CH624242A5

CH624242A5 - Carrier, fuse insert for a fuse

Info

Publication number: CH624242A5
Application number: CH1235277A
Authority: CH
Inventors: Nasrollah Asdollahi
Original assignee: Wickmann Werke Ag
Priority date: 1976-10-11
Filing date: 1977-10-10
Publication date: 1981-07-15
Also published as: NL7711170A; GB1555278A; JPS53115053A; SE7711333L; DE2645809A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen trägen Schmelzeinsatz für eine Sicherung mit einem aus einem ersten metallischen Werkstoff gebildeten Schmelzleiter, der mit einer Hülle aus einem zweiten metallischen Werkstoff umgeben ist, wobei der erste und der zweite Werkstoff bei länger anhaltendem höherem Strom eine widerstandserhöhende Legierung bilden.

Träge Schmelzeinsätze sollen bei kurzzeitigen hohen Ein-schaltstromstössen, die von den üblichen flinken Schmelzeinsätzen nicht ausgehalten werden, den Stromfluss nicht unterbrechen, dagegen bei längere Zeit anhaltenden höheren Strömen durchschmelzen.

Sie beruhen auf dem Prinzip, den Strom durch die bei länger anhaltenden höheren Strömen einsetzende Legierungsbildung zwischen dem primären metallischen Werkstoff (z. B. Zinn) und dem aus dem sekundären metallischen Werkstoff wie beispielsweise Kupfer, Silber oder dergleichen bestehenden Schmelzleiter dadurch zu begrenzen, dass die mit der Legierungsbildung erfolgende Widerstandserhöhung des Schmelzleiters zu dessen Aufheizung und Durchschmelzen führt. Der funktionale Zusammenhang zwischen Strom und der zum Durchschmelzen des Schmelzleiters benötigten Zeit wird dabei durch eine Ansprechkennlinie dargestellt.

Bei der Herstellung bekannter Schmelzeinsätze legt man vornehmlich das Interesse auf die Art der Legierungsbildung zwischen dem sekundären metallischen Werkstoff und dem aus Kupfer oder Silber bestehenden^Schmelzleiter. Dabei gilt es insbesondere zu verhindern, dass der sekundäre metallische Werkstoff oxydiert.

Aus diesem Grunde wird zum Teil vorgeschlagen, den sekundären metallischen Werkstoff selbst als rohrförmigen, im Innern ein Löt- oder Flussmittel enthaltenden Schmelzdraht auszubilden und diesen mit dem z. B. aus Kupfer bestehenden Schmelzleiter zu verdrillen.

In der DT-PS 1 233 477 wird zum gleichen Zweck vorgeschlagen, einen aus einem sekundären metallischen Werkstoff bestehenden Schmelzdraht mit einer Schutzhülle aus Silber zu versehen, die zur Verfestigung des Schmelzdrahtes dient und den sekundären metallischen Werkstoff nach aussen gegen Oxydation abschliessen soll. Die Schutzhülle bewirkt zudem, dass der Schmelzdraht durch Ziehen in einem kleinen Querschnitt herstellbar ist, so dass er schon aufgrund kleiner über die Schutzhülle fliessender Ströme aufgeheizt und geschmolzen wird.

Wenn sich Schmelzeinsätze mit einem derartigen Aufbau auch für kleinere Nennstromstärken herstellen lassen, so weisen sie doch den Nachteil auf, dass die Legierungsbildung des aus seiner Schutzhülle dringenden sekundären metallischen Werkstoffes mit dem verdrillten ersten Schmelzleiter nur schwer zu kontrollieren ist. Die sich jeweils ergebenden Kontaktflächen zwischen dem primären und dem sekundären Werkstoff sind rein zufällig, ebenso die Menge des aus der Schutzhülle ausfliessenden und auf den Schmelzleiter gelangenden sekundären metallischen Werkstoffs. Dies hat zur Folge, dass ein derartig aufgebauter Schmelzeinsatz sich nicht unter Vorgabe einer bestimmten reproduzierbaren Ansprechkennlinie herstellen lässt, wobei es insbesondere auch nicht möglich ist, jeder Stromstärke eine vorher bestimmte, innerhalb eines engeren Toleranzbereichs liegende Zeit zuzuordnen, in der die Schmelzleiter des Schmelzeinsatzes bei zu hoher Strombelastung zerstört werden.

Ausserdem sind träge Schmelzeinsätze solcher Art je nach Wahl des Durchmessers des aus sekundärem metallischem Werkstoff bestehenden Schmelzdrahtes mit seiner Leiterschutzhülle nur für bestimmte Nennstromstärken auslegbar. Denn ihr Prinzip beruht gerade darauf, über die Schutzhülle des Schmelzdrahtes einen in seiner Grösse mit dem über den ersten Schmelzleiter fliessenden Strom vergleichbaren Strom zu führen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem trägen Schmelzeinsatz mit einem eine Hülle aus einem sekundären metallischen Werkstoff aufweisenden Schmelzleiter unter Anwendung einfacher Mittel eine grössere Variationsbreite hinsichtlich der erzielbaren Stromstärken und der Bestimmung der Ansprechkennlinie zu erreichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäss vorgesehen, dass der erste metallische Werkstoff eine höhere Leitfähigkeit aufweist als der zweite und der Schmelzleiter über seine ganze Länge in der genannten Hülle aus dem zweiten metallischen Werkstoff eingebettet ist, sowie einen parallel dazugeschalteten, ohne Umhüllung aus einem dritten metallischen Werkstoff gebildeten zweiten Schmelzleiter, dessen Leitwert niedriger ist als der des ersten Werkstoffes des ersten Schmelzleiters, auch nachdem dieser erste Werkstoff mit dem zweiten metallischen Werkstoff eine widerstandserhöhende Legierung gebildet hat.

