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Dokumentenidentifikation EP0828273 02.10.2003
EP-Veröffentlichungsnummer 0828273
Titel Schalter mit einem Sicherheitselement
Anmelder Hofsäß, Marcel, 75305 Neuenbürg, DE
Erfinder Hofsäß, Marcel, 75305 Neuenbürg, DE
DE-Aktenzeichen 59710647
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument DE
EP-Anmeldetag 10.06.1997
EP-Aktenzeichen 971093679
EP-Offenlegungsdatum 11.03.1998
EP date of grant 27.08.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.10.2003
IPC-Hauptklasse H01H 37/32
IPC-Nebenklasse H01H 37/52   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schalter mit einem bei einer Ansprechtemperatur schaltenden Schaltwerk zum Öffnen und Schließen eines an Außenanschlüsse des Schalters anschließbaren Schaltkreises, wobei das Schaltwerk einen mit einem Außenanschluß elektrisch verbundenen beweglichen Kontakt umfaßt, der in Abhängigkeit von der Temperatur eines Bimetall-Teiles in Anlage mit einem festen Kontakt ist, der elektrisch mit dem anderen Außenanschluß verbunden ist.

Derartige Schalter, die auch als Temperaturwächter bezeichnet werden, sind allgemein bekannt.

Prinzipiell sind zwei unterschiedliche Konstruktionsvarianten derartiger Schalter zu unterscheiden. Bei der ersten Bauform wird der bewegliche Kontakt von einem einseitig eingespannten Federelement gehalten, während bei der zweiten Bauform der bewegliche Kontakt etwa mittig an einer Feder-Schnappscheibe angeordnet ist, die frei in ein Gehäuse eingelegt ist und sich mit ihrem Rand an einem Gehäuseteil des Schalters abstützt.

Wenn der Schalter mit seinen Außenanschlüssen in einen Schaltkreis eingeschaltet ist, so fließt bei geschlossenem Schalter der Strom über den einen Außenanschluß durch den festen und beweglichen Kontakt sowie das Federelement zu dem anderen Außenanschluß. Das Federelement kann dabei entweder aus Bimetall oder aus Federstahl gefertigt sein.

Wenn das Federelement aus Bimetall gefertigt ist, ergibt sich eine konstruktiv sehr einfache Bauform, die jedoch ggf. den Nachteil hat, daß sich die Schalteigenschaften des Bimetalls durch die Stromeigenerwärmung verändern kann. Dies wird verhindert, wenn ein gesondertes Bimetall-Teil vorgesehen ist, das gegen die Kraft des Federelementes arbeitet.

Derartige Schalter können sowohl als Öffner als auch als Schließer ausgelegt sein, wobei das Bimetall-Teil oberhalb seiner Ansprechtemperatur den beweglichen Kontakt dann entweder von dem festen Kontakt wegdrückt oder aber in Anlage mit diesem bringt.

Es ist weiter bekannt, derartigen Schaltern Reihen- und/oder Parallelwiderstände zuzuordnen, um weitere Schalteigenschaften zu erzielen. Ein parallel geschalteter Widerstand verleiht einem bei Übertemperatur öffnenden Schalter eine Selbsthaltefunktion, das Bimetall-Teil wird durch die in dem Widerstand erzeugte Ohm'sche Wärme auf einer Temperatur oberhalb seiner Ansprechtemperatur und damit im geöffneten Zustand gehalten.

Ein Reihenwiderstand verleiht einem damit versehenen Schalter zusätzlich eine Stromempfindlichkeit, der durch den Schalter fließende Strom erwärmt nämlich den Reihenwiderstand, wobei die in diesem erzeugte Ohm'sche Wärme zu einer Erhöhung der Temperatur des Bimetall-Teiles über die Ansprechtemperatur hinaus und damit zum Öffnen des Schalters führt, wenn der fließende Strom einen bestimmten Grenzwert überschritten hat.

