the first mating contact, the blocking member preferably being connected to the contact member or to a spring washer or snap-action washer carrying the contact member.
  • This measure is also advantageous in terms of design, with the blocking elements acting like spacers also ensuring that the switch is reliably kept open.
  • the component comprises a disc with a through-opening for the contact element
  • the blocking element has at least one radially outwardly resilient tongue which sits under tension in the through-opening when the temperature-dependent switching mechanism is in its first switching position, and which is supported on an underside of the disc when the temperature-dependent switching mechanism is in its second switching position.
  • the advantage here is that conventional temperature-dependent switching mechanisms can be used, on whose contact element and/or whose spring washer or snap-action disk the blocking element or elements can also be subsequently mounted.
  • the insulating film that is present between the upper part and the lower part of the housing anyway serves as a disc, which serves as a seal and/or for electrical insulation.
  • the component is designed as a spacer ring and the blocking member has at least one radially outwardly resilient tongue which is arranged on the contact member designed as a current transmission member, the tongue resting under tension on an inner surface of the spacer ring when the temperature-dependent switching mechanism is in its first switching position, and is supported on the spacer ring when the temperature-dependent switching mechanism is in its second switching position, or when the component is designed as a spacer ring, and the locking member has at least one radially inwardly resilient tongue which is attached to a Inner surface of the spacer ring is arranged and is applied under tension to the contact member designed as a power transmission member when the temperature-dependent switching mechanism is in its first switching position, and is supported on the power transmission member when the temperature-dependent switching mechanism is in its second switching position.
  • Such spacer rings are often inserted between the lower part and the upper part in temperature-dependent switches in order to achieve the required overall height, which allows a sufficiently large switching path between counter-contact and contact element in order to ensure the necessary electrical insulation in the open switch.
  • the blocking element can have several resilient tongues arranged to form a ring, which is arranged like a kind of crown or spring broom on the contact element, the snap-action or spring washer or the spacer ring, and can also be provided subsequently without major structural changes in existing switch constructions.
  • a switch 10 is shown in a schematic, sectional side view, which is rotationally symmetrical in plan view, preferably having a circular shape.
  • the switch 10 has a housing 11 in which a temperature-dependent switching mechanism 12 is provided.
  • the housing 11 comprises a pot-like lower part 14 made of electrically conductive material and a flat, insulating upper part 15 which is held on the lower part 14 by a bent edge 16 .
  • the folded edge 16 is not shown as a solid line across the upper part 15 .
  • a spacer ring 17 is provided between the upper part 15 and the lower part 14 and keeps the upper part 15 at a distance from the lower part 14 .
  • the upper part 15 has an inner side 18 on which a first stationary mating contact 19 and a second stationary mating contact 21 are provided.
  • the mating contacts 19 and 21 are designed as rivets which extend through the upper part 15 and end in heads 22 and 23 on the outside, which are used for the external connection of the switch.
  • the rear derailleur 12 comprises a current transmission element 24 as a contact element, which in the exemplary embodiment shown is a contact plate whose upper side 25 has an electrically conductive coating, so that when it is in FIG 1 shown plant on the counter-contacts 19 and 21 for an electrically conductive connection between the two counter-contacts 19 and 21 provides.
  • the current transmission element 24 is connected to a bistable spring washer 27 and a bistable snap-action disk 28 via a rivet 26, which is also to be regarded as part of the contact element.
  • the spring washer 27 has two temperature-independent configurations, the first of which is shown in 1 and the second configuration in 2 is shown.
  • the snap disk 28 has two temperature dependent configurations, namely its cryogenic configuration, shown in 1 is shown, as well as its high-temperature configuration, which is shown in 2 is shown.
  • the center 35 rests freely on the shoulder 34.
  • the snap-action disk 28 With its edge 36, the snap-action disk 28 lies freely above an inner base 37 of the lower part 14.
  • the inside 37 is designed as a wedge-shaped, radially outwardly rising support shoulder 38, which, as in the case of the DE 10 2011 016 142 A1 known switch as a support surface for the edge 36 is used.
  • the rivet 36 also has a base 42 which points towards the inner base 37, but in relation to this in the low-temperature position of the switch 10 according to FIG 1 has a spacing indicated at 43.
  • the snap-action disc 28 On transition from their low-temperature configuration, the 1 to their high temperature configuration 2 the snap-action disc 28 is thus supported with its edge 37 on the spring washer 27, with its center 35 pressing on the shoulder 34 of the rivet 26 and thereby pushing the current transmission member 24 away from the stationary mating contacts 19 and 21 against the force of the spring washer 27.
  • the spring washer 27 in its first configuration 1 keeps the power transmission member 24 in contact with the mating contacts 19 and 21, keeps them in accordance with their second configuration 2 the current transmission member 24 at a distance from the mating contacts 19 and 21, so that the switch 10 is open.
  • While the switch is 10 in 1 is in its cryogenic closed position, it is in 2 in its high temperature open position.
  • the snap disk 28 snaps back from its high-temperature configuration 2 return to their cryogenic configuration that they were already in 1 had taken.
  • the snap disk 28 is again in its cryogenic configuration, to which it has cooled as a result of the cooling of the device to be protected.
  • the edge 36 of the snap disk 28 has 3 moved down, he is now on the support shoulder 38 on.
  • the snap disk 28, in transitioning to its cryogenic configuration, will urge the spring washer 27 back to its first configuration, as in the switch of FIG DE 10 2011 016 142 A1 the case is.
  • a closing lock 39 is provided, which is in the area of the in 2 indicated circles I, II, III, IV and V is arranged. For reasons of clarity are in the Figures 6 to 12 various embodiments of the closing lock 39 are shown.
  • a first exemplary embodiment of the new switch 10 is shown, in which a current transmission element 24 with rivet 26 is used as the contact element, show the Figures 3 to 5 a second exemplary embodiment of the new switch, in which a movable contact part 45, which is part of the switching mechanism 12', is used as the contact element.
  • the switch 10' off 3 again has a pot-like lower part 14', on whose peripheral shoulder 29 a spacer ring 17 again rests, which carries the upper part 15' with an insulating film 46 interposed.
  • Lower part 14' and upper part 15' are each made of electrically conductive material here, so that their outer surfaces make contact with an electrical device that is to be protected can be made. The outer surfaces are also used for the external electrical connection.
  • the upper part 15′ is again held on the lower part 14′ by the bent edge 16 thereof, a further insulation layer 47 being attached to the upper part 15′ on the outside.
  • the switching mechanism 12 ′ includes the spring washer 27 and the snap-action washer 28 , the spring washer 27 being clamped with its edge 31 between the shoulder 29 and the spacer ring 17 .
  • the spring washer 27 With its center 32, the spring washer 27 is fixed to the contact part 45, for which purpose a ring 49 is pressed onto it.
  • the ring 49 has a peripheral shoulder 51 on which the snap disk 28 rests with its center 35 .
  • the temperature dependent circuit 12' is off 3 just as a captive unit of contact member, spring washer 27 and snap disk 28 as the derailleur 12 from 1 and 2 .
  • the switching mechanism 12, 12' can thus be inserted directly into the lower part 14, 14' as a unit.
  • the movable contact part 45 cooperates with a fixed mating contact 19', which is arranged on the inside of the upper part 15.
  • the outside of the lower part 14' which is made of electrically conductive material, serves as the second mating contact 21'.
  • the switch 12' is in its low temperature position in which the spring washer 27 is in its first configuration and the snap disk 28 is in its low temperature configuration.
  • the spring washer 27 presses the movable contact part 45 against the stationary counter-contact 19'.
  • the movable contact part 45 has a base 52 which points towards the inner base 37 of the lower part 14 ′ and is at a distance from it which is comparable to the distance 43 1 is.
  • the switch 10' described so far has roughly the same geometric features as an exemplary embodiment of a switch from the aforementioned DE 10 2013 101 392 A1 .
  • the spring washer 27 is clamped with its edge 31 between the spacer ring 17 and the shoulder 29, it is electrically conductively connected there to the lower part 14' with a very low contact resistance.
  • the spring washer 27 is clamped between the movable contact part 45 and the ring 49, so that there is also a very low electrical contact resistance there.
  • the snap-action disk 28 rests freely below the spring washer 27 on the support shoulder 38 .
  • the snap-action disc 28 is supported with its edge 26 on a part of the switch 10', in this case on the edge 31 of the spring washer 27.
  • the snap-action disc 28 presses on the shoulder 51 and thus lifts the movable contact part 45 from the stationary contact part 19'.
  • the spring washer 27 presses the bottom 52 of the contact part 45 against the inner bottom 37 of the base 14'.
  • the snap-action disc 28 snaps back into its low-temperature position, as shown, for example, in 3 is shown. To do this, the edge moves 36 in 4 down and thus into the space 40 inside.
  • the spring washer 27 is still in its geometrically stable second configuration, in which it keeps the contact part 45 at a distance from the counter-contact 19 ′, the contact part 45 resting with its base 52 on the inner base 37 of the lower part 14 .
  • the snap disk 28 is again in its low-temperature configuration, having moved into the free space 40 with its edge 36 .
  • the snap-action disc 28 is therefore not able to move the contact part 45 or the spring washer 27 at its center 32 in figure 5 to push up.
  • the task of the closing locks 39 is to permanently mechanically lock the temperature-dependent switching mechanism 12, 12' in the high-temperature position in a switch 10, 10' once it has been opened so that it cannot close again even when the snap-action disc 28 cools down.
  • FIG. 6 shows a schematic side view of a contact member 55 having an outer surface 54 , which forms the movable contact part 45 figure 5 , the rivet 26 off 2 or the power transmission member 24 off 2 to symbolize.
  • a component 56 of the switch 10 or 10' is indicated, which in Figure 6a a rest carrier symbolized, which is arranged on the floor 37, and in Figure 6b the spacer ring 17 of the switch 10.
  • the component 56 is thus arranged in the switch 10, 10' and connected to it.
  • the closing lock 39 comprises a first latching element which is arranged on the outer surface 54 and a second latching element which is attached to the component 56, more precisely the outer surface 59 thereof.
  • latching members are designed as latching lugs 57, 58 which slide past one another when the switch is opened, for which purpose they are designed to be resilient or elastically yielding.
  • Figure 6a is the switch 10, 10 'in the closed state according to 1 or 3
  • Figure 6b in the open state according to 2 , 4 or 5 .
