DE2848521A1

DE2848521A1 - Thermische trenn-sicherung

Info

Publication number: DE2848521A1
Application number: DE19782848521
Authority: DE
Inventors: Kunio Hara
Original assignee: Nifco Inc
Current assignee: Nifco Inc
Priority date: 1977-11-04
Filing date: 1978-11-06
Publication date: 1979-05-10
Also published as: GB2009511A; AU4132878A; IT7829409A0; NL7810991A; BR7807275A; FR2408208A1; IT1100693B; ES474804A1; CA1090853A; US4210893A

Description

211/22
Nifco Inc.

Thermische Trenn-Sicherung

Die Erfindung betrifft eine thermische Trenn-Sicherung mit einem Gehäuse, zwei je mit einem nach außen führenden Leitungsdraht verbundenen, voneinander durch einen Zwischenraum getrennten Elektroden, einer Schmelzmasse, die sich bei normalen Temperaturen im festen Zustand befindet und bei einer vorgegebenen, erhöhten Temperatur schmilzt und im festen Zustand eine elektrische Verbindung

909819/097A

zwischen den beiden Elektroden aufrechterhält, diese im geschmolzenen Zustand jedoch unterbricht, und einer Feder, die gegen die feste Schmelzmasse drückt und bei deren Schmelzen die Unterbrechung der elektrischen Verbindung zwischen den beiden Elektroden bewirkt. Derartige Schmelzsicherungen werden in elektrischen Geräten benutzt, die ein hitzeerzeugendes Element aufweisen, und dienen dem Zweck der Öffnung des elektrischen Stromkreises des elektrischen Gerätes, wenn die Umgebungstemperatur innerhalb des Gerätes ein Gefahrenniveau erreicht.

Eine der verschiedenen Typen von thermischen Trenn-Sicherungen benutzt eine thermische Schmelzmasse in Form einer Pille, die aus einem thermisch empfindlichen Material besteht, das bei Temperaturen unterhalb eines festen Niveaus seinen festen Zustand beibehält und einen flüssigen Zustand annimmt, wenn die Temperatur dieses feste Niveau erreicht. Eine solche thermische Trenn-Sicherung umfaßt im wesentlichen zwei Elektroden, ein elastisches, leitendes Kontaktglied, das zwischen den beiden Elektroden angeordnet ist, eine thermische Schmelzmassenpille, die bei normalen Raumtemperaturen sich in einem festen Zustand befindet und aufgrund dieses festen Zustandes das elastische Kontaktglied zurückhält, wobei dadurch die elektrische Leitung zwischen den beiden Elektroden sichergestellt wird. Wenn die Umgebungstemperatur einer solchen Sicherung bis auf das Gefahrenniveau ansteigt, schmilzt die Schmelzmassenpille und entlastet somit das Kontaktglied aus seinem elastisch verformten Zustand. Dementsprechend stellt das Konaktglied die elektrische Leitung zwischen den beiden Elektroden sicher, so daß der Zweck der Sicherung erfüllt wird.

909819/0974

Die üblichen thermischen Trenn-Sicherungen einer solchen Konstruktion bergen die Möglichkeit in sich, daß sie zufälligerweise in den Zustand gebracht werden können, in dem die elektrische Leitung unterbrochen ist. Dieses kann beispielsweise durch die Einwirkung äußerer Impulse oder aufgrund einer Verminderung der Elastizität geschehen, da das Kontaktglied, durch das die elektrische Leitung zwischen den Elektroden aufrechterhalten wird, hinsichtlich eines vollständigen Kontaktes von der Elastizität seines Materials abhängt. Weiterhin besitzt eine solche Sicherung aufgrund der Forderung, daß das Gebiet, in dem ein elektrischer Kontakt aufrechterhalten wird, möglichst klein gehalten werden soll, um die Empfindlichkeit der Kontaktbewegung zu verbessern, einen hohen Kontaktwiderstand und neigt dazu, innerhalb des elektrischen Schaltkreises ein Element geringerer Wirksamkeit darzustellen. Grundsätzlich wird verlangt, daß thermische Trenn-Sicherungen eines üblichen Ablaufes in geringer Größe in der Größenordnung von 5 mm im Durchmesser und 1 cm oder weniger in der Länge erhältlich sind, so daß sie unvermeidlich aufgrund dessen den Nachteil zur Folge haben, daß die Zusammensetzung ihrer winzigen Komponenten eine hohe Geschicklichkeit seitens der Arbeiter zur Folge haben.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine thermische Trenn-Sicherung zu schaffen, die eine hohe Ansprechgenauigkeit in bezug auf das festgelegte Temperaturniveau aufweist, den Zustand der unterbrochenen elektrischen Leitung völlig sicher annimmt, keinen nennenswerten Kontaktwiderstand aufweist und äußerst einfach in der Fabrikation ist.