Derartige Schalter werden z.B. mit einem zu schützenden Verbraucher in Reihe geschaltet, um diesen vor Übertemperatur und/oder Überstrom zu schützen. Sie finden insbesondere zum Schutz von Elektromotoren, Transformatoren, elektrischen Haushaltsgeräten etc. Verwendung.

Es ist bekannt, daß sich das Schaltverhalten des Bimetall-Teiles mit der Zeit verändert, infolge der Alterung verschiebt sich die Schalttemperatur um bis zu 30°C nach oben, was zu Sicherheitsproblemen führen kann. Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist es bereits bekannt, mit einem derartigen Schalter eine gesonderte Schmelzsicherung in Reihe zu schalten, die oberhalb der Ansprechtemperatur des Schalters, aber unterhalb der zulässigen Höchsttemperatur öffnet. Derartige Schmelzsicherungen werden insbesondere im Transformatorenbereich eingesetzt, wo die Verwendung von Temperaturwächtern ohne Selbsthaltung nur im Zusammenhang mit einer in Reihe geschalteten Schmelzsicherung erfolgt.

Wenn infolge der Alterung des Bimetall-Teiles oder eines sonstigen Defektes der Schalter bei der gewünschten Ansprechtemperatur nicht schaltet, so erhöht sich die Temperatur des zu überwachenden Gerätes, mit dem der Schalter in thermischer Verbindung steht, solange, bis die Schmelztemperatur der Schmelzsicherung erreicht ist. Die Schmelzsicherung öffnet dann, so daß der Stromkreis irreversibel unterbrochen ist, durch den der zu schützende elektrische Verbraucher gespeist wird.

Der zusätzliche Einsatz einer derartigen Schmelzsicherung bringt jedoch eine Reihe von Nachteilen mit sich. Zum einen müssen zwei getrennte Bauteile an dem zu schützenden Gerät montiert werden, was nicht nur den zeitlichen Montageaufwand erhöht sondern zusätzlich an dem Gerät auch weiteren Montageplatz erfordert. Dies ist insbesondere deshalb von Nachteil, weil die bekannten Schmelzsicherungen sehr voluminös sind, so daß entsprechender Raum an dem zu schützenden Gerät vorgesehen werden muß.

Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den eingangs genannten Schalter derart weiterzubilden, daß auf konstruktiv einfache Weise die oben erwähnten Sicherheits- und Montageprobleme beseitigt werden. Der neue Schalter soll insbesondere bei konstruktiv einfachem Aufbau eine zusätzliche Sicherung gegen Alterung des Bimetall-Teiles aufweisen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei dem eingangs genannten Schalter dadurch gelöst, daß das Schaltwerk ein Sicherheitselement umfaßt, das seine Form in eine Hochtemperaturform ändert, wenn seine Temperatur eine Umwandlungstemperatur erreicht, die oberhalb der Ansprechtemperatur liegt, und daß der bewegliche Kontakt in Abhängigkeit von der Temperatur des Sicherheitselementes in Anlage mit dem festen Kontakt ist.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst.

Der Erfinder der vorliegenden Anmeldung hat nämlich erkannt, daß die Integration einer weiteren Temperaturabhängigkeit in das Schaltwerk es ermöglicht, einerseits auf die nachteilige Schmelzsichervng zu verzichten und andererseits dennoch zuverlässig das Überschreiten einer zulässigen Höchsttemperatur zu vermeiden. Der Einsatz des Sicherheitselementes ist gleichermaßen für bei Übertemperatur öffnende und schließende Schalter einsetzbar. Von besonderem Vorteil ist hier, daß nur ein einziges Bauteil an dem zu schützenden Gerät montiert werden muß, die Sicherheitsfunktion der Schmelzsicherung ist jetzt sozusagen in den neuen Schalter mit integriert.