  • the depictions in the 7 and 8th correspond to the one from the 6 , except that the locking members are designed as a circumferential groove 61 or circumferential bead 62.
  • the bead 61 consists of elastic material and is therefore radially flexible. When the switch 10, 10' is opened, it slides along the outer surface 54 or 59 until it engages in the groove 62 and mechanically locks the contact element 55 permanently on the component 56.
  • the resilient tongue 68 is radially flexible. It lies under tension on the outer surface 54 or 59 and slides along the outer surface 54 or 59 when the switch 10, 10' is opened until it engages in the recess 69 and mechanically locks the contact element 55 permanently on the component 56.
  • the closing locks 39 from the Figures 6 to 10 can be formed in circles I to IV, VI and VII.
  • FIG. 11 shows a schematic side view of a preferably central bottom opening 64 having contact member 55, which the movable contact part 45 from 3 or the rivet 26 1 to symbolize.
  • the bottom opening 64 has an inner surface 65 and is seated on a spigot 66 which is fixed to the inner bottom 37 of the switch 10, 10' and has an outer surface 67. As shown in FIG.
  • the locking members 57, 58; 61, 62 from the Figures 6 to 10 be arranged to mechanically lock the contact member 55 to the floor 37 when the switch 10, 10' has first moved to its high temperature position in which the contact member rests on the floor 37.
  • the closing lock 39 from the 11 may be formed in circles V and VIII.
  • FIG. 12 shows a detail of the switch 10' in a schematic side view Figures 3 to 5 in the area of the movable contact part 45, where 12a the low temperature position and Figure 12b corresponds to the high temperature position.
  • the insulating film 46 can be seen above the contact part 45, in which a through-opening 71 is provided, through which the contact part 45 comes into contact with the counter-contact 19.
  • a through-opening 71 is provided, through which the contact part 45 comes into contact with the counter-contact 19.
  • Distributed around the contact part 45 are a plurality of locking members 72 which are in the form of spring tongues and are arranged in the manner of a crown or a spring broom.
  • the spring tongues extend obliquely upwards from a ring 73, via which they are attached to the contact part 45 and/or to the spring washer 27. In the low temperature position 12a the spring tongues run through the through-opening 71 and have no mechanical function.
  • the closing lock 39 from the 12 may be formed in circles IX and X.

Landscapes

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen temperaturabhängigen Schalter, der einen ersten und einen zweiten stationären Gegenkontakt, ein temperaturabhängiges Schaltwerk mit einem Kontaktglied sowie ein Gehäuse aufweist, an dem die beiden Gegenkontakte vorgesehen sind und in dem das Schaltwerk angeordnet ist, wobei das Schaltwerk in seiner ersten Schaltstellung das Kontaktglied gegen den ersten Gegenkontakt drückt und dabei über das Kontaktglied eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Gegenkontakten herstellt und in seiner zweiten Schaltstellung das Kontaktglied zu dem ersten Gegenkontakt beabstandet hält, wobei eine Schließsperre vorgesehen ist, die ein erneutes Schließen eines einmal geöffneten Schalters verhindert.
  • Ein Schalter, der die Grundlage für die Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 2 bildet, ist aus der EP 0 591 755 A1 bekannt. Ein weiterer derartiger Schalter ist aus der DE 10 2013 101 392 A1 bekannt.
  • Der bekannte Schalter weist ein temperaturabhängiges Schaltwerk mit einer temperaturabhängigen Bimetall-Schnappscheibe und einer bistabilen Federscheibe auf, die einen beweglichen Gegenkontakt oder ein Stromübertragungsglied trägt. Wenn die Bimetall-Schnappscheibe auf eine Temperatur oberhalb ihrer Ansprechtemperatur erhitzt wird, hebt sie den Gegenkontakt oder das Stromübertragungsglied gegen die Kraft der Federscheibe von dem Gegenkontakt oder den Gegenkontakten ab und drückt dabei die Federscheibe in ihre zweite stabile Konfiguration, in der sich das Schaltwerk in seiner Hochtemperaturstellung befindet.
  • Kühlen sich der Schalter und damit die Bimetall-Schnappscheibe wieder ab, so springt diese in ihre erste Konfiguration zurück. Sie kann sich konstruktionsbedingt mit ihrem Rand aber nicht an einem Gegenlager abstützen, so dass die Federscheibe in der Konfiguration verbleibt, in der der Schalter geöffnet ist.
  • Der bekannte Schalter bleibt also nach einmaligem Öffnen in seiner geöffneten Stellung, auch wenn er wieder abkühlt. Allerdings haben Versuche in der Firma des Anmelders ergeben, dass der bekannte Schalter sich bei stärkeren mechanischen Erschütterungen doch wieder schließt, so dass er unter Sicherheitsaspekten in einigen Anwendungsfällen ggf. nicht optimal einsetzbar ist.
  • Der aus der DE 10 2007 042 188 B3 bekannte Schalter weist drei Schaltstellungen auf. In seiner Tieftemperaturstellung ist der Schalter geschlossen, so dass die beiden Gegenkontakte elektrisch miteinander verbunden sind.
  • In seiner Hochtemperaturstellung ist der Schalter geöffnet, so dass kein Strom durch den Schalter fließen kann. In seiner Abkühlstellung bleibt der Schalter weiterhin geöffnet, obwohl sich die Schnappscheibe wieder abgekühlt hat und somit ihre Tieftemperaturkonfiguration wieder eingenommen hat.
  • Auf diese Weise ist der temperaturabhängige Schalter ein Einmalschalter, der nach einmaligem Öffnen auch dann geöffnet bleibt, wenn sich die Temperatur der Schnappscheibe wieder verringert hat.
  • Vergleichbare Einmalschalter sind aus der DE 86 25 999 U1 sowie der DE 25 44 201 A bekannt.
  • Derartige temperaturabhängige Schalter werden in bekannter Weise dazu verwendet, elektrische Geräte vor Überhitzung zu schützen. Dazu wird der Schalter elektrisch mit dem zu schützenden Gerät und dessen Versorgungsspannung in Reihe geschaltet und mechanisch so an dem Gerät angeordnet, dass er mit diesem in thermischer Verbindung steht.
  • Unterhalb der Ansprechtemperatur der Schnappscheibe sind die beiden Gegenkontakte elektrisch miteinander verbunden, so dass der Stromkreis geschlossen ist und der Laststrom des zu schützenden Gerätes über den Schalter fließt. Erhöht sich die Temperatur über einen zulässigen Wert hinaus, so hebt die Schnappscheibe das Kontaktglied gegen die Stellkraft der Federscheibe von dem Gegenkontakt ab, wodurch der Schalter geöffnet und der Laststrom des zu schützenden Gerätes unterbrochen wird.
  • Das jetzt stromlose Gerät kann dann wieder abkühlen. Dabei kühlt sich auch der thermisch an das Gerät angekoppelte Schalter wieder ab, der daraufhin eigentlich selbsttätig wieder schließen würde.
  • Bei den vier oben genannten Schaltern ist nun dafür gesorgt, dass diese Rückschaltung in der Abkühlstellung nicht erfolgt, so dass sich das zu schützende Gerät nach dem Abschalten nicht wieder automatisch einschalten kann. Dies ist eine Sicherheitsfunktion, die Beschädigungen vermeiden soll, wie es beispielsweise für Elektromotoren gilt, die als Antriebsaggregate eingesetzt werden.
  • Es ist auch bekannt, derartige temperaturabhängige Schalter mit einem sogenannten Selbsthaltewiderstand zu versehen, der parallel zu den beiden Gegenkontakten geschaltet ist, so dass er einen Teil des Laststroms übernimmt, wenn der Schalter öffnet. In diesem Selbsthaltewiderstand wird dann Ohm'sche Wärme erzeugt, die ausreichend ist, um die Schnappscheibe oberhalb ihrer Ansprechtemperatur zu halten.
  • Diese Selbsthaltung ist jedoch nur solange aktiv, wie das elektrische Gerät noch eingeschaltet ist. Sobald das Gerät von dem Versorgungsstromkreis abgeschaltet wird, fließt auch kein Strom mehr durch den temperaturabhängigen Schalter, so dass die Selbsthaltefunktion entfällt.
  • Nach dem Wiedereinschalten des elektrischen Gerätes würde sich der Schalter wieder in geschlossenem Zustand befinden, so dass sich das Gerät wieder aufheizen kann, was zu Folgeschäden führen könnte.
  • Diese Problematik wird bei den aus der DE 10 2007 042 188 B3 und der DE 10 2013 101 392 A1 bekannten temperaturabhängigen Schaltern vermieden, bei denen die Selbsthaltefunktion nicht elektrisch sondern durch ein bistables Federteil realisiert wird, das temperaturunabhängig zwei stabile geometrische Konfigurationen aufweist, wie es in den oben zitierten Druckschriften beschrieben ist.
  • Im Gegensatz dazu ist die Schnappscheibe eine bistabile Schnappscheibe, die temperaturabhängig entweder eine Hochtemperaturkonfiguration oder eine Tieftemperaturkonfiguration einnimmt.
  • Bei den eingangs erwähnten DE 10 2007 042 188 B3 ist die Federscheibe eine kreisförmige Feder-Schnappscheibe, an der mittig das Kontaktglied befestigt ist. Das Kontaktglied ist beispielsweise ein bewegliches Kontaktteil, das durch die Feder-Schnappscheibe gegen den ersten stationären Gegenkontakt gedrückt wird, der innen an einem Deckel des Gehäuses des bekannten Schalters angeordnet ist.
  • Mit ihrem Rand drückt sich die Feder-Schnappscheibe an einem inneren Boden eines Unterteils des Gehäuses ab, der als zweiter Gegenkontakt wirkt.
  • Auf diese Weise stellt die selbst elektrisch leitende Feder-Schnappscheibe eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Gegenkontakten her.
  • Der Außenanschluss des bekannten Schalters erfolgt zum einen über die Außenseite des elektrisch leitenden Unterteiles und zum anderen über eine Durchkontaktierung des ersten stationären Gegenkontaktes durch das Oberteil hindurch auf dessen Außenseite, wo beispielsweise ein Lötanschluss vorgesehen sein kann.
  • Die bistabile Schnappscheibe ist bei den bekannten Schaltern eine Bimetall-Schnappscheibe, die bei Überschreiten ihrer Ansprechtemperatur von ihrer konvexen in eine konkave Konfiguration umspringt.