9098 1 9/0974

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer thermischen Trenn-Sicherung der eingangs definierten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Gleitstück innerhalb eines Teils des Zwischenraums vorgesehen ist, das durch die Feder in Richtung auf mindestens eine der Elektroden beaufschlagt ist, die Schmelzmasse in ihrem festen Zustand die Bewegung in dieser Richtung verhindert und den Zwischenraum zwischen den Elektroden aufrechterhält, im geschmolzenen Zustand aber die Bewegung des Gleitstücks aufgrund der Feder dergestalt gestattet, daß zumindest ein Teil des Zwischenraumes zwischen den Elektroden eliminiert wird, und im festen Zustand der Schmelzmasse in dem Zwischenraum ein leitendes Material angeordnet ist, das vor dem Erreichen der vorgegebenen, erhöhten Temperatur flüssig wird und eine elektrische Verbindung zwischen den Elektroden aufrechterhält, solange der durchgehende Zwischenraum zwischen den Elektroden aufrechterhalten wird, und diese elektrische Verbindung unterbricht, wenn zumindest ein Teil des durchgehenden Zwischenraumes unterbrochen wird.

Da die bei normalen Temperaturen feste Schmelzmasse zwischen der einen Elektrode und dem in Richtung auf diese Elektrode beaufschlagten Gleitstück angeordnet ist, wird die Bewegung des Gleitstückes verhindert und der Zwischenraum zwischen den gegenüberliegenden Elektroden im Zustand eines durchgehenden Zwischenraumes gehalten, so daß die elektrische Leitung zwischen den beiden Elektroden mittels des leitenden Materials hergestellt ist. Wenn die Umgebungstemperatur der Sicherung bis zu dem Gefahrenniveau ansteigt, schmilzt die Schmelzmasse und geht somit in einen flüssigen Zustand über, der eine Bewegung des Gleitstückes in der durch die Federkraft beaufschlagten Richtung gestattet. Dementsprechend wird zumindest ein Teil des durchgehenden

909819/0974

Zwischenraums zwischen den beiden Elektroden eliminiert, so daß die elektrische Leitung zwischen den Elektroden unterbrochen wird. Die Genauigkeit des Ansprechens auf die Temperatur ist bei dieser Trenn-Sicherung extrem hoch, da eine thermische Schmelzmasse verwendet wird, die sich durch ein gutes Ansprechen auf die Temperatur auszeichnet. Die Sicherung besitzt keine nennenswerten Verluste und zeichnet sich durch eine sehr gute elektrische Leitfähigkeit aus, da das leitende Material in Kontakt mit den beiden Elektroden steht und diese miteinander verbindet, wobei breite Kontaktgebiete der Elektrodenoberflächen von dem leitenden Material bedeckt sind. Da weiterhin das

leitende, zwischen den Elektroden angeordnete Material verflüssigt werden kann, wird es leicht unterbrochen, so daß dann der Zustand der unterbrochenen elektrischen Leitung fehlerfrei hergestellt wird.