Diese vorgeschlagene Lösung stellt ein vollkommen anderes Prinzip zum Aufbau eines trägen Schmelzeinsatzes dar.

Es geht von dem Gedanken aus, bei kleineren Stromstärken den Stromfluss zunächst über den ersten Schmelzleiter hohen

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Leitwertes und bei grösseren Stromstärken den Stromfluss auch über den zweiten Schmelzleiter niedrigen Leitwertes erfolgen zu lassen, so dass Aufheizung und Legierungsbildung des ersten Schmelzleiters langsam erfolgt und sich somit die Ansprechzeiten des trägen Schmelzeinsatzes jeweils aus den Ansprechzeiten zweier Schmelzleiter ergeben.

Die Ansprechkennlinie wird dabei durch eindeutige Parameter bestimmt, nämlich die Schmelztemperaturen der beiden Schmelzleiter, deren Widerstände, äussere Bemessung, Zusammensetzung ihrer Werkstoffe, sowie Art und Dicke der aufgebrachten Hülle aus sekundärem metallischem Werkstoff. Aufgrund dieser Parameter ist es möglich, die Ansprechkennlinie eindeutig festzulegen.

Da die Hülle aus sekundärem metallischem Werkstoff den ersten Schmelzleiter unmittelbar umgibt, können auch keine 15 störenden Oxydationen bei der Legierungsbildung eintreten.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der zweite Schmelzleiter, der einen niedrigeren Leitwert besitzt, nicht mit dem ersten Schmelzleiter und mit dessen Hülle reagiert. 20

Auf diese Weise ist es möglich, die beiden Schmelzleiter miteinander zu verdrillen, wodurch diese insbesondere verfestigt werden und zusätzlich zwischen ihnen ein Wärmeausgleich stattfinden kann. Dabei tritt durch die Berührung des zweiten Schmelzleiters und der Hülle des ersten Schmelzleiters25 keine Änderung, wie z. B. Legierungsbildung, des zweiten Schmelzleiters ein. Weisen die Schmelzleiter dagegen genügend Gestaltfestigkeit auf, werden sie zweckmässigerweise zwischen den beiden Kontaktkappen des Schmelzeinsatzes parallel im Abstand zueinander verlaufend angeordnet. In die- 30 sem Fall ist eine Reaktion der Schmelzleiter miteinander von vornherein ausgeschlossen.

Vorteilhafterweise besteht der zweite Schmelzleiter aus einer Nickellegierung. Es hat sich nämlich gezeigt, dass dann die Ansprechkennlinie besonders weitgehend variierbar ist.

Soll auch bei hohem Stromfluss die Ansprechkennlinie durch den ersten Schmelzleiter weiter mitbestimmt werden, so sind Leitwert, Schmelztemperatur und Dimensionierung des zweiten Schmelzleiters so zu wählen, dass er erst nach vollständiger Legierungsbildung des ersten Schmelzleiters schmilzt. Denn auf diese Weise wird erreicht, dass trotz allmählicher Durchlegierung des ersten Schmelzleiters und der damit verbundenen Erhöhung des Eigenwiderstandes dieser nicht plötzlich vorzeitig überlastet und unterbrochen wird.

Erfindungsgemäss wird ferner ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem die Wirkstoffhülle auf dem ersten Schmelzleiter mit höherer Leitfähigkeit durch Galvanisierung aufgebracht wird.

Durch dieses Verfahren ist es insbesondere auch möglich,

sehr dünne Drähte mit einer Zinnschicht zu umgeben. Weiter lässt sich die Bildung der Hülle leicht vornehmen und diese Bildung sich durch Dauer des galvanischen Bades und Höhe des

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Stromflusses genau überwachen.

Gegenüber dem in der DT-PS 1 233 477 durch einen Ziehvorgang aus Zinn als sekundärem metallischem Werkstoff hergestellten und mit einer Silberhülle versehenen Schmelzdraht weist das erfindungsgemässe Verfahren, die Hülle aus sekundärem metallischem Werkstoff auf einen Schmelzleiter mit grossem Leitwert aufzugalvanisieren,.insofern noch Herstellungsvorteile auf, als bei dem Ziehvorgang ein Reissen der aus sekundärem metallischem Werkstoff bestehenden Seele in der Silberhülle leicht eintritt. Die Feststellung eines solchen Fehlers ist mit grossem Aufwand verbunden. Bei dem erfindungsgemäs-sen Verfahren ist dagegen die Aufbringung der Schicht leicht messtechnisch zu verfolgen.