  • Die Bimetall-Schnappscheibe weist zentrisch eine Durchgangsöffnung auf, mit der sie über das bewegliche Kontaktteil gestülpt ist, das an der Feder-Schnappscheibe befestigt ist.
  • In ihrer Tieftemperaturstellung liegt die Bimetall-Schnappscheibe lose an dem Kontaktteil. Erhöht sich die Temperatur der Bimetall-Schnappscheibe, so springt sie in ihre Hochtemperaturstellung um, in der sie sich mit ihrem Rand innen an dem Oberteil des Gehäuses abdrückt und dabei mit ihrem Zentrum so auf die Feder-Schnappscheibe drückt, dass diese von ihrer ersten in ihre zweite stabile Konfiguration umspringt, wodurch das bewegliche Kontaktteil von dem stationären Gegenkontakt abgehoben und der Schalter geöffnet wird.
  • Kühlt sich die Temperatur des Schalters wieder ab, so springt die Bimetall-Schnappscheibe wieder in ihre Tieftemperaturstellung um. Dabei gelangt sie mit ihrem Rand in Anlage mit dem Rand der Feder-Schnappscheibe und mit ihrem Zentrum in Anlage mit dem Oberteil des Gehäuses. Die Stellkraft der Bimetall-Schnappscheibe reicht jedoch nicht aus, um die Feder-Schnappscheibe wieder in ihre erste Konfiguration umspringen zu lassen.
  • Erst durch starkes Abkühlen des Schalters krümmt sich die Bimetall-Schnappscheibe weiter um, so dass sie schließlich den Rand der Feder-Schnappscheibe so weit auf den inneren Boden des Unterteiles herunterdrücken kann, dass die Feder-Schnappscheibe wieder in ihre erste Konfiguration umspringt und den Schalter wieder schließt.
  • Der aus der DE 10 2007 042 188 B3 bekannte Schalter bleibt also nach einmaligem Öffnen solange geöffnet, bis er auf eine Temperatur unter Raumtemperatur abgekühlt wurde, wozu beispielsweise ein Kältespray verwendet werden kann.
  • Obwohl dieser Schalter in vielen Anwendungsfällen den entsprechenden Sicherheitsanforderungen genügt, hat sich doch herausgestellt, dass durch das Verspannen der Bimetall-Schnappscheibe zwischen dem Oberteil des Gehäuses und dem Rand der Feder-Schnappscheibe in seltenen Fällen doch ein ungewolltes Rückspringen der Feder-Schnappscheibe erfolgt.
  • Der bekannte Schalter führt gemäß der obigen Darstellung den Laststrom des zu schützenden Gerätes durch die Feder-Schnappscheibe, was nur bis zu einer gewissen Stromstärke möglich ist. Bei höheren Stromstärken erwärmt sich nämlich die Feder-Schnappscheibe so weit, dass diese Stromeigenerwärmung dazu führt, dass die Schalttemperatur der Bimetall-Schnappscheibe erreicht wird, bevor das zu schützende Gerät tatsächlich seine unzulässige Temperatur erreicht hat.
  • Aus der DE 10 2013 101 392 A1 ist es auch bekannt, als Kontaktglied ein Stromübertragungsglied beispielsweise in Form eines Kontakttellers zu verwenden, der von der Feder-Schnappscheibe getragen wird. An der Innenseite des Deckels des Gehäuses sind jetzt beide stationären Gegenkontakte angeordnet, wobei durch Anlage des Kontakttellers mit diesen beiden Gegenkontakten eine elektrisch leitende Verbindung zwischen diesen hergestellt wird.
  • Bei diesem Schalter ist die Feder-Schnappscheibe mit ihrem Rand an dem Unterteil des Gehäuses festgelegt, während zwischen der Feder-Schnappscheibe und dem inneren Boden des Unterteils die Bimetall-Schnappscheibe vorgesehen ist.
  • Unterhalb der Ansprechtemperatur der Bimetall-Schnappscheibe drückt die Feder-Schnappscheibe den Kontaktteller gegen die beiden Gegenkontakte. Springt die Bimetall-Schnappscheibe in ihre Hochtemperaturstellung um, so drückt sie mit ihrem Rand gegen die Feder-Schnappscheibe und zieht mit ihrem Zentrum die Feder-Schnappscheibe von dem Oberteil weg, so dass der Kontaktteller außer Anlage mit den beiden Gegenkontakten gerät. Damit dies geometrisch möglich ist, sind Kontaktteller, Feder-Schnappscheibe sowie Bimetall-Schnappscheibe durch einen zentrisch verlaufenden Niet unverlierbar miteinander verbunden.
  • Wenn sich die Temperatur der Bimetall-Schnappscheibe wieder absenkt, springt diese zwar in ihre Tieftemperaturstellung zurück, die Federscheibe verbleibt jedoch in ihrer eingenommenen Konfiguration, da der Bimetall-Schnappscheibe ein Gegenlager für ihren Rand fehlt, so dass sie das Stromübertragungsglied nicht wieder gegen die beiden stationären Gegenkontakte drücken kann.
  • Dieser Schalter weist also konstruktionsbedingt eine Selbsthaltefunktion auf. Bei starken mechanischen Erschütterungen kann in selten Fällen aber auch hier ein ungewolltes Rückspringen der Feder-Schnappscheibe erfolgen.
  • Aus der eingangs bereits erwähnten DE 25 44 201 A1 ist ein temperaturabhängiger Schalter mit einem als Kontaktbrücke ausgeführten Stromübertragungsglied bekannt, bei dem die Kontaktbrücke über eine Schließfeder gegen zwei stationäre Gegenkontakte gedrückt wird.
  • Über einen Betätigungsbolzen ist die Kontaktbrücke mit einem temperaturabhängigen Schaltwerk in Kontakt, das aus einer Bimetall-Schnappscheibe sowie einer Federscheibe besteht, die beide an ihrem Rand eingespannt sind.
  • Wie bei dem aus der DE 10 2007 042 188 B3 bekannten Schalter sind die Federscheibe sowie die Bimetall-Schnappscheibe beide bistabil, die Bimetall-Schnappscheibe auf temperaturabhängige Weise und die Federscheibe auf temperaturunabhängige Weise.
  • Erhöht sich die Temperatur der Bimetall-Schnappscheibe, so drückt sie die Federscheibe in ihre zweite Konfiguration, in der diese den Betätigungsbolzen gegen die Kontaktbrücke drückt und diese dabei gegen die Kraft der Schließfeder von den stationären Gegenkontakten abhebt.
  • Auch beim Abkühlen der Bimetall-Schnappscheibe verbleibt die Federscheibe in dieser zweiten Konfiguration und hält den bekannten Schalter gegen die Kraft der Schließfeder geöffnet.
  • Von außen kann jetzt durch einen Knopf Druck auf die Kontaktbrücke ausgeübt werden, so dass dadurch über den Betätigungsbolzen die Federscheibe in ihre erste stabile Konfiguration zurückgedrückt wird.
  • Neben der sehr aufwändigen Konstruktion weist dieser Schalter zum einen den Nachteil auf, dass im geöffneten Zustand die Federscheibe die Kontaktbrücke gegen die Kraft der Schließfeder von den Gegenkontakten abhebt, so dass die Federscheibe in ihrer zweiten Konfiguration die Kraft der Schließfeder zuverlässig überwinden muss. Weil die Schließfeder im geschlossenen Zustand jedoch für die sichere Anlage der Kontaktbrücke an den Gegenkontakten sorgt, ist hier eine Federscheibe mit sehr hoher Stabilität in der zweiten Konfiguration erforderlich.
  • Ein weiterer Schalter mit drei Schaltstellungen ist aus der bereits erwähnten DE 86 25 999 U1 bekannt. Bei diesem bekannten Schalter ist eine einseitig eingespannte Federzunge vorgesehen, die an ihrem freien Ende ein bewegliches Kontaktteil trägt, das mit einem festen Gegenkontakt zusammenwirkt.
  • An dieser Federzunge ist eine Kalotte ausgebildet, die durch eine ebenfalls an der Federzunge befestigte Bimetallplatte in ihre zweite Konfiguration gedrückt wird, in der sie das bewegliche Kontaktteil zu dem stationären Gegenkontakt beabstandet.
  • Die Kalotte muss bei diesem Schalter gegen die Schließkraft der einseitig eingespannten Federzunge das bewegliche Kontaktteil im Abstand zu dem festen Gegenkontakt halten, so dass die Kalotte in ihrer zweiten Konfiguration eine hohe Stellkraft aufbringen muss.
  • Der bekannte Schalter weist damit die oben bereits diskutierten Nachteile auf, dass nämlich hohe Stellkräfte zu überwinden sind, was zu hohen Fertigungskosten und zu einem nicht sicheren Zustand in der Abkühlstellung führt.
  • Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, den eingangs erwähnten Schalter derart weiterzubilden, dass er bei konstruktiv einfachem Aufbau für eine sichere Unterbrechung des Stromkreises auch in der Abkühlstellung des Schalters und bei starken Erschütterungen sorgt.
  • Gemäß Anspruch 1 wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Schließsperre unmittelbar mit dem Kontaktglied zusammenwirkt und zumindest ein erstes Rastglied an dem Kontaktglied und ein damit zusammenwirkendes zweites Rastglied aufweist, das in dem Gehäuse angeordnet und mit diesem verbunden ist, und dass die Schließsperre das temperaturabhängige Schaltwerk in dessen zweiter Schaltstellung dauerhaft mechanisch arretiert.
  • Gemäß Anspruch 2 wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Schließsperre unmittelbar mit dem Kontaktglied zusammenwirkt und zumindest ein Sperrglied aufweist, das mit dem Kontaktglied und einem zwischen dem Oberteil und dem Unterteil angeordneten Bauteil zusammenwirkt, und dass die Schließsperre das temperaturabhängige Schaltwerk in dessen zweiter Schaltstellung dauerhaft mechanisch arretiert.
  • Weil erfindungsgemäß die Schließsperre das Schaltwerk mechanisch dauerhaft arretiert, kann es sich nach einmaligem Öffnen nicht wieder schließen, selbst wenn starke Erschütterungen oder Temperaturschwankungen auftreten. Durch die mechanische Arretierung des temperaturabhängigen Schaltwerkes wird folglich auch der Schalter mechanisch arretiert, was im Rahmen der vorliegenden Anmeldung synonym verwendet wird.