Weitere Einzelheiten der Erfindung und Weiterbildungen werden aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich und sind in den Unteransprüchen enthalten. In der nachfolgenden Beschreibung zeigen:

Fig. 1 eine explodierte Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Trenn-Sicherung,

Fig. 2(A)

und 2(B) Längsschnitte durch die Trenn-Sicherung gem. Fig. 1 einmal im Zustand der geschlossenen elektrischen Leitung und das andere Mal im Zustand der unterbrochenen elektrischen Leitung,

909819/0974

-κι-

Pig. 3(A) eine perspektivische Ansicht eines

Gleitstückes, das gem. einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Trenn-Sicherung benutzt wird,

Fig. 3(B)

und 3(C) Längsschnitte durch die zweite

Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Trenn-Sicherung einmal im Zustand einer geschlossenen elektrischen Leitung und das andere Mal im Zustand der unterbrochenen elektrischen Leitung,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Trenn-Sicherung im Zustand der geschlossenen elektrischen Leitung,

Fig. 5(A)

und 5(B) Längsschnitte durch ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Trenn-Sicherung einmal im Zustand der geschlossenen elektrischen Leitung und einmal im Zustand der unterbrochenen elektrischen Leitung,

Fig. 6(A)

und 6(B) Längsschnitte durch eine fünfte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Trenn-Sicherung einmal im Zustand der geschlossenen elektrischen Leitung und einmal im Zustand der unterbrochenen elektrischen Leitung,

909819/0974 " ⁷ "

Fig. 7(A)

und 7(B) Längsschnitte durch eine sechste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Trenn-Sicherung einmal im Zustand der geschlossenen elektrischen Leitung und einmal im Zustand der unterbrochenen elektrischen Leitung und

Fig. 7(C) unter Weglassung von einigen Teilen eine expoldierte, perspektivische Darstellung eines Gleitstückes, einer Elektrode und eines Einsatzes, wie sie in dem sechsten Ausführungsbexspiel verwendet werden.

Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist ein Gehäuse 11 aus einem geeigneten Material wie einem Kunstharz vorgesehen, das an einem Ende offen ist und am anderen Ende einen Leitungsdraht 13 trägt, der im Inneren des Gehäuses eine Elektrode 12 bildet. Innerhalb des Gehäuses 11 ist ein Gleitstück 20 untergebracht, das durch eine Feder 24 beaufschlagt ist. Die Öffnung des Gehäuses 11 ist mittels eines Einsatzes 31 verschlossen, der eine Elektrode 32 trägt. Bevor diese Komponenten zusammengesetzt werden, wird eine geeignete Menge eines leitenden Materials C innerhalb des Gehäuses 11 angeordnet. Als solches Material wird vorzugsweise ein Material wie Quecksilber verwendet, das bei normalen Temperaturen flüssig ist. Andererseits kann auch eine Schmelzlegierung wie ein weiches Lötmetall oder dergleichen verwendet werden, die bei Temperaturen unterhalb des vorgegebenen Temperaturniveaus ihren flüssigen Zustand annimmt. Das innerhalb des Gehäuses

909819/0974

28A8521

angeordnete leitende Material C dient somit dem Zweck, eine elektrische Leitung zwischen den beiden Elektroden 12 und 32 herzustellen.

Das Gleitstück 20 umfaßt in integraler Ausbildung einen zylindrischen Teil 21 großen Durchmessers, dessen Außendurchmesser im wesentlichen mit dem Innendurchmesser des Gehäuses 11 übereinstimmt, eine Mehrzahl von Rippen 22 und ein zylindrisches Teil 23 geringeren Durchmessers, wobei die Rippen die beiden zylindrischen Teile miteinander verbinden. Der zylindrische Teil 23 geringeren Durchmessers ist an einem Ende geschlossen und besitzt einen Innendurchmesser, der im wesentlichen mit dem Durchmesser der Elektrode 32 übereinstimmt.

Der Einsatz 31 umfaßt eine integral damit ausgebildete Buchse 34, durch die ein Leitungsdraht 33 in isolierender Weise ins Innere des Gehäuses hindurchgeführt ist, der wiederum mit der Elektrode 32 verbunden ist, die unisoliert am freien Ende herausragt. Der äußere Durchmesser der Buchse 34 stimmt im wesentlichen mit dem Innendurchmesser des zylindrischen Teils großen Durchmessers überein. Die Länge der Buchse 34 ist größer als die Gesamtlänge des zylindrischen Teils 21 großen Durchmessers und des Abstandes zwischen dem zylindrischen Teil 21 großen Durchmessers und dem zylindrischen Teil 2 3 kleineren Durchmessers. Weiterhin ist rund um den Umfang der Buchse 34 eine thermische Schmelzmasse P angeordnet, deren Länge gleich dem Abstand ist, durch den der zylindrische Teil 21 großen Durchmessers und der Einsatz 31 voneinander getrennt sind, wenn der Einsatz 31 innerhalb des Gehäuses 11 befestigt ist und das Gleitstück 20 zum entferntesten Punkt seiner möglichen Bewegung innerhalb des Gehäuses in der Richtung bewegt ist,

