CN100350540C - 具有内腔临时准密封的熔断保险元件 - Google Patents

Abstract

一种具有熔丝(2)的熔断保险元件(1)，所述熔丝(2)在柱形管(4)的充了气的内腔(3)中延伸，该管(4)由其两端面之间的电绝缘体组成。由一种导电材料组成的两个端盖(5)这样安装到管(4)的两端上，从而产生与熔丝(2)的电接触。在两端的至少一端上，在各盖底部与管(4)端面之间的空隙内和/或在与端面相邻的管内腔(3)的一部分中分别插入至少一个弹性密封元件(7；8；9)，使得在管(4)的充了气的内腔(3)与熔断保险元件(1)的外部环境之间保留一个或多个具有这样小的横截面的压力平衡通道(10；11；13)，即，内腔(3)中的压力变化只非常慢地得到平衡，这样由于在熔丝(2)断裂时产生的电弧所引起的内腔中压力的突然升高就可对电弧产生消弧作用，其中，内腔与外部环境之间压差的突然变化的衰减的时间常数为10^-2-10²秒的数量级。

Description

具有内腔临时准密封的熔断保险元件

技术领域

本发明涉及一种具有熔丝的熔断保险元件，熔丝伸入由管两端面之间的电绝缘体组成的柱形管的内腔中，其中由导电材料组成的两端盖被这样安装到管的两端，即，与熔丝形成电接触。

背景技术

上述类型的熔断保险元件早已是公知的了。例如，有这样一种熔断保险元件，其中柱形管由陶瓷材料组成并具有一个圆柱形内腔和一个带有倒圆的边缘的矩形外轮廓。熔丝例如是一种在内腔中对角地延伸的导线，这样它仅接触到管壁的端部。熔丝的导线在两端环绕管的端面，熔丝的末端与管的外壁相贴紧。金属端盖被套装在管的两端上。端盖例如可由弹性材料制成且压紧到管的末端上，这一压紧过程不仅保证了端盖的紧密配合，还保证了与熔丝的电接触。金属盖也以可粘合到管的末端上，或在作相应的预备之后焊接到管外壁的表面上。已知一系列安装上端盖的技术，其不仅保证盖的紧密配合，还保证了与熔丝的良好电接触。

在上述类型的熔断保险元件中，端盖与管壁之间留有间隙，这样管的内腔就通过该间隙与管的周围环境连接。在这种情况下，内腔与周围环境之间存在气体交换。在内腔中加热气体且使之膨胀时，气体从内腔溢出，这样就能较快地达到压力平衡。

此外，在一些熔断保险元件中，盖子被这样安装到管子的末端，即，内腔被密封。这些元件的内腔可在常压或减压下填充空气、特定的气体混合物(例如氮)，或者也可包含真空。

当管内腔中的熔丝断裂(熔断；即，熔丝断路)时，通常会形成电弧。由于电弧产生的脉冲式输送的能量加热内腔中可能存在的气体和熔丝烧断时气化的物质。在具有与外界隔绝地密封的内腔和填充有空气或气体的熔断保险元件中，通过电弧输送的能量导致熔断保险元件内腔中气压突然升高。压力脉冲对电弧产生消弧作用并因此是理想的。不过，具有外界隔绝地密封的内腔的熔断保险元件的缺陷是，如果熔断保险元件例如在安装过程中从外部加热的话，内腔中的压力也会增加。这种加热例如在焊接SMD熔断保险元件时出现。与这种加热相关的管内腔中压力的增加导致了熔断保险元件不希望的应力且可能在极端的安装条件下对元件造成损害。

按照优选的实施方式，管的内腔具有圆形横截面。管具有带导圆的边缘的矩形外轮廓。管由塑料材料制成。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种熔断保险元件，它的优点是，在安装元件期间加热的时候，在熔丝断裂的情况下压力突然增加，且使熔断保险元件高度可靠。