  • Die Schließsperre wird durch Verrasten zwischen dem Kontaktglied und dem Gehäuse des Schalters oder durch federnde Zungen realisiert, die nach dem Öffnen des Schalters ihre Lage verändern und sich dabei so positionieren, dass sie wie Abstandshalter wirken, die zwischen dem Kontaktglied oder der dieses tragenden Feder- oder Schnappscheibe und einem Bauteil zu liegen kommen, das oberhalb der Feder- oder Schnappscheibe liegt.
  • Das temperaturabhängige Schaltwerk enthält ein temperaturabhängiges Schnappglied, vorzugsweise eine Bimetall-Schnappscheibe, das bzw. die in üblicher Weise das Öffnen des Schaltwerkes bewirkt, indem es bzw. sie das Kontaktglied von dem Gegenkontakt abhebt. Erfindungsgemäß wird der einmal geöffnete Schalter dann im geöffneten Zustand arretiert.
  • Das temperaturabhängige Schaltwerk kann aber wie häufig üblich zusätzlich eine bistabile Federscheibe aufweisen, die bei geschlossenem Schalter die Schließkraft und damit den Kontaktdruck zwischen dem beweglichen Kontaktglied und der Gegenkontakt bewirkt. Dadurch wird die Bimetall-Schnappscheibe mechanisch entlastet, was ihre Lebensdauer und die Langzeitstabilität der Ansprechtemperatur positiv beeinflusst.
  • Vor diesem Hintergrund ist es bevorzugt, wenn das temperaturabhängige Schaltwerk eine temperaturabhängige Schnappscheibe mit einer geometrischen Hochtemperaturkonfiguration und einer geometrischen Tieftemperaturkonfiguration sowie eine bistabile Federscheibe umfasst, an der das Kontaktglied angeordnet ist, wobei die Federscheibe zwei temperaturunabhängig stabile geometrische Konfigurationen aufweist und in ihrer ersten Konfiguration das Kontaktglied gegen den ersten Gegenkontakt drückt und in ihrer zweiten Konfiguration das Kontaktglied zu dem ersten Gegenkontakt beabstandet hält.
  • Weiter ist es bevorzugt, wenn die Schnappscheibe sich beim Übergang von ihrer Tieftemperaturkonfiguration in ihre Hochtemperaturkonfiguration mit ihrem Rand an einem Teil des Schalters abstützt und dabei so auf die Federscheibe einwirkt, dass diese von ihrer ersten in ihre zweite stabile Konfiguration umspringt, wobei weiter vorzugsweise die Schnappscheibe und die Federscheibe über ihr jeweiliges Zentrum an dem Kontaktglied festgelegt sind.
  • Hier ist von Vorteil, dass für den neuen Schalter weitgehend übliche temperaturabhängige Schaltwerke verwendet werden können, so dass der konstruktive Aufwand für die Aufnahme der Serienfertigung des neuen Schalters gering ist.
  • Besonders bevorzugt ist es, wenn die Schnappscheibe an dem Kontaktglied festgelegt ist, und für den Rand der Schnappscheibe ein Freiraum vorgesehen ist, in den der Rand zumindest zum Teil hineinragt, wenn die Schnappscheibe bei in ihrer zweiten Konfiguration befindlicher Federscheibe wieder ihre Tieftemperaturkonfiguration einnimmt.
  • Diese Konstruktion weist die aus der eingangs erwähnten DE 10 2013 101 392 A1 bekannten Vorteile auf. Wenn die Schnappscheibe wieder in ihre Tieftemperaturstellung zurückspringt, so gelangt ihr Rand in den Freiraum, in dem für sie kein Widerlager vorgesehen ist, so dass sie die Federscheibe nicht wieder in ihre erste Konfiguration zurückdrücken kann.
  • Auch starke mechanische Erschütterungen führt hier nicht dazu, dass die Federscheibe wieder in ihre erste Konfiguration zurückspringt, in der sie den Schalter wieder schließen würde, das sie daran erfindungsgemäß durch die Schließsperre gehindert wird.
  • Ohne diesen Freiraum, also bei einem Aufbau des Schalters, wie er beispielsweise in der eingangs erwähnten DE 10 2013 101 392 A1 als Ausgangspunkt der dortigen Erfindung dient, würde die Bimetall-Schnappscheibe beim Zurückspringen in ihre Tieftemperaturkonfiguration Druck auf die Federscheibe ausüben, die diese wieder in ihre andere stabile geometrische Konfiguration umschnappen lassen würde. Dieser Vorgang wird erfindungsgemäß jedoch durch die Schließsperre verhindert.
  • Wenn jetzt in einer Weiterbildung zusätzlich zu der mechanischen Arretierung durch die Schließsperre der Freiraum für den Rand der Bimetall-Schnappscheibe vorgesehen wird, entsteht zunächst einmal kein Schließdruck, den die Schließsperre aufnehmen muss. Wie in der DE 10 2013 101 392 A1 dargelegt, bleibt der Schalter dauerhaft geöffnet.
  • Wenn jedoch starke mechanische Erschütterungen dazu führen, dass die Bimetall-Schnappscheibe in ihre Tieftemperaturkonfiguration zurückspringt, so hält die gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehene mechanische Arretierung den Schalter dennoch geöffnet.
  • In dieser Weiterbildung muss die Schließsperre nur in seltenen Fällen den Schließdruck aufnehmen, was die Zuverlässigkeit des neuen Schalters weiter steigert.
  • Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn das Kontaktglied ein mit dem ersten Gegenkontakt zusammenwirkendes bewegliches Kontaktteil umfasst, und die Federscheibe mit dem zweiten Gegenkontakt zusammenwirkt, wobei die Federscheibe vorzugsweise zumindest in ihrer ersten Konfiguration über ihren Rand elektrisch mit dem zweiten Gegenkontakt in Verbindung steht.
  • Diese Konfiguration ist prinzipiell bereits aus der DE 10 2007 042 188 B3 oder der DE 10 2013 101 392 A1 bekannt. Sie führt dazu, dass die Schnappscheibe in keiner Stellung des Schalters strombelastet ist, sondern dass der Laststrom des zu schützenden elektrischen Gerätes durch die Federscheibe fließt.
  • In einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst das Kontaktglied ein mit beiden Gegenkontakten zusammenwirkendes Stromübertragungsglied.
  • Hier ist von Vorteil, dass der neue Schalter erheblich höhere Ströme führen kann als der aus der DE 10 2007 042 188 B3 bekannte Schalter. Das Kontaktglied sorgt nämlich im geschlossenen Zustand des Schalters für den elektrischen Kurzschluss zwischen den beiden Gegenkontakten, so dass nicht nur die Schnappscheibe, sondern auch die Federscheibe jetzt nicht mehr vom Laststrom durchflossen wird, wie es prinzipiell bereits aus der DE 10 2013 101 392 A1 bekannt ist.
  • Besonders bevorzugt ist es, wenn der Schalter ein Gehäuse umfasst, an dem die beiden Gegenkontakte vorgesehen sind, und in dem das Schaltwerk angeordnet ist.
  • Diese Maßnahme ist an sich bekannt, sie sorgt dafür, dass das Schaltwerk vor dem Eintrag von Verschmutzungen geschützt ist. Das Gehäuse kann ein individuelles Gehäuse des Schalters oder eine Tasche an dem vor Überhitzung zu schützenden Gerät sein.
  • Wenn die Federscheibe mit ihrem Rand an dem Gehäuse festgelegt und das Kontaktglied ein bewegliches Kontaktteil ist, ist der Rand der Federscheibe immer fest mit dem Gehäuse verbunden, so dass dort für einen guten elektrischen Übergangswiderstand gesorgt wird. Damit kann der neue Schalter größere Ströme führen als der aus der DE 10 2007 042 188 B3 bekannte Schalter, wo auch der Kontaktwiderstand zu dem Unterteil durch den Kontaktdruck der Federscheibe selbst bestimmt wird.
  • Wenn als Kontaktglied ein Stromübertragungsglied eingesetzt wird, so wird durch die Festlegung der Federscheibe mit ihrem Rand an dem Gehäuse dafür gesorgt, dass das Kontaktglied gegenüber den Gegenkontakten sicher positioniert bleibt.
  • Weiter ist es bevorzugt, wenn das Gehäuse ein von einem Oberteil verschlossenes Unterteil aufweist, wobei an einer Innenseite des Oberteils der erste Gegenkontakt oder jeder der beiden Gegenkontakte angeordnet ist.
  • Diese Maßnahme ist konstruktiv an sich bekannt, sie sorgt bei dem neuen Schalter dafür, dass beim Montieren des Oberteils an dem Unterteil gleichzeitig auch die geometrisch richtige Zuordnung zwischen dem Gegenkontakt oder den Gegenkontakten zu dem jeweiligen Kontaktglied hergestellt wird.
  • Weiter ist es bevorzugt, wenn das Unterteil einen inneren Boden aufweist, über dessen Randbereich der Freiraum vorgesehen ist.
  • Diese Maßnahme ist insbesondere konstruktiv von Vorteil, denn sie ermöglicht auf einfachste Weise, einen an sich bekannten temperaturabhängigen Schalter mit den drei eingangs erwähnten Schaltstellungen zu versehen, wenn dort jeweils ein bistabiles Federteil mit zwei temperaturunabhängig stabilen Konfigurationen verwendet wird.
  • Diese Maßnahme würde beispielsweise bei dem aus der DE 196 23 570 A1 bekannten Schalter mit beweglichem Kontaktteil für sich noch nicht dazu führen, dass der Schalter in der Abkühlstellung geöffnet bleibt, weil sich nämlich dort die Bimetall-Schnappscheibe mit ihrem Rand an dem äußeren Rand des Bodens abstützt und so das Federteil wieder in seine Hochtemperaturstellung drücken würde.
  • Die gleiche Situation ergibt sich bei dem aus der DE 10 2011 016 142 A1 bekannten Schalter, bei dem unterhalb eines Stromübertragungsgliedes eine an ihrem Rand fest eingespannte Federscheibe sowie darunter eine Schnappscheibe angeordnet ist, die sich mit ihrem Rand ebenfalls innen am Boden des Unterteiles abstützt, so dass sie bei Abkühlung ein bistabiles Federteil wieder in ihre erste Konfiguration drücken würde.