Dieses Sicherheitselement kann z.B. ein weiteres Bimetall-Element sein, daß eine deutlich höhere Ansprechtemperatur als das für die üblichen Schaltvorgänge verwendete Bimetall-Teil aufweist. Da die Ansprechtemperatur des Bimetall-Elementes deutlich oberhalb der des Bimetall-Teiles liegt, erfährt das Bimetall-Element nicht in dem gleichen Maße die Alterungsvorgänge, denen das zum Schalten verwendete Bimetall-Teil unterliegt. Konstruktiv ist es z.B. möglich, das Bimetall-Element mechanisch parallel zu dem Bimetall-Teil zu schalten, so daß es die gleiche Funktion wie das Bimetall-Teil ausübt, dies jedoch bei einer höheren Ansprechtemperatur, der hier mit Umwandlungstemperatur bezeichneten oberen Sicherheitstemperatur.

In einer Weiterbildung ist es bevorzugt, wenn das Sicherheitselement in seiner Hochtemperaturform den beweglichen Kontakt in einer Sicherheitslage hält, die er auch dann beibehält, wenn die Temperatur des Sicherheitselementes wieder unter die Umwandlungstemperatur absinkt.

Hier ist von Vorteil, daß sozusagen eine mechanische Selbsthaltung erreicht wird, der durch das Sicherheitselement einmal geöffnete oder geschlossene Schalter bleibt in diesem Zustand, auch wenn die Außentemperatur wieder absinkt. Hier ist es z.B. möglich, eine Verriegelungsnase an dem Schalter vorzusehen, die der bewegliche Kontakt oder ein ihn tragendes Teil hintergreift. Diese Verriegelungsnase kann so angeordnet und ausgestaltet sein, daß sie nur dann zum Einsatz kommt, wenn das Sicherheitselement in seine Hochtemperaturform übergegangen ist.

Ein weiterer Vorteil dieser Konstruktion liegt darin, daß die Sicherheitslage manuell wieder entriegelt werden kann, so daß ein mechanisch selbsthaltender, aber zurücksetzbarer Temperaturwächter geschaffen ist.

In einer Weiterbildung ist es bevorzugt, wenn das Sicherheitselement aus einer Formgedächtnis-Legierung gefertigt ist.

Hier ist von Vorteil, daß derartige Formgedächtnis-Legierungen, die auch als Memory-Metall bezeichnet werden, ein anderes Schalt- und Alterungsverhalten als Bimetall-Teile aufweisen. Allerdings zeigen die Formgedächtnis-Legierungen ein langsameres Schaltverhalten als Bimetall-Teile. In vorteilhafter Weise werden bei diesem Ausführungsbeispiel das Bimetall-Teil für das schnelle Schalten und das Sicherheitselement aus Formgedächtnis-Legierung für ein sicheres und irreversibles Abschalten bei Überschreiten einer Höchsttemperatur, nämlich der Umwandlungstemperatur des Sicherheitselementes verwendet.

Derartige Formgedächtnis-Legierungen sind seit einigen Jahren bekannt, sie zeichnen sich dadurch aus, daß sie bei Überschreiten der Umwandlungstemperatur ihre Hochtemperaturform wieder annehmen, unabhängig davon, in welche Form sie im kalten Zustand zuvor gebracht worden sind. Weitere Informationen zu derartigen Formgedächtnis-Legierungen finden sich z.B. in dem Themenband "Legierungen mit Formgedächtnis", Kontakt und Studium, Band 259, Expertverlag, Ehningen, 1988, oder Spektrum der Wissenschaft, 1980, Heft 1, Seiten 48-57, Donald Schetky: "Legierungen, die sich an Formen erinnern".

Besonders bevorzugt ist es, wenn die Formgedächtnis-Legierung ihre Hochtemperaturform auch dann beibehält, wenn ihre Temperatur wieder unter die Umwandlungstemperatur absinkt.

