Temperaturwächter

Abstract

 Temperaturwächter (1) begrenzen die Temperatur elektrischer Geräte durch selbsttätiges Öffnen des Stromkreises und sollen sich erst nach wesentlicher Temperaturänderung wieder zurückstellen. Dabei hebt beim Auftreten einer Überhitzung des Verbrauchers (9) der an dem Bimetallstreifen (5) befestigte Kontakt (5') vom Gegenkontakt (4) in eine geöffnete Stellung ab, wodurch der Stromfluss durch die Kontaktanordnung unterbrochen wird. Bei nicht behobenen Fehlerquellen besteht durch häufiges Schalten, «Regiertakten» genannt, die Gefahr eines Verschweissens von Kontakten des Temperaturwächters. Zur Vermeidung eines Wiedereinschaltens wird daher vorgesehen, dass während der geöffneten Stellung die Kontaktanordnung durch den PTC-Widerstand (6) überbrückt wird. Die geöffnete Stellung wird so lange beibehalten, bis der Verbraucher (9) von Hand abgestellt wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Temperaturwächter mit einer Kontaktanordnung aus einem beweglichen Kontakt und einem Gegenkontakt, mit einem den Kontakt vom Gegenkontakt abhebenden Bimetallfühler und mit einem Widerstand.

[0002] Bei bekannten Temperaturwächtern wird im Fehlerfalle zunächst einmal der Stromkreis zum Verbraucher, beispielsweise einem Heizkörper, unterbrochen. Nach Abkühlung des Bimetallfühters wird der Kontakt wieder hergestellt und der Stromkreis mit dem Heizkörper ist wieder geschlossen. Sind die Fehlerquellen bzw. die Ursachen, die zum Öffnen des Temperaturwächters führten, nicht behoben, so erfolgt eine erneute Abschaltung. Diese Abschaltungen können immer häufiger und in kürzeren Abständen auftreten, so daß es zu Belastungen des Bimetallstreifens und der Kontaktflächen kommen kann, die durch die elektrische Stromwärme verursacht werden, die von der Kontaktanordnung nicht mehr in geeigneter Weise aufgenommen und abgegeben werden kann. Durch ein häufiges Schalten bei übermäßigen Temperaturen können die Kontakte miteinander verschweißen. Ein solches unerwünschtes Schaltverhalten eines Temperaturwächters mit wiederholtem Aus- und Wiedereinschalten wird als "Reglertakten" bezeichnet. Beim Festbrennen bzw. Verschweißen der Kontaktflächen kann eine Überwachung der Temperatur und durch den Temperaturwächter nicht mehr erfolgen, da der Strom permanent am Heizkörper steht und der Temperaturwächter ihn nicht mehr abschalten kann. Es folgt eine vollständige Zerstörung des Verbrauchers bzw. weiterer angeschlossener Geräte. Es besteht die Gefahr, daß durch die Funktionsunfähigkeit des Reglers Brände ausgelöst werden.

[0003] Es sind weiterhin Temperaturwächter bekannt, bei denen zur Verhinderung des Reglertaktens sogenannte Dickschichtwiderstände der Kontaktanordnung parallel geschaltet sind. Diese Dickschichtwiderstände sind rein ohm'sche Widerstände, wobei eine Widerstandspaste im Siebdruckverfahren auf ein wärmebeständiges Material aufgebracht und bei erhöhter Temperatur eingebrannt wird. Die Wärmeauskopplung dieser Widerstände und die Anbringung an Metallteilen ist sehr aufwendig und oftmals gar nicht durchführbar. Weitere Nachteile bestehen darin, daß durch die unbefriedigende Wärmeauskopplung zur Kontaktanordnung hin erhöhte Temperaturen am Widerstand notwendig sind, die aufgrund übermäßiger spezifischer Temperaturbelastung einmal dazu führen, daß die Widerstände selbst thermisch überlastet sind, wobei die Gefahr der Selbstzerstörung besteht, und zum anderen die oftmals vorhandenen Kunststcffteile des Wächters verspröden, wobei es zur Rißbildung und evtl. zum Bruch dieser Teile kommt. Insbesondere die erste Gefahr ist auch bei einer Ausgestaltung gegeben, bei der ein sich erwärmender ohm ¹scher Widerstand über Anschlußdrähte zwischen den beiden Seiten der Kontaktanordnung geschaltet ist.