  • Um dies zu vermeiden, würde ohne den jetzt zusätzlich vorgesehenen Freiraum erforderlich sein, die Stellkraft der Federscheibe in ihrer zweiten Konfiguration so hoch auszulegen, dass sie durch die Schnappscheibe nicht in ihre erste Konfiguration zurückgedrückt werden kann.
  • Mit anderen Worten, insbesondere dadurch, dass die Schnappscheibe zwischen der Federscheibe und dem Boden des Unterteils angeordnet wird, am Rand des Bodens jedoch ein Freiraum für den Rand der Schnappscheibe in ihrer Abkühlstellung vorgesehen ist, lässt sich der neue Schalter nicht nur einfach herstellen, er bleibt auch sicher in seiner Abkühlstellung geöffnet.
  • Das Unterteil kann dabei aus elektrisch leitfähigem Material und vorzugsweise das Oberteil aus elektrisch isolierendem Material gefertigt sein, wobei die bistabile Schnappscheibe eine Bi- oder Trimetall-Schnappscheibe sein kann.
  • Besonders bevorzugt ist es, wenn die Schließsperre unmittelbar mit dem Kontaktglied zusammenwirkt.
  • Hier ist von Vorteil, dass die Schließsperre im Zentrum der Schnapp- und ggf. Federscheibe wirkt, also dort, wo die Schließkraft ausgeübt wird, die die Schließsperre aufnehmen muss. Ein weiterer Vorteil ist dadurch gegeben, dass in den neuen Schalter bekannte temperaturabhängige Schaltwerke eingesetzt werden können. Lediglich das Kontaktglied muss modifiziert werden.
  • Gemäß der in Anspruch 1 definierten Lösung ist es vorgesehen, dass die Schließsperre zumindest ein erstes Rastglied an dem Kontaktglied und ein damit zusammenwirkendes zweites Rastglied aufweist, das in dem Gehäuse angeordnet und mit diesem verbunden ist.
  • Diese Maßnahme ist konstruktiv von Vorteil, denn neben der geringen konstruktiven Änderung an dem Kontaktglied ist zusätzlich nur noch zumindest ein Rastglied in dem Gehäuse vorzusehen.
  • Das erste Rastglied kann dabei im Bereich einer Außenfläche des Kontaktglieds und/oder einer Innenfläche in einer Bodenöffnung des Kontaktglieds angeordnet sein, wobei vorzugsweise das erste oder zweite Rastglied als umlaufende Nut, als umlaufende Wulst, als federnde Zunge, Ausnehmung oder Rastnase ausgebildet sein kann, wobei das erste Rastglied auch umfänglich verteilt angeordnete Rastnasen und/oder federnde Zungen aufweisen kann.
  • Das erste und/oder zweite Rastglied können dabei radial nachgiebig ausgebildet ist.
  • Auch diese Maßnahme ist konstruktiv von Vorteil, denn eines oder beide Rastglieder können federnd und/oder aus elastischem Material ausgebildet sein, was er ermöglicht, dass die beiden Rastglieder beim erstmaligem Öffnen des Schalters bzw. des Schaltwerkes ohne Überwindung größerer Kräfte in Eingriff miteinander gelangen können.
  • Gemäß der in Anspruch 2 definierten Lösung ist es vorgesehen, dass die Schließsperre zumindest ein Sperrglied aufweist, das mit dem Kontaktglied und einem zwischen dem Oberteil und dem Unterteil angeordneten Bauteil zusammenwirkt.
  • Während die zuvor erwähnten Rastglieder sozusagen unterhalb der Schnapp- und ggf. Federscheibe angeordnet sind, werden die Sperrglieder oberhalb der Schnapp- und ggf. Federscheibe angeordnet und dienen quasi als Abstandhalter, die verhindern, dass nach einem Öffnen des Schalters das Kontaktglied wieder in Anlage mit dem ersten Gegenkontakt gelangt, wobei vorzugsweise das Sperrglied mit dem Kontaktglied oder mit einer das Kontaktglied tragenden Federscheibe oder Schnappscheibe verbunden ist.
  • Auch diese Maßnahme ist konstruktiv von Vorteil, wobei die wie Abstandshalter wirkenden Sperrglieder zudem für ein zuverlässiges Offenhalten des Schalters sorgen.
  • Dabei ist es bevorzugt, wenn das Bauteil eine Scheibe mit einer Durchgangsöffnung für das Kontaktglied umfasst, und das Sperrglied zumindest eine radial nach außen federnde Zunge aufweist, die unter Spannung in der Durchgangsöffnung sitzt, wenn sich das temperaturabhängige Schaltwerk in seiner ersten Schaltstellung befindet, und die sich an einer Unterseite der Scheibe abstützt, wenn sich das temperaturabhängige Schaltwerk in seiner zweiten Schaltstellung befindet.
  • Hier ist von Vorteil, dass übliche temperaturabhängige Schaltwerke verwendet werden können, an deren Kontaktglied und/oder deren Federscheibe bzw. Schnappscheibe das oder die Sperrglieder auch nachträglich montiert werden können. Als Scheibe dient dabei die sowieso zwischen Oberteil und Unterteil des Gehäuses vorhandene Isolierfolie, die als Abdichtung und/oder zur elektrischen Isolation dient.
  • Andererseits ist es bevorzugt, wenn das Bauteil als Distanzring ausgebildet ist, und das Sperrglied zumindest eine radial nach außen federnde Zunge aufweist, die an dem als Stromübertragungsglied ausgebildeten Kontaktglied angeordnet ist, wobei die Zunge unter Spannung an einer Innenfläche des Distanzringes anliegt, wenn sich das temperaturabhängige Schaltwerk in seiner ersten Schaltstellung befindet, und sich an dem Distanzring abstützt, wenn sich das temperaturabhängige Schaltwerk in seiner zweiten Schaltstellung befindet, oder wenn das Bauteil als Distanzring ausgebildet ist, und das Sperrglied zumindest eine radial nach innen federnde Zunge aufweist, die an einer Innenfläche des Distanzringes angeordnet ist und unter Spannung an dem als Stromübertragungsglied ausgebildeten Kontaktglied anliegt, wenn sich das temperaturabhängige Schaltwerk in seiner ersten Schaltstellung befindet, und sich an dem Stromübertragungsglied abstützt, wenn sich das temperaturabhängige Schaltwerk in seiner zweiten Schaltstellung befindet.
  • Derartige Distanzringe werden in temperaturabhängigen Schaltern häufig zwischen Unterteil und Oberteil eingefügt, um die erforderlich Bauhöhe zu erreichen, die einen hinreichend großen Schaltweg zwischen Gegenkontakt und Kontaktglied ermöglicht, um im geöffneten Schalter für die notwendige elektrische Isolation zu sorgen.
  • Das Sperrglied kann dabei mehrere, zu einem Ring angeordnete federnde Zungen aufweisen, der wie eine Art Krone oder Federbesen an dem Kontaktglied, der Schnapp- oder Federscheibe oder dem Distanzring angeordnet wird, und ebenfalls nachträglich ohne große konstruktive Änderungen bei bestehenden Schalterkonstruktionen vorgesehen werden kann.
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    in einer schematischen Seitendarstellung ein erstes Ausführungsbeispiel des neuen Schalters in seiner Tieftemperaturstellung;
    Fig. 2
    eine Darstellung wie Fig. 1, jedoch in Hochtemperaturstellung des neuen Schalters;
    Fig. 3
    in einer schematischen Seitendarstellung ein zweites Ausführungsbeispiel des neuen Schalters in seiner Tieftemperaturstellung;
    Fig. 4
    eine Darstellung wie in Fig. 3, jedoch in Hochtemperaturstellung des neuen Schalters;
    Fig. 5
    in einer Darstellung wie Fig. 3 und 4 den neuen Schalter in seiner Abkühlstellung;
    Fig. 6
    ein erstes Ausführungsbeispiel für eine bei den Schaltern aus Fig. 1 bis 5 einsetzbare Schließsperre;
    Fig. 7
    ein zweites Ausführungsbeispiel für eine bei den Schaltern aus Fig. 1 bis 5 einsetzbare Schließsperre;
    Fig. 8
    ein drittes Ausführungsbeispiel für eine bei den Schaltern aus Fig. 1 bis 5 einsetzbare Schließsperre;
    Fig. 9
    ein viertes Ausführungsbeispiel für eine bei den Schaltern aus Fig. 1 bis 5 einsetzbare Schließsperre;
    Fig. 10
    ein fünftes Ausführungsbeispiel für eine bei den Schaltern aus Fig. 1 bis 5 einsetzbare Schließsperre;
    Fig. 11
    ein sechstes Ausführungsbeispiel für eine bei den Schaltern aus Fig. 1 bis 5 einsetzbare Schließsperre; und
    Fig. 12
    ein siebtes Ausführungsbeispiel für eine bei dem Schalter aus Fig. 3 bis 5 einsetzbare Schließsperre.
  • In Fig. 1 ist in einer schematischen, geschnittenen Seitenansicht ein Schalter 10 gezeigt, der in der Draufsicht rotationssymmetrisch ausgebildet ist, vorzugsweise eine kreisrunde Form aufweist.
  • Der Schalter 10 weist ein Gehäuse 11 auf, in dem ein temperaturabhängiges Schaltwerk 12 vorgesehen ist.
  • Das Gehäuse 11 umfasst ein topfartiges Unterteil 14 aus elektrisch leitendem Material sowie ein flaches, isolierendes Oberteil 15, das durch einen umgebogenen Rand 16 an dem Unterteil 14 gehalten wird. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist der umgebogene Rand 16 nicht quer über das Oberteil 15 durchgezogen dargestellt.
  • Zwischen dem Oberteil 15 und dem Unterteil 14 ist ein Distanzring 17 vorgesehen, der das Oberteil 15 gegenüber dem Unterteil 14 beabstandet hält.
  • Das Oberteil 15 weist eine Innenseite 18 auf, an der ein erster stationärer Gegenkontakt 19 sowie ein zweiter stationärer Gegenkontakt 21 vorgesehen sind. Die Gegenkontakte 19 und 21 sind als Nieten ausgebildet, die sich durch das Oberteil 15 hindurch erstrecken und außen in Köpfen 22 bzw. 23 enden, die dem Außenanschluss des Schalters dienen.
