Vorrichtung

Die Erfindung betrifft ein System zur thermischen Sicherung einer elektrischen Vorrichtung mit mehreren zu

überwachenden Bauteilen bzw. Überwachungspunkten.

Überwachung und Schutz von elektrischen Vorrichtungen wie Schaltkreisen etc. gegen Überhitzung ist eine lang bekannte Aufgabenstellung und resultiert daraus, dass es bei

Überlastung und elektrischer Alterung von elektronischen Bauteilen zu deren Schädigung bzw. Zerstörung aufgrund von Kurzschlüssen, Lichtbögen etc. kommen kann. Eine thermische Überwachung wird jedoch gerade dann

besonders aufwendig bzw. unmöglich, wenn - wie bei

Leiterplatten - mehrere Bauteile auf begrenztem Bauraum angebracht sind. Bei solchen Anordnungen wird daher in der Technik meist eine Lösung gewählt, die jedes einzelne

Bauteil eigens überwacht, was Überwachungssystem aufwändig und platzintensiv macht. Zudem ist es dann meist unmöglich, die Signalisierung einer Überhitzung bzw. Überlastung, z.B. eine Anzeige am Gerät oder ein fernabfragbares System, zu erreichen .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein System zur Sicherung einer elektrischen Vorrichtung zu schaffen, bei dem auf einfache Weise eine Überwachung bzw. Schutz von Bauteilen oder wichtigen Überwachungspunkten vor

Überhitzung erzielt werden kann.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Gegenstands des Patentanspruchs 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Demgemäß ist ein System zur thermischen Sicherung einer elektrischen Vorrichtung umfassend mehrere zu überwachende Bauteile und/oder Überwachungspunkte, dadurch

gekennzeichnet, dass das System mindestens ein

thermosensitives Element sowie einen diesem

thermosensitiven Element zugeordneten Aktor umfasst, wobei das thermosensitive Element schlauch- oder röhrenförmig ausgebildet ist, mit den zu überwachenden Bauteilen bzw. Überwachungspunkten thermisch verkoppelt ist, derart ausgestaltet ist, dass es oberhalb einer Schwelltemperatur eine Längen- oder Volumenänderung durchläuft, und derart mit dem Aktor verbunden ist, dass der Aktor in Abhängigkeit von der Längen- oder Volumenänderung des thermosensitiven Elements eine Aktion auslöst.

Der Begriff „elektrische Vorrichtung" umfasst dabei insbesondere elektrische Schaltkreise, Leiterplatten etc.. Der Begriff „Überwachungspunkte" soll im Sinne der

vorliegenden Erfindung insbesondere dergestalt verstanden werden, dass bestimmte Orte in oder bei der elektrischen Vorrichtung (auch wenn dort kein Bauteil vorgesehen ist) thermisch überwacht werden sollen. Beispielsweise soll eine unzulässige Erwärmung von Leitern bzw. Leiterbahnen

aufgrund einer Überlastung durch einen zu hohen Strom erkannt werden.

Der Begriff „thermosensitives Element" umfasst im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere ein Material, welches oberhalb einer Schwelltemperatur eine Längen- oder

Volumenänderung durchläuft, wobei die Schwelltemperatur die Temperatur ist, oberhalb derer die Bauteile und/oder die elektrische Vorrichtung vor Überhitzung geschützt oder bewahrt werden sollen. Der Begriff „Aktor" soll im Sinne der vorliegenden

Erfindung weitumfassend verstanden werden und umfasst z.B. Vorrichtungen, die ein Signal auslösen, welches mechanisch und/oder elektrisch sein kann, Vorrichtungen, die die

Stromversorgung der elektrischen Vorrichtung und/oder einzelner Bauteile innerhalb derselben unterbrechen oder trennen . Ein solches System hat bei vielen Ausführungsformen der Erfindung mindestens einen oder mehrere der folgenden

Vorteile :