[0004] Grundsätzlich , ohne Bezug auf die vorstehende Problematik ist der Einsatz von PTC-Widerstandselementen durchaus ansich bekannt. Die DE-OS 29 27 475 zeigt einen in einem Glaskolben gekapselten Regler mit einem auf wärmeansprechenden Widerstandselement mit positiven Wärmekoeffizienten. Das Widerstandselement weist Bohrungen zur Durchführung der Elektrodenanschlüsse auf und ist durch diese fest fixiert und in keiner Weise austauschbar. Durch die Glaskolbenkapselung ist ein Einsatz für den vorstehend erläuterten Zweck nicht möglich, insbesondere nicht bei einem Heizlüfter, da der Glaskolben den Wärmeübergang zu sehr reduzieren würde. Die DE-OS 26 06 201 zeigt ein Betätigungsglied mit Bimetall und einem Element mit positiven Temperaturkoeffizienten, wodurch mechanische Haltefunktionen, näml ich Verriegelungen ausgelöst werden sollen. Auch hier ist das wärmeempfindliche Widerstandselement nicht auswechselbar. Darüberhinaus ist der Wärmefluß und die Wärmeauskopplung des PTC-Elements bei den dort gegebenen Hebelbewegungen in nachteiliger Weise ausgestaltet. Die DE-OS 29 07 763 zeigt einen Zeitschalter zum verzögernden Ein- und Ausschalten von Elektrischen Geräten und ist mit der Funktion eines Umlegeschalters vergleichbar, wobei ein keramisches Widerstandselement vorgesehen ist, das die Funktiondner elektromagnetischen Spule ausführt. Im übrigen weist diese Ausgestaltung die gleichen Nachteile wie die DE-OS 29 27 475 aufgrund der Kapselung auf, so daß auch dieser Gegenstand prinzipiell nicht in der oben beschriebenen Weise einsetzbar ist. Die DD-PS 119 497 zeigt einen Bimetall-Schalter mit thermischer Überwachung für elektrische Geräte, bei dem ein homogenes Widerstandselement einseitig an dem beweglichen Teil der Bimetall- Feder anliegt und über eine U-förmige Klammer zum feststehenden Teil des Bimetall-Schalters ein elektrischer Kontakt hergestellt und gleichzeitig die Halterung des Widerstandselements vorgenommen wird. Als Widerstandselement ist ein temperaturbeständiges , beschränkt elektrisch leitendes Elastomer , vorzugsweise ein Silikongummi vorgesehen. Die Art der Pressung ist hier unbefriedigend, da der U-förmige Bügel bei Erwärmung in seiner Spannkraft nachlassen wird. Weiter wird eine Aufstützung auf den beweglichen Teil des Reglers vorgenommen, so daß sich Beeinträchtigung der Regiergenauigkeit ergeben.

[0005] Demgegenüber liegt der Neuerung die Aufgabe zugrunde- einen Wächter der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß unter Vermeidung der genannten Nachteile eine Wiedereinschaltung für den Fall ausgeschlossen bleibt, solange die ursächliche Fehlerquelle nicht behoben ist, wobei die Auskopplung der Wärmeenergie auf optimalem und kürzestem Wege durch einfache Mittel erreicht werden soll und ein Ansteigen der Umgebungstemperatur im Fehlerfalle vermieden wird.

[0006] Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe dadurch gel öst, daß der Widerstand als PTC-Widerstand an der Kontaktanordnung angebracht ist. Durch die erfindungsgemäße Anordnung eines PTC-Bausteins wird eine zuverlässige sichere und schnelle Abgabe der in ihm bei Stromfluß erzeugten Wärme an die Kontaktanordnung gewährleistet. Durch die Temperatur-Widerstandsverhältnisse bei einem solchen PTC-Baustein wird zunächst erreicht, daß neben der Öffnung der Kontaktanordnung aufgrund der übermäßigen Umgebungswärme die Leitfähigkeit des PTC-Bausteins derart gering ist, daß praktisch kein Strom mehr fließt. Bei Abkühlung der Umgebung stabilisiert sich der Stromfluß durch das PTC-Element und die hiermit verbundene Temperaturabgabe auf einen Wert, durch den die Kontaktanordnung zuverlässig offengehalten werden kann, bis eine externe Stromunterbrechung, beispielsweise durch Ausschalten des Gerätes oder Ziehen des Netzsteckers erfolgt. Erst hiemach, was bei einem ungewünschten Ausschalten des Verbrauchers durch den Temperaturwächter auch erst ein Überprüfen und gegebenenfalls Reparieren vor einer Neueinschaltung bewirkt, spricht die Kontaktanordnung des Temperaturwächters wieder an.