  • Das Schaltwerk 12 umfasst als Kontaktglied ein Stromübertragungsglied 24, das in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein Kontaktteller ist, dessen Oberseite 25 elektrisch leitend beschichtet ist, so dass er bei der in Fig. 1 gezeigten Anlage an den Gegenkontakten 19 und 21 für eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Gegenkontakten 19 und 21 sorgt.
  • Das Stromübertragungsglied 24 ist über einen Niet 26, der ebenfalls als Teil des Kontaktgliedes anzusehen ist, mit einer bistabilen Federscheibe 27 sowie einer bistabilen Schnappscheibe 28 verbunden.
  • Die Federscheibe 27 weist zwei temperaturunabhängige Konfigurationen auf, von denen die erste Konfiguration in Fig. 1 und die zweite Konfiguration in Fig. 2 gezeigt ist.
  • Die Schnappscheibe 28 weist zwei temperaturabhängige Konfigurationen auf, nämlich ihre Tieftemperaturkonfiguration, die in Fig. 1 gezeigt ist, sowie ihre Hochtemperaturkonfiguration, die in Fig. 2 gezeigt ist.
  • Innen in dem Unterteil 14 ist eine umlaufende Schulter 29 vorgesehen, auf der der Distanzring 17 aufliegt. Zwischen der Schulter 29 und dem Distanzring 17 ist die Federscheibe 27 mit ihrem Rand 31 eingeklemmt, während sie mit ihrem Zentrum 32 auf einer Schulter 33 an dem Niet 26 aufliegt. An ihrem Zentrum 32 ist die Federscheibe 27 somit zwischen dem Stromübertragungsglied 24 und der Schulter 33 eingeklemmt.
  • In Fig. 1 weiter unten und radial weiter außen ist an dem Niet 26 noch eine Schulter 34 zu sehen, auf der die Schnappscheibe 28 mit ihrem Zentrum 35 aufliegt.
  • Das Zentrum 35 liegt frei auf der Schulter 34 auf.
  • Mit ihrem Rand 36 liegt die Schnappscheibe 28 frei oberhalb eines inneren Bodens 37 des Unterteiles 14.
  • Gemäß Fig. 1 ist die Innenseite 37 als keilförmige, radial nach außenansteigende Auflageschulter 38 ausgebildet, die wie bei dem aus der DE 10 2011 016 142 A1 bekannten Schalter als Auflagefläche für den Rand 36 dient.
  • Der Niet 36 weist noch einen Boden 42 auf, der auf den inneren Boden 37 zuweist, zu diesem jedoch in der Tieftemperaturstellung des Schalters 10 gemäß Fig. 1 einen bei 43 bezeichneten Abstand aufweist.
  • Wenn sich die Temperatur der Schnappscheibe 28 jetzt erhöht, so hebt sich ihr Rand 36 in Fig. 1 nach oben, so dass die Schnappscheibe 26 von ihrer in Fig. 1 gezeigten konvexen Stellung in ihre in Fig. 2 gezeigte konkave Stellung umspringt, in der ihr Rand 36 sich an einen Teil des Schalters 10 abstützt, in diesem Fall an der Federscheibe 27, wie es in Fig. 2 zu erkennen ist.
  • Beim Übergang von ihrer Tieftemperaturkonfiguration der Fig. 1 in ihre Hochtemperaturkonfiguration der Fig. 2 stützt sich die Schnappscheibe 28 also mit ihrem Rand 37 an der Federscheibe 27 ab, wobei sie mit ihrem Zentrum 35 auf die Schulter 34 des Nietes 26 drückt und dadurch das Stromübertragungsglied 24 gegen die Kraft der Federscheibe 27 von den stationären Gegenkontakten 19 und 21 wegdrückt.
  • Durch diese Bewegung legt sich der Niet 26 mit seinem Boden 42 auf den inneren Boden 37 des Unterteils 14 ab, wobei gleichzeitig die Federscheibe 27 von ihrer in Fig. 1 gezeigten ersten Konfiguration in ihre ebenfalls stabile zweite geometrische Konfiguration umschnappt, die in Fig. 2 gezeigt ist.
  • Während die Federscheibe 27 in ihrer ersten Konfiguration gemäß Fig. 1 das Stromübertragungsglied 24 in Anlage mit dem Gegenkontakten 19 und 21 hält, hält sie in ihrer zweiten Konfiguration gemäß Fig. 2 das Stromübertragungsglied 24 in einem Abstand zu den Gegenkontakten 19 und 21, so dass der Schalter 10 geöffnet ist.
  • Während der Schalter 10 in Fig. 1 in seiner geschlossenen Tieftemperaturstellung ist, befindet er sich in Fig. 2 in seiner geöffneten Hochtemperaturstellung.
  • Wenn sich nun die Temperatur des zu schützenden Gerätes und damit die Temperatur des Schalters 10 wieder abkühlt, so schnappt die Schnappscheibe 28 wieder von ihrer Hochtemperaturkonfiguration gemäß Fig. 2 in ihre Tieftemperaturkonfiguration zurück, die sie schon in Fig. 1 eingenommen hatte.
  • Die Schnappscheibe 28 befindet sich wieder in ihrer Tieftemperaturkonfiguration, auf die sie sich infolge der Abkühlung des zu schützenden Gerätes abgekühlt hat. Der Rand 36 der Schnappscheibe 28 hat sich in Fig. 3 nach unten bewegt, er liegt jetzt auf der Auflageschulter 38 auf.
  • Die Schnappscheibe 28 wird beim Übergang in ihre Tieftemperaturkonfiguration die Federscheibe 27 wieder in ihre erste Konfiguration drücken, wie dies bei dem Schalter gemäß DE 10 2011 016 142 A1 der Fall ist.
  • Erfindungsgemäß ist jedoch eine Schließsperre 39 vorgesehen, die im Bereich der in Fig. 2 angedeuteten Kreise I, II, III, IV und V angeordnet ist. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in den Fig. 6 bis 12 verschiedenen Ausführungsbeispiele der Schließsperre 39 gezeigt.
  • Während in den Fig. 1 und 2 ein erstes Ausführungsbeispiel des neuen Schalters 10 gezeigt ist, bei dem als Kontaktglied ein Stromübertragungsglied 24 mit Niet 26 Verwendung findet, zeigen die Fig. 3 bis 5 ein zweites Ausführungsbeispiel des neuen Schalters, bei dem als Kontaktglied ein bewegliches Kontaktteil 45 eingesetzt wird, das Teil des Schaltwerkes 12' ist.
  • Der Schalter 10' aus Fig. 3 weist wieder ein topfartiges Unterteil 14' auf, auf dessen umlaufender Schulter 29 wieder ein Distanzring 17 aufliegt, der das Oberteil 15' unter Zwischenlage einer Isolationsfolie 46 trägt.
  • Unterteil 14' und Oberteil 15' sind hier jeweils aus elektrisch leitendem Material gefertigt, so dass über ihre Außenflächen Kontakt zu einem zu schützenden elektrischen Gerät hergestellt werden kann. Die Außenflächen dienen gleichzeitig auch dem elektrischen Außenanschluss.
  • Das Oberteil 15' wird wieder durch den umgebogenen Rand 16 des Unterteils 14' an diesem gehalten, wobei außen auf dem Oberteil 15' noch eine weitere Isolationsschicht 47 angebracht ist.
  • Das Schaltwerk 12' umfasst auch hier die Federscheibe 27 sowie die Schnappscheibe 28, wobei die Federscheibe 27 mit ihrem Rand 31 zwischen der Schulter 29 und dem Distanzring 17 eingeklemmt ist.
  • Mit ihrem Zentrum 32 ist die Federscheibe 27 an dem Kontaktteil 45 festgelegt, wozu auf dieses ein Ring 49 aufgepresst ist.
  • Der Ring 49 weist eine umlaufende Schulter 51 auf, auf der die Schnappscheibe 28 mit ihrem Zentrum 35 aufliegt.
  • Auf diese Weise ist das temperaturabhängige Schaltwerk 12' aus Fig. 3 genauso eine unverlierbare Einheit aus Kontaktglied, Federscheibe 27 und Schnappscheibe 28 wie das Schaltwerk 12 aus den Fig. 1 und 2.
  • Bei der Montage der Schalter 10 und 10' kann das Schaltwerk 12, 12' also als Einheit unmittelbar in das Unterteil 14, 14' eingelegt werden.
  • Das bewegliche Kontaktteil 45 arbeitet mit einem festen Gegenkontakt 19' zusammen, der innen an dem Oberteil 15 angeordnet ist.
  • Als zweiter Gegenkontakt 21' dient die Außenseite des Unterteiles 14', das aus elektrisch leitendem Material gefertigt ist.
  • In der in Fig. 3 gezeigten Stellung befindet sich der Schalter 12' in seiner Tieftemperaturstellung, in der sich die Federscheibe 27 in ihrer ersten Konfiguration und die Schnappscheibe 28 in ihrer Tieftemperaturkonfiguration befinden.
  • Die Federscheibe 27 drückt dabei das bewegliche Kontaktteil 45 gegen den stationären Gegenkontakt 19'.
  • Das bewegliche Kontaktteil 45 weist einen Boden 52 auf, der auf den inneren Boden 37 des Unterteils 14' zuweist und zu diesem einen Abstand aufweist, wie es vergleichbar dem Abstand 43 aus Fig. 1 ist.
  • Unterhalb des Randes 36 der Schnappscheibe 28 ist ein umlaufender Freiraum 40 vorgesehen, der in einem Randbereich 41 des inneren Bodens 37 vorgesehen ist.
  • Der insoweit beschriebene Schalter 10' weist grob dieselben geometrischen Merkmale auf, wie ein Ausführungsbeispiel für einen Schalter aus der eingangs erwähnten DE 10 2013 101 392 A1 .
  • Bei diesem bekannten Schalter befindet sich im Randbereich 41 jedoch eine keilförmige, umlaufende Auflageschulter 38, die dieselbe Funktion aufweist wie die umlaufende Schulter 29 bei dem Schalter aus den hiesigen Fig. 1 und 2. Diese Schulter 38 ist in dem neuen Schalter 10' nicht vorgesehen.
  • Weil die Federscheibe 27 mit ihrem Rand 31 zwischen Distanzring 17 und Schulter 29 eingeklemmt ist, ist sie dort mit einem sehr geringen Übergangswiderstand elektrisch leitend mit dem Unterteil 14' verbunden.