909819/0974 - 9 -

in der es durch die Feder 24, wie in Fig. 2(A) gezeigt, beaufschlagt ist. Dementsprechend dient die Schmelzmasse in ihrem festen Zustand bei normalen Temperaturen dazu, das Gleitstück 20 bei normalen Umgebungstemperaturen in einer Position zurückzuhalten, in der das Gleitstück am meisten von dem Einsatz 31 entfernt ist, obgleich die Kraft der Feder 24 auf es einwirkt. Auf diese Weise geht der rund um den Umfang der Elektrode 12 gebildete Raum in den Raum über, der den Umfang des zylindrischen Teils 23 geringeren Durchmessers umgibt, und in den Raum der rund um den Umfang der anderen Elektrode 32 gebildet ist. Das leitende Material C füllt deshalb den durchgehenden Zwischenraum S aus und dient aufgrund seiner ununterbrochenen Verbindung dazu, die elektrische Leitung zwischen den beiden Elektroden sicherzustellen.

Wenn bei dem in Fig. 2(B) dargestellten Zustand die Umgebungstemperatur bis zu dem vorgegebenen Niveau ansteigt, nämlich dem Temperaturniveau, bei dem die Schmelzmasse P schmilzt, wird die Schmelzmasse aufgenblicklich verflüssigt und nimmt im Volumen ab. Infolgedessen wird das Gleitstück 20, das in seiner Bewegung in Richtung auf den Einsatz 31 festgehalten war, freigegeben, so daß es sich aufgrund der Belastung durch die Feder 25 in Richtung auf den Einsatz 31 bewegt, bis die Endfläche des zylindrischen Teils 23 geringeren Durchmessers auf das Ende der Buchse auftrifft. Diese Bewegung des Gleitstückes 20 eliminiert vollständig den Zwischenraum rund um den Umfang der Elektrode 32 und zwingt den Teil des leitenden Materials C, der sich in der Nähe der Elektrode 32 befunden hat, von dem Umfang der Elektrode 32 weg mit dem Ergebnis, daß die elektrische Leitung zwischen den beiden Elektroden unterbrochen wird. Da die Buchse 34 und das Gleitstück 20 eng

909819/0974

- 10 -

ineinanderpassen, wird dieser Zustand der unterbrochenen Leitung aufrechterhalten unabhängig von äußeren Einflüssen wie Vibrationen oder dergleichen, bis die Feder 24 gebrochen ist.

Das zweite bevorzugte Ausführungsbeispiel gem. Fig. 3 umfaßt eine leicht vereinfachte Version des bisher beschriebenen Ausführungsbeispieles. Die Vereinfachung besteht im wesentlichen in der Ausbildung des Gleitstückes 25, das die Form einer Kappe aufweist.

Das beispielhaft in Fig. 3(A) dargestellte Gleitstück besitzt eine solche Form, daß es im Paßsitz ins Innere des Gehäuses 11 hineinpaßt und auf seinem Umfang Nuten oder Kanäle aufweist, die dazu dienen, daß die Kontinuität der Zwischenräume auf beiden Seiten des Gleitstückes innerhalb des Gehäuses sichergestellt ist. Der Hohlraum des Gleitstückes 25 erfüllt seinen Zweck zufriedenstellend, wenn sein Durchmesser groß genug ist, um der einzuführenden Elektrode 32 weiten Einlaß zu gewähren, wobei die Tiefe des Hohlraumes größer ist als die Länge der Elektrode zwischen der vorderen Fläche des Einsatzes 31 und dem Ende der Elektrode. Wie aus Fig. 3(B) ersichtlich, befindet sich die Schmelzmasse P, die bei normalen Temperaturen ihren festen Zustand beibehält, innerhalb des Hohlraumes in dem Gleitstück. Aufgrund des festen Zustandes dieser Schmelzmasse P verbleibt das Gleitstück 25 stabil in seiner Position, obgleich die Kräfte der Feder 24 auf es einwirken, so daß eine Verbindung zwischen den Zwischenräumen rund um die Umfange der beiden Elektroden 12 und 32 vorhanden ist. Infolgedessen ist der Zwischenraum S mit dem leitenden Material C ausgefüllt, durch das die Leitung zwischen den beiden Elektroden bewirkt wird.