[0007] Weitere Vorteile und Merkmale der Neuerung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele des neuerungsgemäßen Temperaturwächters im einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform des neuerungsgemäßen Temperaturwächters in Seitenansicht;

Fig. 2 einen Schnitt durch die Ausführungsform in der Fig. 1 entlang der Linie 11-11; .

Fig. 3 ein Schaltbild eines neuerungsgemäßen Temperaturwächters;

Fig. 4 eine weitere Ausgestaltung eines neuerungsgemäßen Temperaturwächters;

Fig. 5 einen Schnitt entsprechend V-V der Fig. 4;

Fig. 6 eine andere Ausführungsform eines neuerungsgemäßen Tempereturwächters;

Fig. 7 eine weitere Ausgestaltung des neuerungsgemäßen Temperaturwächters; und

Fig. 8 einen Schnitt entsprechend der Linie VIII - VIII der Fig. 7.

Figur 9 noch eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Temperaturwächters;

Figur 10 einen Teil der Ausgestaltung der Figur 9 im Längsschnitt; und

Figur 11 einen Schnitt entlang XI-XI der Figur 10.

[0008] Der in der Figur 1 dargestellte neuerungsgemäße freie oder offene Temperaturwächter 1 ohne Gehäuse weist Anschluß- bzw. Befestigungszungen 2 auf, die an einem Isolierteil 3 des Temperaturwächters 1 festgelegt sind. Es ist weiterhin eine Kontaktanordnung vorhanden, die aus einem mit einer AnschlUßzunge 2 elektrisch verbundenen und durch diese gehaltenen Bimetall streifen 5 besteht, an dessen Ende ein knopfartiger Kontakt 5' befestigt ist. Dem Kontakt 5' ist ein Gegenkontakt 4 zugeordnet, der an der anderen Kontaktzunge 2' befestigt ist. An der Kontaktzunge 2 ist ein Federstreifen 7 befestigt, indem er mit einem Umbug 8 auf die Kontaktlasche 2 aufgepunktet ist. Der Federstreifen 7 ragt von dort bis unterhalb der Kontaktlasche 2' , wobei unter auf die Kontaktlasche 2' hingerichteter Federwirkung steht. Zwischen der Kontaktlasche 2' und dem Federsteifen 7 ist eine PTC-Widerstandstable tte 6 angeordnet, die lediglich unter der Federwirkung des Federstreifens 7 gegen die Kontaktlasche 2 gedrückt und so festgehalten wird. Wesentlich ist, daß keine weiteren Befestigungsmittel vorgesehen sind, und der PTC-Widerstand daher leicht und problemlos auswechselbar ist.

