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Die Erfindung betrifft einen thermischen Schalter mit einem vom geschalteten Strom durchflossenen, gegebenenfalls mit einem ersten Anschlussstreifen verbundenen, den beweglichen Schaltkontakt aufweisenden, streifenförmigen Thermobimetallelement, vorzugsweise mit Schnappwirkung, und einem gleichfalls vom geschalteten Strom durchflossenen, den festen Schaltkontakt aufweisenden zweiten Anschlussstreifen, wobei das
Thermobimetallelement und bzw. oder der erste Anschlussstreifen und der zweite Anschlussstreifen an einem gemeinsamen Isolierstoffkörper befestigt sind.
Ein Einsatzbeispiel von thermischen Schaltern dieser Art ist die Verwendung als übertemperatursicherung in Heissluftgeräten. Das Thermobimetallelement ist hiebei direkt in den Heizstromkreis geschaltet und weist vorzugsweise Schnappwirkung auf, wodurch eine schleichende Kontaktgabe vermieden wird. Der von einem
Gebläse erzeugte und von einem Heizwiderstand erwärmte Luftstrom überstreicht auch das
Thermobimetallelement und bewirkt die Abfuhr des grössten Teiles der in ihm erzeugten Stromwärme, wodurch sich das Thermobimetallelement nicht wesentlich über die Temperatur des Heissluftstromes erwärmt. Bei einem
Ausfall des Gebläses würde die im Heizwiderstand erzeugte Stromwärme von diesem nicht genügend rasch abgeführt werden und der Heizwiderstand dadurch einen meist irreparablen Schaden erleiden.
Da aber beim
Ausfall des Gebläses die Stromwärme auch vom Thermobimetallelement praktisch nicht abgeführt wird, steigt dessen Temperatur rasch an, bis seine Umklapptemperatur erreicht wird, wobei man das Umklappen zum Abschalten des Stromkreises ausnutzt. Die dem Thermobimetallelement eingeprägte Umklapptemperatur wird hiebei in Abhängigkeit von der maximal zulässigen Abschaltzeit und der Temperatur des Heissluftstromes im normalen Betriebsfall gewählt.
Neben dem hier ausführlich beschriebenen Verwendungsgebiet sind zahlreiche andere bekannt, so dass es sich bei den genannten thermischen Schaltern um Massenprodukte handelt, von denen eine gleichbleibende gute Qualität bei niedrigem Preis verlangt wird und die in weitgehend automatisierten Fertigungsprozessen hergestellt werden. Die Automation verlangt oft eine speziell auf sie Rücksicht nehmende konstruktive Ausgestaltung der durch sie erzeugten Produkte bzw. deren Unterteile.
Bei einem bekannten thermischen Schalter ähnlicher Bauart ist der Isolierstoffkörper im wesentlichen prismatisch geformt und weist Bohrungen für die Befestigung der Anschlussstreifen mittels Nieten auf.
Erfindungsgemäss sind am Isolierstoffkörper rotationssymmetrische konische Fortsätze aus einem Werkstoff hoher Druckfestigkeit von zumindest 70 kp/mm2, vorzugsweise aus Keramik, vorgesehen, die in konische Ösen der Anschlussstreifen bzw. des Thermobimetallelementes eingepresst sind, wobei die Fortsätze und die Anschlussstreifen bzw. deren Ösen zumindest im Bereich von Raumtemperatur bis etwa 250 C annähernd übereinstimmende thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweisen.
Dadurch ist es möglich, den thermischen Schalter aus maximal sechs Einzelteilen aufzubauen, die zudem alle eine einfache Form aufweisen. Ein besonders geeigneter Werkstoff für den Isolierstoffkörper ist Aluminiumoxydkeramik.
Beim Aufpressen ergibt sich wegen der mechanischen Eigenschaften der in Frage kommenden Werkstoffe eine elastische und plastische Deformation der konischen Ösen sowie eine geringe, nur elastische Deformation der konischen Fortsätze.
Selbstverständlich kann der Isolierstoffkörper aus einem einzigen Stück bestehen, wobei in diesem Falle eben der ganze Isolierstoffkörper die hohe Druckfestigkeit aufweist ; es ist aber auch möglich, die Fortsätze aus einem Werkstoff hoher Druckfestigkeit herzustellen und in einen Träger aus einem isolierenden Werkstoff geringerer Druckfestigkeit beispielsweise einzukitten.
Der Stromanschluss des thermischen Schalters erfolgt an beiden Anschlussstreifen, indem z. B. die beiden Stromzuführungsleitungen mittels Steckhülsen oder durch Schweissen bzw. Löten befestigt werden. Insbesondere beim Löten wird wegen der guten Wärmeleitfähigkeit der Metalle im Verhältnis zu den Isolierstoffen die konische Öse eine höhere Temperatur aufweisen als der sie aufnehmende Fortsatz. Bei Werkstoffen für die Anschlussstreifen bzw. die Ösen mit besonders grossem Ausdehnungskoeffizienten, z. B. Aluminium, ist eine gewisse Gefahr des Lockerwerdens gegeben, die dann Realität wird, wenn die beim Aufpressen aufgebrachte elastische Deformation vom Unterschied in der Wärmedehnung aufgewogen wird.