  • An ihrem Zentrum 32 ist die Federscheibe 27 zwischen dem beweglichen Kontaktteil 45 und dem Ring 49 eingeklemmt, so dass auch dort ein elektrisch sehr geringer Übergangswiderstand herrscht.
  • In der geschlossenen Tieftemperaturstellung des Schalters 10' gemäß Fig. 3 ist somit eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Gegenkontakt 19' und dem Gegenkontakt 22' über das bewegliche Kontaktteil 45 und die Federscheibe 27 hergestellt.
  • Die Schnappscheibe 28 liegt dabei frei unterhalb der Federscheibe 27 auf der Auflageschulter 38 auf.
  • Wenn sich jetzt die Temperatur des zu schützenden Gerätes und damit die Temperatur der Schnappscheibe 28 erhöht, so schnappt diese von der in Fig. 3 gezeigten konvexen Tieftemperaturkonfiguration in ihre konkave Hochtemperaturkonfiguration um, die in Fig. 4 gezeigt ist.
  • Bei diesem Umschnappen stützt sich die Schnappscheibe 28 mit ihrem Rand 26 an einem Teil des Schalters 10' ab, in diesem Fall an dem Rand 31 der Federscheibe 27.
  • Mit ihrem Zentrum 35 drückt die Schnappscheibe 28 dabei auf die Schulter 51 und hebt damit das bewegliche Kontaktteil 45 von dem stationären Kontaktteil 19' ab.
  • Dadurch biegt sie gleichzeitig die Federscheibe 27 an ihrem Zentrum 32 nach unten durch, so dass die Federscheibe 27 von ihrer ersten stabilen geometrischen Konfiguration der Fig. 3 in ihre zweite geometrisch stabile Konfiguration der Fig. 4 umschnappt.
  • In dieser zweiten Konfiguration drückt die Federscheibe 27 den Boden 52 des Kontaktteiles 45 gegen den inneren Boden 37 des Unterteiles 14'.
  • In Fig. 4 ist also die Hochtemperaturstellung des Schalters 10' gezeigt, in der dieser geöffnet ist.
  • Wenn sich das zu schützende Gerät und damit die Schnappscheibe 28 jetzt wieder abkühlen, so schnappt die Schnappscheibe 28 wieder in ihre Tieftemperaturstellung um, wie sie beispielsweise in Fig. 3 gezeigt ist. Dazu bewegt sich der Rand 36 in Fig. 4 nach unten und damit in den Freiraum 40 hinein.
  • Der Schalter 10' befindet sich nun in seiner Abkühlstellung, die in Fig. 5 gezeigt ist.
  • Die Federscheibe 27 ist nach wie vor in ihrer geometrisch stabilen zweiten Konfiguration, in der sie das Kontaktteil 45 auf Abstand zu dem Gegenkontakt 19' hält, wobei das Kontaktteil 45 mit seinem Boden 52 auf dem inneren Boden 37 des Unterteiles 14 aufliegt.
  • Die Schnappscheibe 28 befindet sich wieder in ihrer Tieftemperaturkonfiguration, wobei sie sich mit ihrem Rand 36 in den Freiraum 40 hineinbewegt hat. Die Schnappscheibe 28 ist somit nicht in der Lage, das Kontaktteil 45 bzw. die Federscheibe 27 an ihrem Zentrum 32 in Fig. 5 nach oben zu drücken.
  • Auch bei dem Schalter 10' aus den Fig. 3 bis 5 sind wieder Schließsperren 39 vorgesehen, die im Bereich der in Fig. 5 angedeuteten Kreise VI, VII, VIII, IX und X angeordnet sind. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind verschiedene Ausführungsbeispiele der hier verwendeten Schließsperren 39 ebenfalls in den Fig. 6 bis 11 schematisch dargestellt.
  • Aufgabe der Schließsperren 39 ist es, in einem einmal geöffneten Schalter 10, 10' das temperaturabhängige Schaltwerk 12, 12' in der Hochtemperaturstellung dauerhaft mechanisch so zu verriegeln, dass er auch beim Abkühlen der Schnappscheibe 28 nicht wieder schließen kann.
  • Während bei dem Schalter 10 der Fig. 1 und 2 die Schließsperren 39 dauerhaft den durch die abgekühlte Schnappscheibe 28 ausgeübten Schließdruck aufnehmen müssen, fehlt dieser Schließdruck bei dem Schalter 10' der Fig. 3 bis 5, weil der Rand 36 der Schnappscheibe 28 keine Auflageschulter 38 vorfindet sondern in dem Freiraum 40 zu liegen kommt.
  • Fig. 6 zeigt in schematischer Seitenansicht ein eine Außenfläche 54 aufweisendes Kontaktglied 55, das das bewegliche Kontaktteil 45 aus Fig. 5, den Niet 26 aus Fig. 2 oder das Stromübertragungsglied 24 aus Fig. 2 symbolisieren soll. Parallel zu der Außenfläche 54 ist ein Bauteil 56 des Schalters 10 oder 10' angedeutet, das in Fig. 6a einen Rastträger symbolisiert, der auf dem Boden 37 angeordnet ist, und in Fig. 6b den Distanzring 17 des Schalters 10. Das Bauteil 56 ist also in dem Schalter 10, 10' angeordnet und mit diesem verbunden.
  • Zwischen Bauteil 56 und Kontaktglied 55 ist die Schließsperre 39 ausgebildet, die hier unmittelbar mit dem Kontaktglied 55 zusammenwirkt. Die Schließsperre 39 umfasst ein erstes Rastglied, das an der Außenfläche 54 angeordnet ist, und ein zweites Rastglied, das an dem Bauteil 56, genauer dessen Außenfläche 59 angebracht ist.
  • In Fig. 6 sind die Rastglieder als Rastnasen 57, 58 ausgebildet, die beim Öffnen des Schalters aneinander vorbeigleiten, wozu sie federnd oder elastisch nachgiebig ausgebildet sind. In Fig. 6a befindet sich der Schalter 10, 10' im geschlossenen Zustand gemäß Fig. 1 oder 3, und in Fig. 6b im geöffneten Zustand gemäß Fig. 2, 4 oder 5.
  • In Fig. 6b sind die Rastnasen 57, 58 so miteinander verrastet, dass das Kontaktglied 55 nicht mehr nach oben (also zum Schließen des Schalters 10, 10') bewegt werden kann, weil es dauerhaft mechanisch arretiert mit dem Bauteil 56 ist.
  • Die Darstellungen in den Fig. 7 und 8 entsprechen der aus der Fig. 6, nur dass die Rastglieder als umlaufende Nut 61 bzw. umlaufende Wulst 62 ausgebildet sind. In Fig. 7 ist die Nut 61 an dem Kontaktglied 55 und in Fig. 8 an dem Bauteil 56 angeordnet.
  • Die Wulst 61 besteht aus elastischem Material und ist somit radial nachgiebig. Sie gleitet beim Öffnen des Schalters 10, 10' an der Außenfläche 54 bzw. 59 entlang bis sie in die Nut 62 eingreift und das Kontaktglied 55 dauerhaft an dem Bauteil 56 mechanisch arretiert.
  • Auch die Darstellungen in den Fig. 9 und 10 entsprechen der aus der Fig. 6, nur dass die Rastglieder hier als Sperrglied in Form einer federnden Zunge 68 bzw. Ausnehmung 69 ausgebildet sind. In Fig. 9 ist die Ausnehmung 69 an dem Kontaktglied 55 und in Fig. 10 an dem Bauteil 56 angeordnet.
  • Die federnde Zunge 68 radial nachgiebig. Sie liegt unter Spannung an der Außenfläche 54 bzw. 59 an und gleitet beim Öffnen des Schalters 10, 10' an der Außenfläche 54 bzw. 59 entlang bis sie in die Ausnehmung 69 eingreift und das Kontaktglied 55 dauerhaft an dem Bauteil 56 mechanisch arretiert.
  • Die Schließsperren 39 aus den Fig. 6 bis 10 können in den Kreisen I bis IV, VI und VII ausgebildet sein.
  • Fig. 11 zeigt in schematischer Seitenansicht ein eine vorzugsweise zentrische Bodenöffnung 64 aufweisendes Kontaktglied 55, das das bewegliche Kontaktteil 45 aus Fig. 3 oder den Niet 26 aus Fig. 1 symbolisieren soll. Die Bodenöffnung 64 weist eine Innenfläche 65 auf und sitzt auf einem Zapfen 66, der an dem inneren Boden 37 des Schalters 10, 10' befestigt ist und eine Außenfläche 67 aufweist.
  • An der Innenfläche 65 und der Außenfläche 67 können die Rastglieder 57, 58; 61, 62 aus den Fig. 6 bis 10 angeordnet sein, um das Kontaktglied 55 mechanisch an dem Boden 37 zu arretieren, wenn sich der Schalter 10, 10' zum ersten Mal in seine Hochtemperaturstellung bewegt hat, in der das Kontaktglied auf dem Boden 37 aufliegt.
  • Die Schließsperre 39 aus der Fig. 11 kann in den Kreisen V und VIII ausgebildet sein.
  • Fig. 12 zeigt in einer schematischen Seitenansicht ausschnittsweise den Schalters 10' aus Fig. 3 bis 5 im Bereich des beweglichen Kontaktteiles 45, wobei Fig. 12a der Tieftemperaturstellung und Fig. 12b der Hochtemperaturstellung entspricht.
  • Oberhalb des Kotaktteils 45 ist die Isolierfolie 46 zu sehen, in der eine Durchgangsöffnung 71 vorgesehen ist, durch die hindurch das Kontaktteil 45 in Anlage mit dem Gegenkontakt 19 gelangt. Um das Kontaktteil 45 herum verteilt sind mehrere Sperrglieder 72 angeordnet, die als Federzungen ausgebildet und nach Art einer Krone oder eines Federbesens angeordnet sind.
  • Die Federzungen erstrecken sich schräg nach oben von einem Ring 73, über den sie an dem Kontaktteil 45 und/oder an der Federscheibe 27 befestigt sind. In der Tieftemperaturstellung der Fig. 12a verlaufen die Federzungen durch die Durchgangsöffnung 71 hindurch und sind mechanisch funktionslos.