Die Erfindung wird im folgenden in der beigefügten Zeichnung erläutert. Dabei stellt

Fig. 1 einen Schmelzeinsatz im Schnitt dar,

Fig. 2 im Querschnitt die beiden Schmelzleiter des Schmelzeinsatzes.

Der Schmelzeinsatz besteht aus einem Isolierkörper 1, der durch Kontaktkappen 2 jeweils an den beiden Enden verschlossen ist. Im Innern des Isolierkörpers 1 erstrecken sich jeweils zwischen den beiden Kontaktkappen 2 Schmelzleiter 3 und 4. Diese sind parallel geführt, ohne sich im Innenraum des Isolierkörpers zu berühren. Sofern die Schmelzleiter bzw. die noch zu erläuternde Hülle 5 nicht mit dem anderen Schmelzleiter reagieren, können die Schmelzleiter sich auch berühren oder miteinander verdrillt sein. Der erste Schmelzleiter 3 besitzt dabei einen bedeutend höheren Leitwert als der zweite Schmelzleiter 4. Er besteht aus einem primären metallischen Werkstoff, z. B. aus Kupfer, Silber oder deren Legierungen, und ist mit einer Hülle 5 aus einem sekundären metallischen Werkstoff, z. B. aus Zinn, über seine ganze Länge umgeben. Die Hülle 5 ist z. B. durch Galvanisieren auf den ersten Schmelzleiter 3 aufgetragen. Die Schmelzleiter 3 und 4 weisen eine höhere Schmelztemperatur als die Hülle 5 auf. Durch geeignete Wahl des Leitwertverhältnisses der Schmelzleiter 3 und 4, deren Bemessung und Wahl von Art und Dicke der Hülle 5 besitzt der Schmelzeinsatz eine Ansprechkurve, die der vor Fertigung des Schmelzeinsatzes innerhalb eines gewissen Toleranzbereiches geforderten entspricht. Bei kleineren Stromstärken bzw. niedrigen Temperaturbereichen gehen die Ströme hauptsächlich über den ersten Schmelzleiter 3, während bei grösseren Strömen aufgrund einsetzender Legierungsbildung und damit eintretender Widerstandserhöhung dès ersten Schmelzleiters 3 die Ströme zunehmend auch von dem zweiten Schmelzleiter 4 geführt werden. Aufgrund des immer grösser werdenden Spannungsabfalles über den Schmelzeinsatz steigert sich die in ihm in Wärme umgesetzte Energie, bis die Schmelzleiter 3 und 4 schliesslich durchgeschmolzen sind. Der Schmelzleiter 4 mit niedriger Leitzahl hat dabei eine solch hohe Schmelztemperatur, dass er erst nach vollständiger Durchlegierung des Schmelzleiters 3 und dessen Unterbrechung schmilzt.

1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Träger Schmelzeinsatz für eine Sicherung mit einem aus einem ersten metallischen Werkstoff gebildeten Schmelzleiter, der mit einer Hülle aus einem zweiten metallischen Werkstoff umgeben ist, wobei der erste und der zweite Werkstoff bei länger anhaltendem höherem Strom eine widerstandserhöhende Legierung bilden, dadurch gekennzeichnet, dass der erste metallische Werkstoff eine höhere Leitfähigkeit aufweist als der zweite und der Schmelzleiter (3) über seine ganze Länge in der genannten Hülle (5) aus dem zweiten metallischen Werkstoff eingebettet ist, sowie einen parallel dazugeschalteten, ohne Umhüllung aus einem dritten metallischen Werkstoff gebildeten zweiten Schmelzleiter (4), dessen Leitwert niedriger ist als "der des ersten Werkstoffes des ersten Schmelzleiters (3), auch nachdem dieser erste Werkstoff mit dem zweiten metallischen Werkstoff eine widerstandserhöhende Legierung gebildet hat.

2. Träger Schmelzeinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schmelzleiter (4) nicht mit dem ersten Schmelzleiter (3) und mit dessen Hülle (5) reagiert.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Träger Schmelzeinsatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schmelzleiter (3,4) miteinander verdrillt sind.

4. Träger Schmelzeinsatz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei Kontaktkappen (2) die beiden Schmelzleiter (3,4) parallel im Abstand zueinander angeordnet sind.

5. Träger Schmelzeinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schmelzleiter (4) aus einer Nickellegierung besteht.

6. Träger Schmelzeinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Leitwert, Schmelztemperatur und Dimensionierung des zweiten Schmelzleiters (4) so gewählt sind, dass er nach vollständiger Durchlegierung des ersten Schmelzleiters (3) schmilzt.

7. Träger Schmelzeinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzleiter (3,4) als Drähte und/oder Bänder ausgeführt sind.

8. Verfahren zur Herstellung eines trägen Schmelzeinsatzes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkstoffhülle (5) auf dem ersten Schmelzleiter (3) mit höherer Leitfähigkeit durch Galvanisierung aufgebracht wird.