909819/09U

Wenn die Umgebungstemperatur der Sicherung ansteigt und das vorgegebene Temperaturniveau erreicht, schmilzt die Schmelzmasse P und nimmt dabei in ihrem Volumen ab. Als Folge davon wird das Gleitstück 25 aufgrund der Kraft der Feder 24 bewegt, bis es in Kontakt mit dem Einsatz 31 kommt, wobei der Zwischenraum rund um den Umfang der Elektrode 32 isoliert wird. Die Bewegung des Gleitstückes 25 trennt das leitende Material C, durch das die beiden Elektroden miteinander verbunden waren. Somit wird die elektrische Leitung zwischen den beiden Elektroden gemäß der Aufgabe der Sicherung unterbrochen.

Bei dem gegenwärtig beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein Metallrohr 14 vorgesehen, daß dicht an die innere Fläche des Gehäuses 11 angrenzt und dazu dient, einen geringeren Widerstand zwischen den beiden Elektroden für den Fall zu erzeugen, wenn das verwendete leitende Material C nur einen geringen Leitwert besitzt. Dieses Metallrohr braucht deshalb nicht vorgesehen zu sein, wenn das verwendete leitende Material eine hohe Leitfähigkeit besitzt.

Das dritte bevorzugte Ausführungsbeispiel gem. Fig. 4 sieht vor, daß zwei Leitungsdrähte 13, 33 an der gleichen Seite der thermischen Trenn-Sicherung aus dieser herausgeführt sind. Die beiden entsprechenden Elektroden 12 und 32 befinden sich demgemäß parallel zueinander innerhalb des Gehäuses. Das Gleitstück 25, was dazu bestimmt ist, diese beiden Elektroden zu überdecken, besitzt dementsprechend auch zwei Ausnehmungen zum Einführen der beiden Elektroden. Die Feder 24 wird durch einen Deckel 35 nach unten gedrückt, der an dem Ende des Gehäuses vorgesehen ist, das dem Ende mit den beiden Leitungsdrähten gegenüberliegt, so daß das

909819/09Ü - 12 -

Gleitstück 25 konstant in Richtung der Bodenfläche des Gehäuses, die die beiden Elektroden 12 und 32 aufweist, gedrückt wird. Da eine zylindrisch ausgestaltete Schmelzmasse P, die ihren festen Zustand bei normalen Temperaturen aufrechterhält, zwischen der unteren Fläche des Gehäuses 11 und dem Gleitstück 25 angeordnet ist, wird ein durchgehender Zwischenraum gebildet, der die Umfange der beiden Elektroden umschließt. Das leitende Material zur Ausfüllung dieses durchgehenden Zwischenraumes stellt somit sicher, daß eine elektrische Leitung zwischen den beiden Elektroden vorhanden ist.

Wenn die Umgebungstemperatur dieser Sicherung bis auf das vorgegebene Temperaturniveau ansteigt, schmilzt die Schmelzmasse P, während das leitende Material C bereits durch die erhöhte Temperatur verflüssigt ist und somit dann durch die Nuten am Umfang des Gleitstückes 2 5 in die Kammer fließt, in der die Feder untergebracht ist. Dementsprechend wird das Gleitstück 25 durch die Feder 2 bewegt, bis es auf die Bodenfläche des Gehäuses 11 trifft, wobei es die Zwischenräume rund um die Umfange der beiden Elektroden voneinander trennt. Somit wird die elektrische Leitung zwischen den beiden Elektroden unterbrochen.