该目的通过具有按本发明的熔断保险元件实现。

按本发明的具有熔丝的熔断保险元件，所述熔丝在柱形管的充了气的内腔中延伸，该管由其两端面之间的电绝缘体组成，由一种导电材料组成的两个端盖这样安装到管的两端上，从而产生与熔丝的电接触，其特征在于，在所述两端的至少一端，在各盖底部与管端面之间的空隙内和/或在与端面相邻的管内腔的一部分中，分别插入至少一个弹性密封元件，使得在管的充了气的内腔与熔断保险元件的外部环境之间保留具有这样小的横截面的一个或多个压力平衡通道，即，内腔中的压力变化只非常慢地得到平衡，这样由于在熔丝断裂时形成的电弧所引起的内腔中压力的突然升高就可对电弧产生消弧作用，其中，内腔与外部环境之间压差的突然变化的衰减的时间常数为10^-2-10²秒的数量级。

从上述类型的熔断保险元件出发，在两端的至少一端上，分别将至少一个弹性密封元件插在盖底部与管端面之间的空隙内，和/或插入与端面相邻的管内腔的一部分中，从而在管的充了气的内腔与熔断保险元件的外部环境之间保留一个或多个横截面这样小的压力平衡通道，即，内腔中的压力变化平衡得相当慢，这样比如由电弧引起的内腔中压力的突然增加就可对电弧产生消弧作用。在压力于短时间内突然增加的情况下，熔断保险元件似乎短暂(暂时)与外界隔绝地密封内腔。这在本说明书的范围内称作内腔的临时准密封。有效的横截面积和在内腔与外部环境之间的压力平衡通道的长度根据内腔的容积和在安装时出现的温度梯度设定，这样在安装时就不超过内腔中预定的最大压力升高。这也就产生了最小的横截面和最大的压力平衡通道长度。另一方面，压力平衡通道应足够小，这样在断路情况下理想的压力突然增加就衰减得慢到能预先对电弧产生消弧作用。

包括充了气的内腔和流过气体的压力平衡通道的系统，在内腔中经受突然的压力变化时表现出平衡过程，其在电模拟中大致以低通性能的形式模拟。时间常数近似于一阶的低通产生，其可从内腔中按指数规律下降的压力中到导出。优选这样设定熔断保险元件的尺寸，即，内腔与外部环境之间压差的突然变化衰减的时间常数为10^-2-10²秒的数量级。在这一优选的尺寸设定中，在SMD安装过程中产生的例如为每秒2开(Kelvin)的温度梯度仅在内腔中产生可接受的低的压力增加。

在本发明的一种实施方式中，熔丝包括一根从管的内腔环绕端面的导线，使样导线两端安置于管外壁与端盖相应的内壁之间，每个端盖中的密封元件分别包括一个插入盖底部中的板状密封元件，其具有与管的外横截面相匹配的形状。这些密封元件由端盖压到管的端面上，其中熔丝在压紧的板与端面之间这样穿过，即，由于插入的板状密封元件发生弹性变形，所以在管的端面、熔丝和密封元件之间留有非常小的压力平衡通道。将密封元件压得越紧，留在导线两侧的压力平衡通道的横截面就越小。

在本发明熔断保险元件的优选实施方式中，熔丝同样包括从管的内腔中环绕端面的导线，这样导线的两端设置在管的外壁与端盖相应的内壁之间，密封元件分别包括至少一个在两端压入管内腔的、由弹性材料组成的塞状密封元件。插入内腔的弹性材料的塞子将熔丝导线较短的一部分这样压到管的内壁上，即，在管的内壁、导线和弹性变形的密封元件之间留有两个横截面非常窄小的压力平衡通道。压力平衡通道的横截面与导线的横截面和密封元件的弹性变形有关。