  • Wenn der Schalter 10' öffnet, bewegt sich das Kontaktteil 45 nach unten in die Hochtemperaturstellung der Fig. 12b. Dabei kommen die Federungen aus der Durchgangsöffnung 71 frei und bewegen sich radial nach außen unter die Unterseite 74 der Isolierfolie 46.
  • Wenn der Schalter 10' wieder abkühlt und die Federscheibe 27 aufgrund einer starken Erschütterung wieder in ihre Tieftemperaturkonfiguration umschnappen würde, könnte der Schalter dennoch nicht wieder schließen, weil die Sperrglieder 72 als Abstandshalter wirken und eine Bewegung des Kontaktteils 45 nach oben verhindern.
  • Auch auf diese Weise wird der Schalter 10' in seiner Hochtemperaturstellung mechanisch dauerhaft arretiert.
  • Die Schließsperre 39 aus der Fig. 12 kann in den Kreisen IX und X ausgebildet sein.

Claims (21)

  1. Temperaturabhängiger Schalter, der
    einen ersten und einen zweiten stationären Gegenkontakt (19, 21; 19', 21'), ein temperaturabhängiges Schaltwerk (12; 12') mit einem Kontaktglied (24; 26; 45) sowie ein Gehäuse (11, 11') aufweist, an dem die beiden Gegenkontakte (19, 21; 19', 21') vorgesehen sind und in dem das Schaltwerk (12; 12') angeordnet ist,
    wobei das Schaltwerk (12; 12') in seiner ersten Schaltstellung das Kontaktglied (24; 26; 45) gegen den ersten Gegenkontakt (19, 19') drückt und dabei über das Kontaktglied (24; 26; 45) eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Gegenkontakten (19, 21; 19', 21') herstellt, und in seiner zweiten Schaltstellung das Kontaktglied (24; 26; 45) zu dem ersten Gegenkontakt (19; 19') beabstandet hält, wobei eine Schließsperre (39) vorgesehen ist, die unmittelbar mit dem Kontaktglied (24; 26; 45) zusammenwirkt und ein erneutes Schließen eines einmal geöffneten Schalters verhindert,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Schließsperre (39) zumindest ein erstes Rastglied (57, 58; 61, 62; 68, 69) an dem Kontaktglied (24; 26; 45) und ein damit zusammenwirkendes zweites Rastglied (57, 58; 61, 62; 68, 69) aufweist, das in dem Gehäuse (11, 11') angeordnet und mit diesem verbunden ist, und dass die Schließsperre (39) das temperaturabhängige Schaltwerk (12;12') in dessen zweiter Schaltstellung dauerhaft mechanisch arretiert.
  2. Temperaturabhängiger Schalter, der
    einen ersten und einen zweiten stationären Gegenkontakt (19, 21; 19', 21'), ein temperaturabhängiges Schaltwerk (12; 12') mit einem Kontaktglied (24; 26; 45) sowie ein Gehäuse (11, 11') aufweist, an dem die beiden Gegenkontakte (19, 21; 19', 21') vorgesehen sind und in dem das Schaltwerk (12; 12') angeordnet ist, wobei das Gehäuse (11; 11') ein von einem Oberteil (15; 15') verschlossenes Unterteil (14; 14') aufweist, und wobei an einer Innenseite (18; 18') des Oberteils (15; 15') der erste Gegenkontakt (19; 19') oder jeder der beiden Gegenkontakte (19, 21) angeordnet ist,
    wobei das Schaltwerk (12; 12') in seiner ersten Schaltstellung das Kontaktglied (24; 26; 45) gegen den ersten Gegenkontakt (19, 19') drückt und dabei über das Kontaktglied (24; 26; 45) eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Gegenkontakten (19, 21; 19', 21') herstellt, und in seiner zweiten Schaltstellung das Kontaktglied (24; 26; 45) zu dem ersten Gegenkontakt (19; 19') beabstandet hält, wobei eine Schließsperre (39) vorgesehen ist, die unmittelbar mit dem Kontaktglied (24; 26; 45) zusammenwirkt und ein erneutes Schließen eines einmal geöffneten Schalters verhindert,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Schließsperre (39) zumindest ein Sperrglied (72) aufweist, das mit dem Kontaktglied (45) und einem zwischen dem Oberteil (15; 15') und dem Unterteil (14; 14') angeordneten Bauteil (17; 46) zusammenwirkt, und dass die Schließsperre (39) das temperaturabhängige Schaltwerk (12;12') in dessen zweiter Schaltstellung dauerhaft mechanisch arretiert.
  3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das temperaturabhängige Schaltwerk (12; 12') eine temperaturabhängige Schnappscheibe (28) mit einer geometrischen Hochtemperaturkonfiguration und einer geometrischen Tieftemperaturkonfiguration sowie eine bistabile Federscheibe (27) umfasst, an der das Kontaktglied (24; 26; 45) angeordnet ist, wobei die Federscheibe (27) zwei temperaturunabhängig stabile geometrische Konfigurationen aufweist und in ihrer ersten Konfiguration das Kontaktglied (24; 26; 45) gegen den ersten Gegenkontakt (19, 19') drückt und in ihrer zweiten Konfiguration das Kontaktglied (24; 26; 45) zu dem ersten Gegenkontakt (19; 19') beabstandet hält.
  4. Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnappscheibe (28) sich beim Übergang von ihrer Tieftemperaturkonfiguration in ihre Hochtemperaturkonfiguration mit ihrem Rand (36) an einem Teil des Schalters (10; 10') abstützt und dabei so auf die Federscheibe (27) einwirkt, dass diese von ihrer ersten in ihre zweite stabile Konfiguration umspringt.
  5. Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnappscheibe (28) an dem Kontaktglied (24; 26; 45) festgelegt ist, und dass für den Rand (36) der Schnappscheibe (28) ein Freiraum (40) vorgesehen ist, in den der Rand (36) zumindest zum Teil hineinragt, wenn die Schnappscheibe (28) bei in ihrer zweiten Konfiguration befindlicher Federscheibe (27) wieder ihre Tieftemperaturkonfiguration einnimmt.
  6. Schalter nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnappscheibe (28) und die Federscheibe (27) über ihr jeweiliges Zentrum (35, 32) an dem Kontaktglied (24; 26; 45) festgelegt sind.
  7. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktglied (24; 26; 45) ein mit dem ersten Gegenkontakt (19') zusammenwirkendes bewegliches Kontaktteil (45) umfasst, und dass die Federscheibe (28) mit dem zweiten Gegenkontakt (21') zusammenwirkt.
  8. Schalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Federscheibe (27) zumindest in ihrer ersten Konfiguration über ihren Rand (31) elektrisch mit dem zweiten Gegenkontakt (21') in Verbindung steht.
  9. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktglied (24; 26; 45) ein mit beiden Gegenkontakten (19, 21) zusammenwirkendes Stromübertragungsglied (24) umfasst.
  10. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11; 11') ein von einem Oberteil (15; 15') verschlossenes Unterteil (14; 14') aufweist, wobei an einer Innenseite (18; 18') des Oberteils (15; 15') der erste Gegenkontakt (19; 19') oder jeder der beiden Gegenkontakte (19, 21) angeordnet ist.
  11. Schalter nach Anspruch 2 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterteil (14; 14') einen inneren Boden (37) aufweist, über dessen Randbereich (41) der Freiraum (40) vorgesehen ist.
  12. Schalter nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die bistabile Schnappscheibe (28) eine Bi- oder Trimetall-Schnappscheibe ist.
  13. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rastglied (57, 58; 61, 62; 68, 69) im Bereich einer Außenfläche (54) des Kontaktglieds (24; 26; 45) angeordnet ist.
  14. Schalter nach Anspruch 1 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rastglied (57, 58; 61, 62; 68, 69) im Bereich einer Innenfläche (65) in einer Bodenöffnung (64) des Kontaktglieds (24; 45) angeordnet ist.
  15. Schalter nach einem der Ansprüche 1, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das erste oder zweite Rastglied (57, 58; 61, 62; 68, 69) als umlaufende Nut (61), umlaufende Wulst (62), federnde Zunge (68), Ausnehmung (69 oder Rastnase (57, 58) ausgebildet ist.
  16. Schalter nach einem der Ansprüche1, 13, 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder zweite Rastglied (57, 58; 61; 68) radial nachgiebig ausgebildet ist.
  17. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (46) eine Scheibe mit einer Durchgangsöffnung (71) für das Kontaktglied (45) umfasst, und das Sperrglied (72) zumindest eine radial nach außen federnde Zunge aufweist, die unter Spannung in der Durchgangsöffnung (71) sitzt, wenn sich das temperaturabhängige Schaltwerk in seiner ersten Schaltstellung befindet, und die sich an einer Unterseite (74) der Scheibe abstützt, wenn sich das temperaturabhängige Schaltwerk in seiner zweiten Schaltstellung befindet.
  18. Schalter nach Anspruch 2 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrglied (72) mit dem Kontaktglied (45) verbunden ist.
  19. Schalter nach Anspruch 2 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrglied (72) mit einer das Kontaktglied (45) tragenden Federscheibe (27) oder Schnappscheibe (28) verbunden ist.
  20. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil als Distanzring (17) ausgebildet ist, und das Sperrglied (72) zumindest eine radial nach außen federnde Zunge (68) aufweist, die an dem als Stromübertragungsglied (24) ausgebildeten Kontaktglied (24; 26; 45) angeordnet ist, wobei die Zunge (68) unter Spannung an einer Innenfläche des Distanzringes (17) anliegt, wenn sich das temperaturabhängige Schaltwerk in seiner ersten Schaltstellung befindet, und sich an dem Distanzring (17) abstützt, wenn sich das temperaturabhängige Schaltwerk in seiner zweiten Schaltstellung befindet.
  21. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil als Distanzring (17) ausgebildet ist, und das Sperrglied (72) zumindest eine radial nach innen federnde Zunge (68) aufweist, die an einer Innenfläche des Distanzringes (17) angeordnet ist und unter Spannung an dem als Stromübertragungsglied (24) ausgebildeten Kontaktglied (24; 26; 45) anliegt, wenn sich das temperaturabhängige Schaltwerk in seiner ersten Schaltstellung befindet, und sich an dem Stromübertragungsglied (24) abstützt, wenn sich das temperaturabhängige Schaltwerk in seiner zweiten Schaltstellung befindet.
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