[0009] Der neuerungsgemäße Temperaturwächter 1 wird in der aus der Fig. 3 ersichtlichen Weise in Reihe mit einem Verbraucher 9, wie einem Heizgerät od. dgl. geschaltet. Aus der Schaltskizze der Fig. 3 ist er sichtlich, daß der PTC-Widerstand 6 zur Kontaktanordnung parallel geschaltet ist, diese also überbrückt. Wird nun Strom angelegt, so fließt dieser von einer Anschlußzunge, beispielsweise 2, über das Bimetallteil 5, den an diesem befestigten Kontakt 5' zum Gegenkontakt 4 und von diesem zur Anschlußzunge 2' und von dort zum Verbraucher 9, der dann beispielsweise beheizt wird. Tritt nun ein Fehler auf, beispielsweise wird der Verbraucher 9 über eine gewisse Grenze hinaus überhitzt, so öffnet der Bimetallstreifen 5 des Temperaturwächters 1, der - wie üblich - in der Nachbarschaft zum Verbraucher9 angeordnet wird, die Kontaktanordnung 4, 5', hebt also den Kontakt 5' vom Gegenkontakt 4 ab. Der Stromfluß durch die Kontaktanordnung wird daher unterbrochen. Aufgrund der vom Verbraucher 9 abgegebenen Umgebungswärme hat auch der PTC-Widerstand eine solch geringe Leitfähigkeit, daß über ihn praktisch kein Strom mehr zum Verbraucher 9 fließt. Der Verbraucher 9 wird so nicht mehr belastet und die Temperatur im Verbraucher 9 sinkt ab. Mit Absinken der Temperatur erhöht sich aber die Leitfähigkeit im PTC-Widerstand 6, wodurch sich dieser selbst erwärmt und sich mit einem geringen Stromfluß und diesem entsprechender Erwärmung stabilisiert, wobei die Temperatur - abgabe an die Umgebung, insbesondere im dargestellten Ausführungsbeispiel zum Gegenkontakt 4 und von diesem abstrahlend auf die Bimetallstreifen 5 derart ist, daß die Kontaktanordnung 4, 5' weiterhin geöffnet bleibt. Der Verbraucher kann daher nicht überlastet werden. Eine nennenswerte Abgabe elektrischer Leistung als Wärme vom Verbraucher 9 oder Heizkörper ist daher nicht möglich. Erst nach Abschalten des Verbrauchers 9 von Hand fl ießt auch durch den PTC-Widerstand 6 kein Strom mehr, so daß dieser sich abkühlt, und der Bimetallstreifen 5 die Kontaktanordnung 4, 5' schließt und der Verbraucher nach einer gewissen Zeit, insbesondere nach einer Überprüfung der Fehlerquelle wieder genutzt werden kann. Der bei geöffneter Kontaktanordnung durch den PTC-Widerstand 6 erfolgende Stromfluß kann dabei in geeigneter Weise gewählt werden.

[0010] Während bei der Ausgestaltung nach den Fig. 1 und 2 der PTC-Widerstand 6 lediglich zwischen der Anschlußlasche 2' und der Feder 7 festgeklemmt ist, kann er gegebenenfalls, als dies notwendig ist, beispielsweise wenn das Gerät, in dem der Temperaturwächter 1 eingesetzt wird, Erschütterungen ausgesetzt wird, noch sicherer befestigt sein. Gemäß der Ausgestaltung der Fig. 4 und 5 ist gemeinsam über die Anschlußlasche 2¹, den PTC-Widerstand 6 und das diesen erhaltende Ende der Feder 7 ein Schrumpfschlauch 10 gezogen und über den genannten Tei aufgeschrumpft. Der PTC-Baustein 6 wird hierdurch sicher und noch fester an der Kontaktzunge 2' gehalten, so daß die Wärmeauskopplung aus dem Baustein verbessert wird.

[0011] Bei der Ausgestaltung nach der Fig. 6 ist der PTC-Widerstand 6 mittels Klebstoff 11, beispielsweise Siliconkautschuk, an der Kontaktzunge 2' festgeklebt. Auch hierdurch wird eine sichere Befestigung gewährleistet.

[0012] Eine andere Befestigung ist die der Ausgestaltung nach den Fig. 7 und 8. Hier ist über den PTC-Baustein 6 eine Kunststoffhülse 12 gezogen, die diesen festlegt und gegen eine Kontaktzunge 2' andrückt.