在一种优选实施方式中，在内腔中管的两端分别压入一个弹性塑料塞。塑料塞在不受机械载荷的状态下(在压入之前)具有与管的内横截面相同或稍大的横截面。压入的塑料塞紧紧地压在管的内壁上并这样围夹压入的熔丝的内壁，即，在熔丝、管的内壁与塑料塞之间留有非常小的压力平衡通道。该弹性塑料塞例如由硅橡胶制成。

附图说明

下面借助优选实施方式对本发明进行详细的描述。附图中：

图1A是本发明熔断保险元件的示意纵剖视图；

图1B是按图1A的熔断保险元件的示意横剖视图；

图2是本发明熔断保险元件的另一可选实施方式。

具体实施方式

图1A和1B示意地示出了本发明熔断保险元件的一个优选实施方式。熔断保险元件1具有熔丝2，该熔丝2这样布置在柱形的管4的内腔3中，即，它大致对角地穿过内腔3。熔丝2在内腔3中的这种对角布置在熔丝的表面上提供了限定的环境条件，因为熔丝不接触管4的内壁。熔丝2例如是横截面为圆形的导线。在可选的实施方式中，熔丝也可具有成螺旋形地绕着电绝缘芯线的导线。熔丝2还可由多个相互连接的导线段组成。在管4的末端，熔丝这样环绕端面，即，熔丝2的末端贴靠在管4的外壁上。

在管4的末端安装由导电材料制成的端盖，优选是金属盖。端盖例如由黄铜板制成且随后镀锡。管4例如可由陶瓷材料(如Al₂O₃)、玻璃材料或其它电绝缘体制成。在优选实施方式中采用塑料管，例如一种由必要时用玻璃纤维增强的聚酰胺共聚物制成的管子。管4为柱形，且在优选实施方式中具有圆柱形内壁和带有倒圆的边缘的矩形外横截面，如图1B所示。在该实施方式中，熔丝2这样环绕管4的端面，即，它沿轴向大致在中心与管4的四个外表面中的一个面贴靠。端盖5的内横截面稍大于管4的外横截面。端盖5被套到带有环绕的熔丝2的管4末端上并通过从外部压制而变形，使其机械牢固地装于管4上且由此夹紧熔丝2。为在熔丝2与端盖5之间产生可靠的电连接，优选在熔丝2与端盖5的壁之间的位置6处设置激光脉冲焊接点。在一个优选实施方式中，管4具有约2.5mm的内径，约4mm×4mm×9.6mm的外部尺寸。端盖约2.8mm长，外径约为4.4mm。

根据本发明，在管4的两端分别将一个可弹性变形的塑料塞7压入内腔3中。弹性塑料塞的外径与管4的内径相一致或稍大些。在该优选实施方式中，塑料塞的直径为2.5mm，长度为2mm。塑料塞7在其长度上将熔丝2压到管4的内壁上。塑料塞7由一种相对易变形的弹性材料制成，例如由一种硅(有机)橡胶制成。如图1B的放大视图所示，塑料塞7的材料在熔丝2区域中这样变形，即，它包围熔丝，其中，微小的压力平衡通道10和11沿着熔丝2保留在熔丝2与管4内壁接触的表面的两侧。塑料塞7不得由一种塑性变形且流动成完全包围熔丝2并不留有压力平衡通道的材料制成。此外，在熔断保险元件1的优选实施例中，在两端盖5中将一块塑料板8插在端盖5的底部与管4的端面之间。这些塑料板8也被压紧且由此变形，这样它们就部分地围卡贴靠在管4端面上的熔丝2。此外，塑料板8支承塑料塞7。塑料板8和塑料塞7可以例如由相同的材料制成。

图2是本发明熔断保险元件1′的可选实施方式的局剖横截面视图。熔丝2′仍对角地穿过管4′的内腔3′，熔丝2′的末端环绕着管4′的端面且与管4′的外壁相贴靠。端盖5′套装在管4′的末端上。端盖的压制变形保证了熔丝2′的紧密配合和机械保持。可另外设置一个激光脉冲焊接点6′来产生更好的电接触。