Hier wird der sogenannte Einwegeffekt ausgenutzt, der auftritt, wenn eine Formgedächtnis-Legierung im martensitischen Zustand im Bereich unterhalb eines kritischen Verformungsgrades bleibend verformt wird. Bei Erwärmung auf die Umwandlungstemperatur, die im Bereich zwischen -150°C und +150°C liegen kann, stellt sich die ursprüngliche Form wieder ein, die dann auch bei Abkühlung erhalten bleibt.

Hier ist von Vorteil, daß das Sicherheitselement selbst dafür sorgt, daß das bewegliche Kontaktteil dauerhaft in seiner Sicherheitslage bleibt, so daß auf die oben erwähnte Rastnase oder ähnliche mechanische Arretierungsmittel verzichtet werden kann. Mit anderen Worten, wenn das Sicherheitselement einmal auf eine Temperatur oberhalb seiner Umwandlungstemperatur erhitzt wurde, nimmt es irreversibel seine Hochtemperaturform ein, in der es das bewegliche Kontaktteil dauerhaft entweder in Anlage mit dem festen Kontaktteil oder aber außer Anlage mit dem festen Kontaktteil hält, je nachdem, ob der Schalter ein Schließer oder Öffner ist. Der Vorteil dieser Anwendung liegt also insbesondere in dem konstruktiv einfachen Aufbau, den der neue Schalter durch Verwendung einer Formgedächtnis-Legierung mit Einwegeffekt als Sicherheitselement aufweist.

In einer Weiterbildung ist es bevorzugt, wenn das Sicherheitselement eine Druck- oder Zugfeder ist.

Auch diese Maßnahme ist konstruktiv von Vorteil, die inzwischen kommerziell erhältliche Druck- oder Zugfeder aus Formgedächtnis-Legierung muß lediglich geeignet in dem Gehäuse z.B. zwischen einem gehäusefesten Anschlag und dem Federelement angeordnet werden. Weitere konstruktive Änderungen an bekannten Schaltern sind nicht erforderlich.

Insgesamt ist es bevorzugt, wenn das Schaltwerk ein einseitig eingespanntes Federelement umfaßt, an dessen freiem Ende der bewegliche Kontakt angeordnet ist, und wenn das Sicherheitselement in seiner Hochtemperaturform auf das Federelement einwirkt.

Hier ist von Vorteil, daß Temperaturwächter in üblicher Ausgestaltung mit einer zusätzlichen Sicherheitsfunktion versehen werden können. Das Federelement ist dabei entweder selbst aus Bimetall oder aber aus Federstahl gefertigt, auf den das Bimetall-Teil einwirkt. Bestehende Temperaturwächter in dieser Ausgestaltung können leicht dadurch umkonstruiert werden, daß zusätzlich eine Druck- oder Zugfeder aus einer Formgedächtnis-Legierung in das Schaltwerk integriert wird. Im einfachsten Falle ist es möglich, bestehende Konstruktionen beizubehalten und die zusätzliche Feder an einem geeigneten Freiraum im Bereich des Schaltwerkes anzuordnen.

Andererseits ist es bevorzugt, wenn das Schaltwerk eine Feder-Schnappscheibe umfaßt, die etwa mittig den beweglichen Kontakt trägt und sich umfangsseitig an einem Gehäuseteil abstützt, über das sie mit dem Außenanschluß elektrisch verbunden ist, und wenn das Sicherheitselement auf die Feder-Schnappscheibe einwirkt.