Anstatt zwei Ausnehmungen innerhalb des Gleitstückes 2 5 zur Aufnahme der beiden Elektroden vorzusehen, kann der Zustand der unterbrochenen Leitung zwischen den beiden Elektroden auch erhalten werden, indem eine Einrichtung verwendet wird, durch die die beiden Zwischenräume rund um die beiden Elektroden voneinander getrennt werden können, wie in Fig. 5 dargestellt. Diese Einrichtung umfaßt eine Trennwand 26 an der Seite des Gleitstückes, die auf die Bodenfläche des Gehäuses 11 zuweist, und eine Trennut 15

909819/0974

in der Bodenfläche des Gehäuses zur Aufnahme der Trennwand 26. Bei normalen Temperaturen ist der durch die Bodenfläche des Gehäuses 11, das Gleitstück 25 und die feste thermische Schmelzmasse P definierte Raum mit dem leitenden Material C ausgefüllt. Wenn die Umgebungstemperatur der Sicherung bis auf das vorgegebene Temperaturniveau ansteigt, schmilzt die Schmelzmasse und das leitende Material C fließt dann infolgedessen über die Nuten um Umfang des Gleitstückes in die die Feder 24 enthaltende Kammer, wie es in Fig. 5(B) gezeigt ist. Als Folge davon wird das Gleitstück 25 in Richtung auf die Bodenfläche des Gehäuses bewegt, wobei die Trennwand 26 in die Trennut 15 eingreift und die Zwischenräume rund um die beiden Elektroden voneinander trennt. Wenn in diesem Falle die obere, die Feder 24 enthaltende Kammer einen durchgehenden Zwischenraum bildet, vereinigt sich das leitende Material C, das in diese Kammer geflossen ist, zu einer durchgehenden Hasse und bildet somit eventuell eine elektrische Leitung zwischen den beiden Elektroden. Um dieses zu verhindern, umfaßt die obere, die Feder enthaltende Kammer zumindest eine innere Barriere 36, die sich vom Deckel 35 aus nach unten erstreckt, und eine äußere Barriere 27, die sich von der oberen Fläche des Gleitstückes 25 nach oben erstreckt. Diese Barrieren greifen im Paßsitz ineinander und verhindern, daß sich die Teile des verflüssigten, leitenden Materials C, die in die Kammer geflossen sind, zu einer durchgehenden Masse vereinigen, so daß der Zustand der unterbrochenen Leitung aufrechterhalten bleibt.

Das in Fig. 6 dargestellte fünfte Ausführungsbeispiel sieht vor, daß das Gehäuse 11 selbst elektrisch leitend ist, so daß das Gehäuse selbst vollständig als eine Elektrode

909819/0974

- 14 -

dient, wenn einer der Leitungsdrähte 13 elektrisch mit einem Teil des Gehäuses verbunden ist. Der andere Leitungsdraht 33 erstreckt sich durch den Einsatz 31 und die Buchse 34 hindurch und bildet an seinem inneren Ende innerhalb des Gehäuses 11 die Elektrode 32. Das Gleitstück 28 besitzt zylindrische Form und ist mit der thermischen Schmelzmasse P gefüllt. Innerhalb des Gehäuses 11 wird das Gleitstück durch die Feder 24 von der Seite des Leitungsdrahtes 13 weggedrückt und mittels einer Dichtung 29 in Kontakt gehalten mit der Elektrode 32, die an dem Ende des Einsatzes 31 angeordnet ist, der vom anderen Ende in das Gehäuse eingesetzt ist. Wenn die Schmelzmasse P in ihrem festen Zustand bei Normaltemperaturen der durch die Feder auf das Gleitstück 28 ausgeübten Kraft einen Widerstand entgegensetzt, ist zwischen dem leitenden Gehäuse 11 und der Elektrode 32 ein Zwischenraum vorhanden. Das leitende Material C, das zur Füllung dieses Zwischenraumes angeordnet ist, dient dazu, eine elektrische Leitung zwischen den beiden Leitungsdrähten herzustellen. Bei dieser Konstruktion schmilzt die Schmelzmasse P, wenn die Umgebungstemperatur ansteigt und das vorgegebene Temperaturniveau erreicht, und wird durch die in Richtung der Elektrode 32 wirkende Federbelastung bewegt. Dementsprechend wird die geschmolzene Schmelzmasse innerhalb des Gleitstückes 28 durch die Dichtung 29 herausgedrückt, so daß sie in die die Feder 24 enthaltende Kammer durch die öffnung auf der Seite des Leitungsdrahtes 13 fließt. Falls das Ende des Gleitstückes auf der Seite des Einsatzes 31 einen leichten Spalt zwischen sich selbst und dem Einsatz 31 aufweisen kann, könnte das leitende Material C eventuell eine elektrische Leitung zwischen der Elektrode 32 und dem Gehäuse 11 über diesen leichten Spalt ergeben. Um diese Möglichkeit auszuschließen,

