CN101930879A - 用于制造熔断器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于制造熔断器的方法。该方法包括如下步骤：形成壳体；将熔断体放置在壳体中；通过重力用颗粒状材料填充壳体；以及通过借助至少部分地指向水平方向的连续交替移动来移动装配有熔断体并且填充有颗粒状材料的壳体，压实颗粒状材料。在压实步骤期间，将交替移动的有效加速度(Γ)从第一值(Γ₁)增加到第二值(Γ₂)并随后将该有效加速度从第二值(Γ₂)减小到第三值(Γ₃)。这使得可以增加熔断体周围的微粒混合物的整体密实度。

Description

用于制造熔断器的方法

技术领域

本发明涉及用于制造熔断器的方法，其包括放置在颗粒状材料(例如石英砂)中的至少一个熔断体(诸如导电片)。

背景技术

在实践中已知的是，为了制造熔断器，在填充有颗粒状材料(诸如石英砂)的壳体中放置一个或更多个导电片，导电片可选地穿有在它们之间限定用于电流流动的路径的孔。该颗粒状材料使得可以吸收当需要熔断器中断因短路或类似电现象所致的高强度电流时形成的电弧的能量。为了使石英砂的颗粒有效地完成它们吸收电弧的能量的功能，需要将它们填满导电片堆叠周围。

某一数量的颗粒状材料的整体密实度被定义成该数量的颗粒状材料的密度与固体形式的该材料的密度之间以百分比表示的比值。用熔断器中目前使用的直径范围在50μm与1000μm之间的石英砂颗粒，当通过重力将某一数量的砂石倒入壳体中时，石英颗粒之间仍有间隙。由于这些空的间隙，通过重力倒入壳体中的某一数量的石英的整体密实度约为60％。

这样的整体密实度无法使得有效地吸收电弧的能量。因此，在实践中已知的是，通过借助指向大体上水平方向的连续交替移动来移动装配有熔断体并且填充有砂石的壳体，增加放置在熔断器的壳体内的一个或更多个导电片周围的某一数量的砂石的整体密实度。如果交替移动的有效加速度低，特别是值低于1g，则砂石颗粒并不相对于彼此移动并且不出现颗粒状堆积物的压实。如果交替移动的有效加速度的值的范围在1g至2.5g之间，则颗粒相对于彼此重新排列，这使得可以有效地在一定程度上增加熔断器壳体中存在的该数量的砂石的密实度。如果交替移动的有效加速度的值大于3g，则颗粒状介质中出现对流现象，这使得熔断器壳体中放置的该数量的砂石的上部的砂石颗粒重新分布。这些只影响该数量的砂石中的一部分的对流移动，对于确保熔断器壳体被完全填充有砂石是有用的，但是会引起壳体内砂石分布不规则。此外，特别是当使用较大强度的加速度时，压实熔断器的某一数量的砂石需要的时间长，约为几十分钟。

发明内容

通过提出用于制造熔断器的新方法，设计了本发明以更特别地克服这些缺陷，在该方法中，用优化的制造时间得到了颗粒状材料(特别是石英砂)的致密且均匀的分布。

因此，本发明涉及用于制造熔断器的方法，该熔断器具有放置在颗粒状材料中的至少一个导电熔断体，该方法包括如下步骤：

a)形成壳体；

b)将导电熔断体放置在壳体中；

c)通过重力用颗粒状材料填充壳体；以及

d)通过借助至少部分地指向水平方向的连续交替移动来移动装配有熔断体并且填充有颗粒状材料的壳体，压实颗粒状材料。根据本发明，在步骤d)期间，将交替移动的有效加速度从第一值增加到第二值并随后将该有效加速度从第二值减小到第三值。

依据本发明，有效加速度的增加(随后该加速度减小)使得可以迅速增加熔断体周围放置的这些颗粒状材料的密实度，同时在步骤d)结束时确保壳体中存在的颗粒状材料的均匀性。可以认为，有效加速度从第一值增加到第二值使得可以得到壳体内颗粒状材料的对流移动，同时该加速度的减小允许石英或类似颗粒迅速相对于彼此占据使得可以得到相对致密的配置的位置。