Bei dieser Ausgestaltung handelt es sich um eine andere, übliche Bauform von Temperaturwächtern, bei denen der bewegliche Kontakt von einer Feder-Schnappscheibe entweder aus Bimetall oder aus Federstahl getragen wird. Die Feder-Schnappscheibe ist in der Regel frei in ein Gehäuseunterteil eingelegt, das entweder aus Metall besteht oder aber an seinem Boden einen Einsatz trägt, auf dem sich die Feder-Schnappscheibe randseitig abstützt und das nach außen mit dem Außenanschluß verbunden ist. Dieses Gehäuseunterteil ist mit einem Deckelteil verschlossen, der entweder aus elektrisch leitendem Material oder aus isolierendem Material gefertigt ist. Wenn sowohl Deckelteil als auch Gehäuseunterteil elektrisch leitend sind, sind sie durch eine Isolierfolie gegeneinander elektrisch isoliert. Wenn nur eines der beiden Gehäuseteile elektrisch leitend ist, erfolgt die Kontaktierung in der Regel einmal an diesem elektrisch leitenden Gehäuseteil und zum anderen durch die Wand des anderen Gehäuseteiles hindurch. Es ist auch möglich, beide Gehäuseteile aus elektrisch isolierendem oder elektrisch leitendem Material zu fertigen.

In der Regel ist die Feder-Schnappscheibe aus Federstahl gefertigt. Bei einem als Öffner ausgebildeten Temperaturwächter drückt diese Feder-Schnappscheibe unterhalb der Ansprechtemperatur den beweglichen Kontakt gegen den festen Kontakt, wobei der durch den Schalter fließende Strom über die Federscheibe geführt wird. Über den Kontakt ist eine Bimetall-Schnappscheibe gestülpt, die oberhalb der Ansprechtemperatur gegen die Kraft der Feder-Schnappscheibe den beweglichen Kontakt von dem festen Kontakt wegdrückt, wozu sie sich umfangsseitig an einem Gehäuseteil abstützt.

Derartige, bekannte Temperaturwächter können auf einfache Weise mit der zusätzlichen Sicherheitsfunktion versehen werden, indem das Sicherheitselement als zusätzliches Teil des Schaltwerkes vorgesehen wird und auf die Feder-Schnappscheibe einwirkt.

Dabei ist es dann bevorzugt, wenn das Sicherheitselement eine Scheibe ist, die über den beweglichen Kontakt gestülpt ist und sich zumindest in ihrer Hochtemperaturform an einem Gehäuseteil abstützt.

Bei dieser Maßnahme ist der einfache konstruktive Aufbau von Vorteil, es muß lediglich eine weitere Scheibe in einen bekannten Temperaturwächter eingelegt werden, weitere konstruktive Änderungen sind nicht erforderlich, um den neuen Schalter mit de zusätzlichen Sicherheitsfunktion zu versehen. Hierzu muß also lediglich ein übliches Schaltwerk aus Feder-Schnappscheibe und ggf. Bimetall-Schnappscheibe um eine weitere Scheibe ergänzt werden.

Ferner ist es bevorzugt, wenn die Scheibe umfangsseitig an einem Gehäuseteil festgelegt ist, vorzugsweise umfänglich auf einer Schulter zwischen einem Gehäuseunterteil und einem Deckelteil gehalten wird.

Hier ist von Vorteil, daß die Scheibe die Bewegungen des Schaltwerkes bei niedrigen Temperaturen nicht mit macht, also solange mechanisch nicht belastet wird, wie die Umwandlungstemperatur nicht erreicht wird. Auch auf diese sehr einfache Weise wird sichergestellt, daß das Bimetall-Teil und das Sicherheitselement unterschiedlichen Alterungsprozessen unterliegen.

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.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1
ein erstes Ausführungsbeispiel des neuen Schalters, wobei sich das Schaltwerk unterhalb der Ansprechtemperatur befindet;
Fig. 2
den Schalter aus Fig. 1, wobei das Schaltwerk eine Temperatur oberhalb der Ansprechtemperatur eingenommen hat;
Fig. 3
einen Schalter wie in den Fig. 1 und 2, wobei das Schaltwerk jetzt eine Temperatur oberhalb der Umwandlungstemperatur eingenommen hat; und
Fig. 4
ein weiteres Ausführungsbeispiel des neuen Schalters, wobei das Schaltwerk eine Temperatur unterhalb der Ansprechtemperatur aufweist.