909819/0974 ¹⁵ "

ist deshalb ein Schmierfett oder ein anderes Adhäsionsmaterial T an der Basis der Buchse angeordnet, bevor der Einsatz 31 in das Gehäuse 11 eingesetzt wird. Das Schmierfett wird infolgedessen, wenn die thermische Schmelzmasse geschmolzen ist und das Gleitstück 28 infolgedessen in Richtung des Einsatzes 31 bewegt wird, jeglichen möglichen Spalt zwischen dem Gleitstück und dem Einsatz ausfüllen und somit einen möglichen Durchgangspfad für das leitende Material abtrennen.

Ein anderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der thermischen Trenn-Sicherung, das eine solche Konstruktion aufweist, daß eine vollständige Unterbrechung des leitenden Zustandes sichergestellt ist, ist in Fig. 7 dargestellt. Bei diesem sechsten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Leitungsdraht 13 an dem Gehäuse 11 befestigt und, durch eine Buchse 16 isoliert, ins Innere des Gehäuses geführt, und es weist lediglich die Elektrode 12 am Ende des Leitungsdrahtes 13 frei ins Innere des Gehäuses. Am anderen Ende sind der Leitungsdraht 33 und die Elektrode 32, die wie in Fig. 7(C) gezeigt, integral in einer Form ausgebildet sind, von dem Einsatz 31 aus Plastikmaterial umgeben, wobei lediglich ein Teil der seitlichen Fläche der Elektrode 32 von dem Einsatz 31 freigelassen wird. Das Gleitstück gem. der Konstruktion in Fig. 7(C) bewirkt den Zustand der geschlossenen Leitung und den der unterbrochenen Leitung durch entsprechendes öffnen und Schließen des freiliegenden Teils der seitlichen Fläche. Dieses Gleitstück 40 umfaßt einen Zylinder 41 mit einem Innendurchmesser, der exakt dem Außendurchmesser der integral mit der Buchse ausgebildeten Elektrode entspricht, und einen zylindrischen Rahmen 42, der konzentrisch zu dem Zylinder 41 ausgeformt ist. Die thermische Schmelzmasse ist zwischen dem Gehäuse

909819/09U - ¹⁶ -

-Al-

und der Buchse 16 angeordnet, bevor diese Komponenten innerhalb des Gehäuses zusammengesetzt werden. Dann wird eine genaue Menge des leitenden Material C, das Gleitstück 40 und die Feder 24 eingesetzt und der Einsatz in seine Position gebracht, in der er die öffnung des Gehäuses 11 schließt. Innerhalb des Gehäuses, in dem alle Teile an ihren Platz gebracht worden sind, stoppt die Schmelzmasse P in ihrem festen Zustand bei Normaltemperaturen das Gleitstück 40 in einer Position, in der es trotz der Kraft der Feder 24 in Richtung der Elektrode nahe an dem Einsatz 31 liegt. Da der zylindrische Rahmen des Gleitstückes 4 0 so angeordnet ist, daß er die beiden Elektroden zur gleichen Zeit übergreifen kann, stehen der Zwischenraum rund um die Elektrode 12 und der Zwischenraum rund um die andere Elektrode 32 miteinander in Verbindung. Das leitende Material C, das so angeordnet ist, daß es diesen durchgehenden Zwischenraum ausfüllt, bewirkt eine elektrische Leitung zwischen den beiden Elektroden.