Aber auch Werkstoffe mit besonders kleinem thermischen Ausdehnungskoeffizienten, beispielsweise Nickeleisen mit 36% Ni, sind nicht zu empfehlen, da der thermische Schalter im normalen Betriebsfall vom Heissluftstrom erwärmt wird, wodurch nach längerer Dauer Ösen und Fortsätze auf gleicher erhöhter Temperatur sind. Bestünden nun die Ösen aus einem Werkstoff mit besonders kleinem thermischen Ausdehnungskoeffizienten, so würde ein Aufweiten der Ösen auftreten, das im wiederholten Betrieb schliesslich einmal auch plastisch wäre und dadurch ein Lockerwerden erfolgte.
Dadurch, dass die Fortsätze und die Anschlussstreifen bzw. deren Ösen zumindest im Bereich von Raumtemperatur bis etwa 2500C annähernd übereinstimmende thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, ist eine ausreichende Sicherheit dafür gegeben, dass die in der Praxis vorkommenden Temperaturunterschiede von der elastischen Deformation aufgefangen werden.
Wird der feste Schaltkontakt vom zweiten Anschlussstreifen selbst gebildet, so ist der thermische Schalter aus nur fünf Einzelteilen herstellbar.
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Nach einer Weiterbildung weist der zweite, den festen Schaltkontakt aufweisende Anschlussstreifen zur Justierung des Kontaktabstandes eine Querschnittsverringerung, z. B. eine Bohrung auf.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich an Hand der Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Fig. 1 zeigt einen Schnitt nach der Linie I-I der Fig. 2 und Fig. 2 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemässen thermischen Schalter.
Der in den Fig. l und 2 dargestellte thermische Schalter besteht aus nur fünf Einzelteilen, nämlich einem
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--2-- mit- ist über seine Befestigungsstelle hinaus bis in den Bereich der Schnappzone-6-des Thermobimetallelementes --2-- verlängert und dient als Anschlag zur Einstellung der einen Umklapptemperatur des Thermobimetallelementes --2--, d.h. der Ausschalttemperatur des thermischen Schalters.
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8--der- eine konische Öse --10-- auf, wodurch auch bei gröberen Toleranzen auf jeden Fall ein fester Presssitz ermöglicht wird.
Die Anschlussstreifen --4,5-- weisen auf der Anschlussseite des thermischen Schalters je eine biegeweiche Stelle auf, damit sie entsprechend den Einbauerfordernissen leicht abgebogen werden können. Hiefür können beispielsweise Bohrungen-12, 19- vorgesehen sein.
Der Isolierstoffkörper--l--weist eine Stufe--17--auf, um die Kriechstrecken zu vergrössern.
Dadurch ist eine besonders flache Bauweise des thermischen Schalters möglich. Auf einer Seite ist der
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Der Isolierstoffkörper --1-- besteht beim gezeichneten Ausführungsbeispiel der Erfindung aus Steatitkeramik KER 221 DIN 40 685 mit einer Druckfestigkeit von 90 bis 100 kp/mm2 und einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 6 bis 8. 1O-6/oC im Bereich von 20 bis 2500C. Die Anschlussstreifen-4, 5-- sind aus einer Eisen-Nickel-Kobaltlegierung mit einer Zusammensetzung von etwa 28% Ni, 23% Co, Rest Fe, einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 7, 8. 10/ C im Bereich von 20 bis 2500C und einer Streckgrenze von etwa 40 kp/mm2 gefertigt.
Durch diese Materialauswahl und die spezielle Formgebung des thermischen Schalters ist eine besonders rationelle Fertigung möglich.
Das Thermobimetallelement --2-- wird vor dem Anschlussstreifen --4-- auf den Isolierstoffkörper - gelegt und mittels des aufgepressten ersten Anschlussstreifens --4-- zwischen diesem und einer Schulter --18-- des Isolierstoffkörpers --1-- festgehalten. Nach einer andern Fertigungsvariante wird das Thermobimetallelement --2-- vor dem Aufpressen des ersten Anschlussstreifens-4-an diesem mittels Punktschweissung etwa an den Stellen-15, 16- befestigt und dann der erste Anschlussstreifen-4-auf den Fortsatz-7-aufgepresst.
Zur Justierung des Kontaktabstandes ist es zweckmässig, den zweiten, den festen Schaltkontakt--11-aufweisenden Anschlussstreifen --5-- mit einer Querschnittsverringerung, z. B. einer Bohrung --20-- zu versehen.
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