In Fig. 1 ist allgemein mit 10 ein Schalter bezeichnet, der dort schematisch im Längsschnitt dargestellt ist. Der Schalter 10 umfaßt ein Gehäuse 11 aus Isoliermaterial, in dem ein temperaturabhängiges Schaltwerk 12 angeordnet ist.

Der Schalter 10 weist zwei Außenanschlüsse 14, 15 auf, über die er in Reihe mit einem zu schützenden elektrischen Verbraucher sowie dessen Versorgungsspannung geschaltet wird. Im Inneren des Schalters 10 sind zwei Kontaktschienen 17, 18 angeordnet, die elektrisch mit den Außenanschlüssen 15 bzw. 14 verbunden sind.

Das Schaltwerk 12 umfaßt einen beweglichen Kontakt 21, der an einem freien Ende 22 eines an seinem anderen Ende 23 an der Kontaktschiene 17 befestigten Federelementes 24 angeordnet ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Federelement 24 ein Bimetall-Teil 25, das in der in Fig. 1 gezeigten Stellung den beweglichen Kontakt 21 gegen einen festen Kontakt 26 drückt, der an der oberen Kontaktschiene 18 befestigt ist.

In der in Fig. 1 gezeigten Stellung ist der Schalter 10 geschlossen, zwischen den beiden Außenanschlüssen 14 und 15 besteht über die Kontaktschiene 18, den festen Kontakt 26, den beweglichen Kontakt 21, das Federelement 24 sowie die Kontaktschiene 17 eine niederohmige elektrisch leitende Verbindung.

Wenn jetzt die Temperatur des Federelementes 24 über die Ansprechtemperatur hinaus erhöht wird, dann bewegt das Federelement 24 infolge der Verformung des Bimetall-Materials den beweglichen Kontakt 21 von dem festen Kontakt 26 weg, so daß der Schalter die in Fig. 2 skizzierte Stellung einnimmt, in der keine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Außenanschlüssen 14 und 15 durch den Schalter 10 hindurch mehr existiert. Verringert sich die Temperatur des Federelementes 24 wieder unter die Ansprechtemperatur, so schließt der Schalter 10 wieder.

Der Schalter 10 umfaßt ferner ein Sicherheitselement 24 in Form einer Druckfeder 28 aus einer Formgedächtnis-Legierung. Die Druckfeder 28 ist über ein Isolierstück 29 an der oberen Kontaktschiene 18 befestigt.

In den Temperaturbereichen, die den Stellungen des Schalters 10 aus den Fig. 1 und 2 entspricht, behält die Druckfeder 28 ihre dort gezeigte, schraubenförmige Form bei. Wenn sich die Temperatur der Druckfeder jedoch auf eine oberhalb der Ansprechtemperatur liegende Umwandlungstemperatur erhöht, so wandelt sich ihre Form in die in Fig. 3 gezeigte Hochtemperaturform 31, in der sie das Federelement 24 in die bei 32 angedeutete Sicherheitslage drückt.

Die Druckfeder 28 ist aus einer Formgedächtnis-Legierung mit Einwegeffekt gefertigt, was bedeutet, daß die Druckfeder 28 ihre Hochtemperaturform 31 auch dann beibehält, wenn die Temperatur wieder auf deutlich unterhalb der Umwandlungstemperatur absinkt. Das bedeutet, daß die Druckfeder 28 den Schalter 10 dauerhaft geöffnet hält (auch wenn die Temperatur wieder absinkt). Hierzu ist es natürlich erforderlich, daß die Kraft, die die Druckfeder 28 in ihrer Hochtemperaturform 31 auf das Federelement 24 ausübt, größer ist als die Schließkraft, mit der das Federelement 24 den beweglichen Kontakt 21 auf den festen Kontakt 26 zu drückt.

Die dazu erforderliche Einstellung der Federkonstanten von Federelement 24 sowie Druckfeder 28 läßt sich durch Wahl der Legierungen sowie übliche Verformung einstellen.