Wenn die Umgebung der Sicherung in ihrer Temperatur ansteigt und das vorgegebene Temperaturniveau erreicht, schmilzt die Schmelzmasse und das Gleitstück 4 0 wird durch die Kraft der Feder 24 in Richtung auf die Elektrode 12 bewegt. Demzufolge wird die freiliegende Seitenfläche der Elektrode 32 durch den Zylinder 41 des Gleitstückes 40 abgeschlossen und somit die Leitung· zwischen den beiden Elektroden vollständig unterbrochen.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung arbeitet die thermische Trenn-Sicherung, da eine Schmelzmasse mit präziser Temperaturansprechempfindlichkeit verwendet wird, mit hoher Empfindlichkeit bei dem vorgegebenen Temperatur-

909819/09 74

- 17 -

niveau und bewirkt eine perfekte Isolation zumindest einer der beiden Elektroden und eine vollständige Unterbrechung der elektrischen Leitung zwischen den beiden Elektroden. Somit besitzt die erfindungsgemäße Sicherung eine hohe Arbeitszuverlässigkeit. Im Vergleich zu vielen herkömmlichen Schaltern, die in elektrische Kreise eingesetzt sind und schmale Kontaktgebiete besitzen und deshalb einen hohen Kontaktwiderstand und eine niedrige Wirksamkeit besitzen, stellt die erfindungsgemäße thermische Trenn-Sicherung eine elektrische Leitung in idealer Bedingung zwischen den beiden Elektroden sicher und weist dementsprechend einen geringen Grad an spezifischem Widerstand und eine hohe Wirksamkeit auf.

909819/09U

- 18 -

- JlO -

L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche

Thermische Trenn-Sicherung mit einem Gehäuse, zwei je mit einem nach außen führenden Leitungsdraht verbundenen, voneinander durch einen Zwischenraum getrennten Elektroden, einer Schmelzmasse, die sich bei normalen Temperaturen im festen Zustand befindet und bei einer vorgegebenen, erhöhten Temperatur schmilzt und im festen Zustand eine elektrische Verbindung zwischen den beiden Elektroden aufrechterhält, diese im geschmolzenen Zustand jedoch unterbricht, und einer Feder, die gegen die feste Schmelzmasse drückt und bei deren Schmelzen die Unterbrechung der elektrischen Verbindung zwischen den beiden Elektroden bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gleitstück (20,25,28,40) innerhalb eines Teils des Zwischenraums vorgesehen ist, das durch die Feder (24) in Richtung auf mindestens eine der Elektroden (12,32) beaufschlagt ist, die Schmelzmasse (P) in ihrem festen Zustand die Bewegung in dieser Richtung verhindert und den Zwischenraum (S) zwischen den Elektroden aufrechterhält, im geschmolzenen Zustand aber die Bewegung des Gleitstückes aufgrund der Feder dergestalt gestattet, daß zumindest ein Teil des Zwischenraums zwischen den Elektroden eliminiert wird, und im festen Zustand der Schmelzmasse in dem Zwischenraum (S) ein leitendes Material (C) angeordnet ist, das vor dem Erreichen der vorgegebenen, erhöhten Temperatur flüssig wird und eine elektrische Verbindung zwischen den Elektroden aufrechterhält, solange der durchgehende Zwischenraum zwischen den Elektroden aufrechterhalten wird, und diese elektrische Verbindung unterbricht, wenn zumindest ein Teil des durchgehenden Zwischenraumes unterbrochen wird.

909819/0914

- 19 -
2. Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das leitende Material (C) Quecksilber ist.
3. Sicherung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitstück (20,25,28,40) den zumindest eine der Elektroden (12,32) umgebenden Raum isoliert und die elektrische Verbindung zwischen den Elektroden unterbricht, wenn die Umgebungstemperatur der Sicherung ansteigt und das vorgegebene Temperaturniveau erreicht.
4. Sicherung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Adhäsionsmittel (T) in dem Teil, in dem der durchgehende Zwischenraum zwischen den Elektroden eliminiert wird, dergestalt vorgesehen ist, daß durch das Adhäsionsmittel die elektrische Leitung durch das leitende Material (C) vollständig unterbrochen wird, wenn die Umgebungstemperatur der Sicherung ansteigt und das vorbestimmte Temperaturniveau erreicht.

909819/0974