Durch das thermosensitive Element ist es möglich,

gleichzeitig mehrere Bauteile, vorzugsweise alle Bauteile auf der elektrischen Vorrichtung gleichzeitig zu

überwachen; dies ist zum einen platzsparend, zum anderen effizient. Das thermosensitive Element ist so funktional, dass seine Funktion auch ohne elektrische Energie

sichergestellt ist, so dass die Zuverlässigkeit des Systems verbessert wird. Durch das thermosensitive Element zusammen mit dem dazugehörigen Aktor ist eine Signalisierung einer Störung möglich. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das thermosensitive Element innerhalb einer Röhre

angeordnet, welche thermisch im Wesentlichen formstabil ist. Der Begriff „Röhre" ist dabei weit umfassend zu verstehen und kann auch Ausführungsformen umfassen, die ansonsten auch als „Hülle" bzw. „Leitung" oder „Kapillare" bezeichnet würden.

Wird eine solche Ausführungsform gewählt, so entsteht, wenn das thermosensitive Element entsprechend ausgebildet ist, eine Art Bowdenzug, so dass die Kraftübertragung auf den Aktor verbessert wird und insbesondere das thermosensitive Element bzw. die Röhre nicht linear sein muss, sondern fast beliebig auf bzw. bei der elektrischen Vorrichtung

angeordnet sein kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung durchläuft das Material des thermosensitiven Elements bei der Längen- oder Volumenänderung einen Phasenübergang. Eine derartige Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Längen- oder Volumenveränderung dann meist schlagartig erfolgt statt graduell, d.h. die Auslösung des Aktors erfolgt noch zuverlässiger .

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung durchläuft das Material des thermosensitiven Elements bei der Längen- oder Volumenänderung eine Kontraktion. Dazu wird bevorzugt das Material des thermosensitiven Elements derart gewählt, dass es ein Thermoplast enthält, welches z.B. nach Art der Materialien, die bei SchrumpfSchläuchen verwendet werden nach dem Extrudieren vernetzt wurde.

Geeignete Thermoplaste umfassen Polyolefine, PVC oder fluorhaltige Polymere wie Polyvinylidenfluorid, Teflon, Fluorkautschuke etc.. Ebenfalls bevorzugte Materialien sind Formgedächtnispolymere. Bevorzugt wird ein Material

gewählt, welches sich oberhalb der Schwelltemperatur um einen Faktor 2 bis 5 zusammenzieht; derartige Materialien sind z.B. die unter dem Markennamen Viton vertriebene

Fluorelastomere der Fa. Dupont . Das thermosensitive Element kann auch ein Formgedächtnismetall enthalten.

Gemäß einer bevorzugten alternativen Ausführungsform der Erfindung durchläuft das Material des thermosensitiven Elements bei der Längen- oder Volumenänderung eine

Ausdehnung. Auch hier ist der Einsatz von Thermoplasten, Formgedächtnispolymeren und/oder Formgedächtnismetallen besonders bevorzugt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das thermosensitive Element als Flüssigkeit oder viskoses Material innerhalb der als Kapillare ausgebildeten Röhre vorgesehen .

Bei dieser Ausführungsform ist es besonders vorteilhaft, wenn das thermosensitive Element ein viskoses Material wie Öl, Wachs, Paraffin oder geeignete Metalle bzw.

Legierungen, wie Blei und/oder Zinn, enthält.

Bevorzugt ist bei dieser Ausführungsform die Kapillare an einer Seite geschlossen, und an der anderen Seite ist der Aktor angeordnet. Dieser kann z.B. ein beweglicher Kolben oder eine Membran sein. Die Längen- oder Volumenänderung des thermosensitiven Elements wirkt dann direkt auf den Aktor, welcher dann z.B. ein Signal oder eine Unterbrechung bewirkt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Längen- oder Volumenänderung des thermosensitiven

Elements reversibel.