In Fig. 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Schalters 40 gezeigt, der ein Gehäuseunterteil 41 sowie ein dieses verschließendes Deckelteil 42 umfaßt. In dem Gehäuseunterteil 41 ist ein bei 43 angedeutetes, temperaturabhängiges Schaltwerk 43 angeordnet.

Das Schaltwerk 43 umfaßt eine frei in das Gehäuseunterteil 41 eingelegte Feder-Schnappscheibe 45, die etwa zentrisch einen beweglichen Kontakt 46 trägt, über den eine Bimetall-Schnappscheibe 47 gestülpt ist. Die Feder-Schnappscheibe 45 stützt sich mit ihrem Rand 49 innen an dem Gehäuseunterteil 41 ab und drückt dabei den beweglichen Kontakt 46 gegen einen innen an dem Deckelteil 42 vorgesehenen festen Kontakt 51. Der feste Kontakt 51 erstreckt sich nach Art eines Nietes 52 durch das Deckelteil 42 hindurch und geht außen in einen ersten Außenanschluß 43 über. Bei dem Schalter 40 aus Fig. 4 bildet das Gehäuseunterteil 41 einen zweiten Außenanschluß 54, da es aus elektrisch leitfähigem Material gefertigt ist, während das Deckelteil 42 aus elektrisch isolierendem Material besteht.

Das Schaltwerk 43 weist weiter ein Sicherheitselement 55 in Form einer Scheibe 56 aus einer Formgedächtnis-Legierung auf. Die Scheibe 56 ist mit ihrem Mittenloch 57 über den beweglichen Kontakt 46 gestülpt und stützt sich mit ihrem Rand 58 auf einer Schulter 59 des Gehäuseunterteils 41 ab. Auf dem Rand 58 sitzt das Deckelteil 42 mit einem kreisförmigen Ringvorsprung 61 auf. Das Deckelteil 42 ist durch einen Bördelrand 62 des Gehäuseunterteils 41 an diesem unverlierbar gehalten. Damit der Rand 58 der Scheibe 56 noch eine gewisse Beweglichkeit gegenüber der Schulter 59 erhält, ist an dem Ringvorsprung 61 ein umlaufender Kragen 63 vorgesehen, der unmittelbar auf der Schulter 59 aufliegt. Das Spiel zwischen Ringvorsprung 61 und Rand 58 von Scheibe 56 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit in Fig. 4 nicht zu sehen.

Die Stellung des Schalters 40 in Fig. 4 entspricht der Stellung des Schalters 10 in Fig. 1, die Bimetall-Schnappscheibe 57 befindet sich unterhalb ihrer Ansprechtemperatur. Erhöht sich die Temperatur der Bimetall-Schnappscheibe 47 auf oberhalb der Ansprechtemperatur, so drückt diese mit ihrem Rand 64 von unten gegen die Scheibe 56 und drückt dabei gegen die Kraft der Feder-Schnappscheibe 45 den beweglichen Kontakt 46 von dem festen Kontakt 51 weg. Die Stellung, die der Schalter 40 dann einnimmt, entspricht der in Fig. 2 für den Schalter 10 gezeigten.

Wenn die Temperatur der Bimetall-Schnappscheibe 47 wieder absinkt, geht der Schalter 40 wieder in die in Fig. 4 gezeigte Stellung zurück.

Durch Alterungsprozesse kann es jetzt geschehen, daß die Ansprechtemperatur der Bimetall-Schnappscheibe 47 um bis zu 30°C ansteigt, so daß sie oberhalb einer Umwandlungstemperatur der Scheibe 56 liegt. Erreicht jetzt die Temperatur der Bimetall-Schnappscheibe 47 sowie der Scheibe 56 die Umwandlungstemperatur, so spricht zwar ggf. die Bimetall-Schnappscheibe 47 noch nicht an, dafür geht die Scheibe 56 jedoch in ihre Hochtemperaturform über, in der sie eine konkave Form aufweist und den beweglichen Kontakt 46 gegen die Kraft von Feder-Schnappscheibe 45 sowie Bimetall-Schnappscheibe 47 von dem festen Kontakt 51 wegdrückt. Diese Hochtemperaturform der Scheibe 56 ist irreversibel, sie bleibt auch erhalten, wenn die Temperatur wieder deutlich absinkt, so daß der Schalter 40 dauerhaft geöffnet bleibt, wenn er einmal auf eine Temperatur von oberhalb der Umwandlungstemperatur der Scheibe 56 aufgeheizt wurde.