在本文中使用符号“g”作为加速度值的单位并且对应于重力加速度9.81m/s²。

根据本发明有益但非强制性的方面，在技术上可接受的组合中，这种方法可以结合有一个或更多个如下特征：

-第一有效加速度值和第三有效加速度值相等或者几乎相等。为了本发明的目的，两个值在它们的差别小于10％的情况下，虽然是不同的，但是几乎相等。

-第一有效加速度值和第三有效加速度值的范围在0与2g之间，优选地在0.7g与1.5g之间，更优选地为1g。

-第二有效加速度值的范围在4g与7g之间，优选地在5g与6g之间。

-在步骤c)期间，用厚度小于或等于40mm的一层颗粒状材料填充壳体，随后应用步骤d)，然后可选地用厚度小于40mm的新一层颗粒状材料填充壳体并且应用步骤d)，直到取得壳体的所需填充水平为止。换言之，在连续的厚度小于或等于40mm的层中，进行用颗粒状材料对壳体的填充及其压实，这使得当压实期间壳体的移动的有效加速度达到高的值时，贴近颗粒状材料的上表面出现的对流现象可以被正确地控制。

-采用正弦形状或复杂形状的交替移动进行步骤d)，该交替移动的基频是恒定的并且范围在20Hz与100Hz之间，优选地在50Hz与60Hz之间。

-在步骤d)期间，通过被提供有可移动的芯和控制该芯的移动的至少一个线圈的电磁激振器来移动壳体，该芯经由刚性连接被附接到壳体或者能够直接或间接地撞击壳体，同时通过线圈的供电电压的变化来得到壳体的交替移动的有效加速度的连续增加和减少。

-作为变型，在步骤d)期间，通过其转子经由刚性连接被附接到壳体或者以规则频率撞击壳体的不对称的电机来移动壳体，同时通过调整电机的不对称性来得到壳体的交替移动的有效加速度的连续增加和减少。

-根据另一变型，在步骤d)期间，通过包括由气压差驱动的可移动体的气动激振器来移动壳体，同时通过气动激振器的气压供应的变化来得到壳体的交替移动的有效加速度的连续增加和减少。

-在步骤d)期间，采用范围在0.25g与2g之间、优选地约为1g的恒定间距进行有效加速度的增加和减少。

附图说明

基于根据其原理对方法的实施例进行的以下描述，将会更好地理解本发明并且后面的其它优点将会显得更加清楚，描述只以实例的形式给出并且参照附图做出，在附图中：

-图1是透视制造过程中熔断器的分解视图；

-图2是透视使得可以应用本发明的方法的装备的示意图；并且

-图3是熔断器壳体中存在的某一数量的砂石的整体密实度根据该壳体所承受的横向加速度强度而变化的图解表示。

具体实施方式

图1中所示的熔断器2包括由绝缘材料(例如陶瓷)制成的壳体4。该壳体限定了用于容纳电导电片6的空间，电导电片6依靠流过它的电流构成了熔断体并且被提供有钻孔62，钻孔62在它们之间限定了连接条64，电流通过连接条64在两个端子8与9之间流动，端子8与9中各自装配有用于将熔断器2连接到电路的闸刀82或92。

壳体4在片6周围填充有某一数量的惰性颗粒状材料100(在该情形中为石英颗粒形成的砂石)。壳体4被提供有使得可以将适当数量的石英砂颗粒100倒入该壳体的内部空间的顶部开口42。

在熔断器2的制造期间，制造者通过生产壳体4来开始，并随后为该壳体装配其端子中的一个端子(例如图的实例中的端子9)，将片6插入到壳体4的内部空间中，同时通过与图1中可以看到的开口42类似的开口连接到端子9。端子9从而封闭该开口，并且可以通过重力将所需数量的石英砂100倒入壳体4的内部空间中。

在石英砂具有直径范围在50微米与1000微米之间的颗粒的情形中，如图3中所示在压实之前壳体4内部存在的砂石的整体密实度范围在60％与61％之间。

为了增加该整体密实度，在制造期间向每个熔断器2施加水平加速度，即，相对于砂石颗粒的重量的横向加速度。为此目的，使用图2中所示的装备200，装备200包括在制造期间其中放置有数个熔断器壳体4的槽202，壳体4各自位于装配有阀门206的给料器204下方，通过用于使砂石流动的管道8向各个给料器204给料。

给料器204因此使得可以向每个壳体4倒入合适数量的砂石，包括在向壳体施加横向加速度期间。

在槽202的附近放置电磁激振器210。该激振器包括至少部分由磁性材料制成的芯(未示出)。该芯可以在水平方向D₁上(即，垂直于各个壳体4中存在的石英颗粒重量)移动。作为变型，如果方向D₁保留水平分量，则其可以不是水平的而是相对于水平倾斜的。