Die vorgenannten sowie die beanspruchten und in den

Ausführungsbeispielen beschriebenen erfindungsgemäß zu verwendenden Bauteile unterliegen in ihrer Größe,

Formgestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeption keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so dass die in dem

Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des

Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnungen, in denen - exemplarisch - mehrere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Systems dargestellt sind. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Systems gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Systems gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Gemäß Figur 1 ist ein thermosensitives Element 2 in Form einer Thermoschnur vorgesehen, welches an einem Ende an einem Festlager 1 befestigt ist. Das thermosensitive Element 2 läuft so an den verschiedenen thermisch zu überwachenden Bauteilen Tl, T2 bis TN entlang, dass es mit diesen

thermisch verkoppelt ist. An dem anderen Ende des

thermosensitiven Elements befindet sich der zugehörige Aktor 3 in Form eines Schalters. Das thermosensitive

Element 2 umfasst ein Material, welches sich ab der

Schwelltemperatur zusammenzieht und dadurch den Aktor 3 auslösen kann. Dieser kann nun entweder ein Signal

aussenden, angedeutet durch den Pfeil 4, oder z.B. einzelne oder alle Bauteile abschalten oder trennen.

Figur 2 zeigt eine weitere schematische Darstellung eines Systems gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Diese unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 1 dadurch, dass das thermosensitive Element 2 in einer Hülle bzw. Röhre 5 angeordnet ist, die im Wesentlichen formstabil ist, d.h. sich bei Erhitzen nicht ausdehnt oder komprimiert. Dadurch wird eine Kraftübertragung analog zu einem Bowdenzug erreicht. Durch diese Anordnung kann das thermosensitive Element 2 bzw. die Röhre 5 auch flexibel, z.B. schlangenförmig, auf der zu überwachenden elektrischen Vorrichtung angeordnet sein, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Alternativ ist es natürlich auch möglich, das

thermosensitive Element 2 abschnittsweise über Rollen etc. zu führen, wenn in diesem Abschnitt keine Überwachung notwendig ist. Das thermosensitive Element 2 soll

vorliegend aber derart angeordnet werden, dass bei

Überhitzung eines Bauteils ein Zug auf den Aktor 3

entsteht .

Gemäß einer weiteren in der Zeichnung nicht gezeigten

Ausführungsform ist die Röhre bzw. Hülle als Kapillare ausgebildet. In Analogie zu Fig. 2 ist diese Röhre 5 dann auf einer Seite geschlossen. Das thermosensitive Element 2 ist dann entweder eine Flüssigkeit oder ein viskoses

Material wie Wachs oder ein Metall (Blei/Zinn) , welches sich beim Erwärmen ausdehnt und so den Aktor 3 betätigt.

Die einzelnen Kombinationen der Bestandteile und der

Merkmale von den bereits erwähnten Ausführungen sind exemplarisch; der Austausch und die Substitution dieser Lehren mit anderen Lehren, die in dieser Druckschrift enthalten sind mit den zitierten Druckschriften werden ebenfalls ausdrücklich erwogen. Der Fachmann erkennt, dass Variationen, Modifikationen und andere Ausführungen, die hier beschrieben werden, ebenfalls auftreten können ohne von dem Erfindungsgedanken und dem Umfang der Erfindung abzuweichen .

Entsprechend ist die obengenannte Beschreibung exemplarisch und nicht als beschränkend anzusehen. Das in den Ansprüchen verwendete Wort „umfassen" schließt nicht andere

Bestandteile oder Schritte aus. Der unbestimmte Artikel „ein" schließt nicht die Bedeutung eines Plurals aus. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Maße in gegenseitig verschiedenen Ansprüchen rezitiert werden, verdeutlicht nicht, dass eine Kombination von diesen Maßen nicht zum Vorteil benutzt werden kann.

Bezugs zeichenliste

Festlager 1 thermosensitives Element 2 Aktor 3

Signalübertragung 4

Röhre 5 zu überwachende Bauteile T1,T2,TN