Anspruch[de]
  1. Schalter mit einem bei einer Ansprechtemperatur schaltenden Schaltwerk (12; 43) zum Öffnen und Schließen eines an Außenanschlüsse (14, 15; 53, 54) des Schalters (10; 40) anschließbaren Schaltkreises, wobei das Schaltwerk (12; 43) einen mit einem Außenanschluß (15; 44) elektrisch verbundenen beweglichen Kontakt (21; 46) umfaßt, der in Abhängigkeit von der Temperatur eines Bimetall-Teiles (25; 47) in Anlage mit einem festen Kontakt (26; 51) ist, der elektrisch mit dem anderen Außenanschluß (14; 53) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltwerk (12; 43) ein Sicherheitselement (27; 55) umfaßt, das seine Form in eine Hochtemperaturform (31) ändert, wenn seine Temperatur eine Umwandlungstemperatur erreicht, die oberhalb der Ansprechtemperatur liegt, und daß der bewegliche Kontakt (21; 46) in Abhängigkeit von der Temperatur des Sicherheitselementes (27; 55) in Anlage mit dem festen Kontakt (26; 51) ist.
  2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherheitselement (27; 55) in seiner Hochtemperaturform den beweglichen Kontakt (21; 46) in einer Sicherheitslage (32) hält, die er auch dann beibehält, wenn die Temperatur des Sicherheitselementes (27; 55) wieder unter die Umwandlungstemperatur absinkt.
  3. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherheitselement (27; 55) aus einer Formgedächtnis-Legierung gefertigt ist.
  4. Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Formgedächtnis-Legierung ihre Hochtemperaturform (31) auch dann beibehält, wenn ihre Temperatur wieder unter die Umwandlungstemperatur absinkt.
  5. Schalter nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherheitselement (27; 55) eine Druckfeder (28) oder eine Zugfeder ist.
  6. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltwerk (12) ein einseitig eingespanntes Federelement (24) umfaßt, an dessen freiem Ende (22) der bewegliche Kontakt (21) angeordnet ist, und daß das Sicherheitselement (27) in seiner Hochtemperaturform (31) auf das Federelement (24) einwirkt.
  7. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltwerk (43) eine Feder-Schnappscheibe (45) umfaßt, die etwa mittig den beweglichen Kontakt (46) trägt und sich umfangsseitig an einem Gehäuseteil (41) abstützt, über das sie mit dem Außenanschluß (54) elektrisch verbunden ist, und daß das Sicherheitselement (55) auf die Feder-Schnappscheibe (45) einwirkt.
  8. Schalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Feder-Schnappscheibe (45) eine Bimetall-Schnappscheibe (47) zugeordnet ist, die über den beweglichen Kontakt (46) gestülpt ist und sich oberhalb der Ansprechtemperatur umfangsseitig an einem Gehäuseteil (41) abstützt.
  9. Schalter nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherheitselement (55) eine Scheibe (56) ist, die über den beweglichen Kontakt (46) gestülpt ist und sich zumindest in ihrer Hochtemperaturform an einem Gehäuseteil (61) abstützt.
  10. Schalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (56) umfangsseitig an einem Gehäuseteil (61, 59) festgelegt ist.
  11. Schalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (56) umfangsseitig auf einer Schulter (59) zwischen einem Gehäuseunterteil (41) und einem Deckelteil (42) gehalten wird.






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