在端盖5′的底部和管4′的端面之间插入板9，其由可变形的多孔材料制成，且被紧密压靠在端盖的底部和端面上。端盖在其端面具有开口12，其中显露出板9的一部分。由于板9为多孔结构，经合适地选择材料而在开口12和内腔3之间的板9内形成小的压力平衡通道13。

在本发明构思的范围内可设想多种可选的实施方式。例如，可这样改进图1中所示的实施方式，即，将分开的密封元件7和8连接成一个密封元件。还可设想，仅将密封元件安装在管4的一端，而将另一端密封地封闭。在图1A中所示实施方式的又一改进中，端盖5可密封地固定(如粘合或焊接)在管4的外壁上，并在盖底部内设有一个附加孔而形成压力平衡通道，在这种情况下，板8由一种透气材料制成。最后，也可设想这样的实施方式，即，端盖密封地套装管4的末端上，且在管4的壁中形成压力平衡通道。

Claims (9)

1、一种具有熔丝(2)的熔断保险元件(1)，所述熔丝(2)在柱形管(4)的充了气的内腔(3)中延伸，该管(4)由其两端面之间的电绝缘体组成，由一种导电材料组成的两个端盖(5)这样安装到管(4)的两端上，从而产生与熔丝(2)的电接触，

其特征在于，在所述两端的至少一端，在各盖底部与管(4)端面之间的空隙内和/或在与端面相邻的管内腔的一部分中，分别插入至少一个弹性密封元件(7；8；9)，使得在管(4)的充了气的内腔(3)与熔断保险元件(1)的外部环境之间保留具有这样小的横截面的一个或多个压力平衡通道(10；11；13)，即，内腔(3)中的压力变化只非常慢地得到平衡，这样由于在熔丝(2)断裂时形成的电弧所引起的内腔中压力的突然升高就可对电弧产生消弧作用，其中，内腔与外部环境之间压差的突然变化的衰减的时间常数为10-2-102秒的数量级。

2、如权利要求1所述的熔断保险元件，其特征在于，熔丝(2)包括一根从管(4)内腔(3)绕着端面穿过的导线，使导线两端布置在管(4)的外壁与端盖(5)的相应内壁之间。

3、如权利要求2所述的熔断保险元件，其特征在于，各端盖(5)内的密封元件分别包括一个插入盖底部中的板状弹性密封元件(8；9)，该板状弹性密封元件具有与管的外横截面相匹配的形状。

4、如权利要求1所述的熔断保险元件，其特征在于，密封元件分别包括至少一个弹性材料的塞状密封元件(7)，该塞状密封元件被压入到管(4)内腔的两端上。

5、如权利要求4所述的熔断保险元件，其特征在于，在管(4)两端上分别有一个弹性塑料塞(7)压入到内腔(3)中，其中，塑料塞(7)在不受机械载荷的状态下具有一个与管的内横截面积相同或稍大些的横截面积，压入的塑料塞(7)将熔丝(2)紧压到管(4)的内壁上并且这样围夹被压到内壁上的熔丝，即，在熔丝(2)、管(4)的内壁和塑料塞(7)之间只保留有一非常窄的压力平衡通道(10；11)。

6、如权利要求4所述的熔断保险元件，其特征在于，在管两端压入到内腔中的塞状密封元件在其面向盖底部的侧面具有扩大的横截面，使密封元件至少部分地填满管端面与盖底部之间的空隙。

7、如权利要求1所述的熔断保险元件，其特征在于，管(4)的内腔(3)具有圆形横截面。

8、如权利要求7所述的熔断保险元件，其特征在于，管(4)具有带导圆的边缘的矩形外轮廓。

9、如权利要求1所述的熔断保险元件，其特征在于，管(4)由塑料材料制成。

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