[0013] Noch ei ne andere bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Temperaturwächters ist in den Figuren 9 bis 11 dargestellt. Soweit gleiche Elemente vorhanden sind, sind diese mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet wie bei den vorhergehenden Ausgestaltungen. Ebenfalls soweit die Ausgestaltung den früheren entspricht, so wird auf die vorherige Beschreibung Bezug genommen und nicht weiter darauf eingegangen. Gegenüber den vorherigen Ausgestaltungen weist bei der Ausgestaltung der Figuren 9 bis 11 der das PTC-Element 6 gegen die Kontaktzunge 2' drückende Federstreifen 7 unterhalb des PTC-Elements eine bogenförmige konvexe Ausprägung 12 auf, die einzig an dem PTC-Element 6 anliegt und mit der der Federstreifen 7 das PTC-Element gegen die Kontaktzunge 2 drückt. Das PTC-Element 6 kann daher um die wippenförmige Ausprägung 12 derart kippen und sich einstellen, daß es eben und flach an der Kontaktzunge 2' vollflächig und waagerecht anl iegt. Dies ergibt einerseits eine optimale Wärmeauskopplung und andererseits eine optimale elektrische Kontaktierung, so daß die Funktion des erfindungsgemäßen Temperaturwächters durch diese Weiterbildung bestens gewährleistet ist. Dennoch bleibt eine einfache und bequeme Austauschbarkeit des PTC-Elements gewährleistet. Bei der Ausgestaltung der Figuren 9 bis 11 ist weiterhin die das Federei 17 in ein topfförmiges Kunststoffteil eingeformt, wobei einerseits die Masse des Kunststoffteils 13 der Ausprägung 12 auf deren konkaver Seite folgt, während die konvexe Seite der Ausprägung 12 frei im Topf inneren des Teils 13 liegt. Hieran ist einfach das PTC-Element eingesetzt, wird also durch die topfförmige Ausgestaltung des Kunststoffteils 13 in seitlicher Hinsicht gehalten und von dem Federteil 7 über die Ausprägung 12 gegen die Kontaktlasche 2' gedrückt. Das Federteil 7 ist mit seinem Anschlußteil 8 bei 14 ander Anschlußzunge 2 festgepunktet. Der verwendete Kunststoff für das Teil 13 ist Ryton.

[0014] Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale in der Erfindung können sowohl einzeln als auch in geeigneten Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Ansprüche

1. Temperaturwächter miteiner Kontaktanordnung aus einem beweglichen Kontakt und einem Gegenkontakt , mit einem den Kontakt vom Gegenkontakt abhebenden Bimetallfühler und mit einem Widerstand, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand als PTC-Widerstand (6) an der Kontaktanordnung (2 , 2' , 4 , 5 , 5' ) ausschließlich durch elastische Klemmung angebracht ist; daß der PTC-Widerstand (6) an einer Anschlußlasche (2') der Kontaktanordnung anlegt, daß der PTC-Widerstand (6) mittels eines Federteils (7) lediglich angedrückt wird.

2. Temperaturwächter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der PTC-Widerstand (6) an einer Anschlußlasche (2') anliegt und das Federteil an der anderen Anschlußlasche (2) befestigt ist.

3. Temperaturwächter nach einem der Ansprüche. oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Federteil (7) mit einem Umbug (8) an einer Ans chlußlasche (2 bzw. 2') aufgepunktet ist.

4. Temperaturwächter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Federteil (7) aus nicht rostendem Federstahl besteht.

5. Temperaturwächter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der PTC-Widerstand (6) durch einen Schrumpfschlauch (10) umgeben ist und mittels dieses festgehalten ist.

6. Temperaturwächter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Sc hrumpfschlauch (10) eine Anschlußfahne (2 bzw. 2' ),der PTC-Widerstand (6) sowie ein Ende des Federstreifens (7) festgehalten werden.

7. Temperaturwächter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der PTC-Widerstand (6) an der Kontaktanordnung (2, 2' , 4, 5,5') festgeklebt ist.

8. Temperaturwächter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der PTC-Widerstand (6) mit Siliconkautschuk (11) festgeklebt ist.

9. Temperaturwächter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der PTC-Widerstand (6) mittels eines klemmenden Halteteils (12) zwischen Federkontakt (7) und einer Anschlußlasche (2 bzw. 2') fixiert ist.

10. Temperaturwächter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteteil ein wärmebeständiges Kunststoff-Halteteil (12) ist.

11. Temperaturwächter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Federeil (7) im PTC-Element (6) an die Anschlußlasche (2') andrückenden Bereich als Wippe (12) ausgebildet ist.

12. Temperaturwächter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen PTC-Widerstand (6) und Federteil (7) eine konvexe Wölbung, insbesondere als bogenförmige konvexe Ausprägung (12) des Federteils (7) vorgesehen ist, um die der PTC-Widerstand (6) derart kippbar ist, daß er sich über seine, der Anschlußlasche (2') zugewandte Fläche an dieser flach anlegt.

Zeichnung