激振器210还包括围绕芯放置并且由控制单元212供应电流的一个或更多个线圈。

激振器210的可移动的芯紧被刚性连接到槽202。从而，激振器210能够采用交替的正弦移动来移动槽202及其支撑的壳体4。该移动为连续振动，其频率和幅度由激振器210施加。该移动的特性参数是其有效加速度，该有效加速度被定义成其加速度的平方在周期上的积分与该周期的倒数的乘积的平方根。换言之，如果x(t)为壳体4对于激振周期T随着时间的位置，则对于周期的有效加速度为：

$\mathrm{\Γ}=\sqrt{\frac{\underset{0}{\overset{T}{\∫}}{\left(\frac{d^{2}x}{{\mathrm{dt}}^2}\right)}^2\mathrm{dt}}{T}}$

各个壳体4移动的加速度取决于槽移动的加速度并且由于槽的弹性以及元件4与202之间的安装而有一些不同。在最初的分析中，将这些加速度近似为相等。

通过控制由单元212向激振器210的线圈传送的电压，可以控制激振器210的磁芯的加速度的强度，并且从而控制在激振器210的动作下槽202和壳体4所遵循的交替移动的有效加速度Γ的值。

根据单元212所连接的主电源的电流的频率，用范围在20Hz至100Hz之间(优选地，50Hz或60Hz)的恒定基频的电流对激振器210的线圈进行激振。激振器210因此以恒定频率工作，并且产生由单元212控制的有效加速度Γ的可变的值。在实践中，由激振器210和槽202形成的组件向各个壳体4施加的力的频率对应于激振器210的线圈的激振的基频，并且在有必要的情况下，对应于其谐波。

根据本发明，一旦各个壳体4在槽202中安装到位，则激振器210的动作在壳体4上引起的交替移动的有效加速度的值逐步增加。制造者通过借助其有效加速度的值为1g的交替移动使槽202和壳体4振动来开始。对于1g的有效加速度，该数量的砂石100的整体密实度相对于最初未压实的配置增加约1％：其从略小于61％移动到略小于62％。如根据图3的曲线C可以看出的，有效加速度的值逐渐增加至4g。在该第一阶段中，有效加速度Γ的值增加得越多，每个壳体4中存在的该数量的砂石100的整体密实度增加得越多，直到其达到约65.5％的值为止。

根据该值，制造者在第二阶段中继续逐步增加元件4和202的交替移动有效加速度Γ的值。某一数量的砂石100的整体密实度继而减小，这应当与至少在每份该数量的砂石100的上层中出现对流移动的趋势的事实相比较。如果有效加速度的值Γ增加到约6g，则这些砂石100的整体密实度减少到约63.5％。

在第三阶段中，随后逐步减小有效加速度Γ的值。该数量的砂石100的整体密实度继而增加，如图3中的曲线C所示，直到在再次达到等于约1g(振动所致的压实停止时的值)的强度的加速度时，整体密实度达到大于67％的值为止。

换言之，根据图3中的曲线C，通过以该图中箭头F₂的方向按照该曲线，将壳体4的移动的有效加速度Γ逐步从1g增加到6g、随后将它逐步从6g减少到1g，使得可以增加砂石颗粒的整体密实度。这使得可以将每个壳体4中存在的该数量的砂石的整体密实度从压实之前的略小于61％变成略大于67％。在制造过程中改变各个熔断器2的壳体4的交替移动的有效加速度Γ的值的该方法，使得可以为含有约100cm³与1000cm³之间的砂石的熔断器在约为几分钟的较短时间内得到有效的压实。

为了确保在压实结束时该数量的砂石100的良好均匀性，可以在数个连续的步骤中进行后面的处理：将砂石倒入每个壳体4的内部空间中至小于或等于40mm的高度(即，形成最大厚度等于40mm的层)，在沉积下一层之前，如上所述地采用其强度逐步增加并随后逐步下降的有效加速度，通过壳体的交替移动来压实每层。

在实践中，通过将有效加速度从范围在0至2g之间(优选地等于1g)的第一值Γ₁逐步增加到范围在4g至7g之间(优选地在5g至6g之间)的第二值Γ₂可以得到满意的结果。随后将有效加速度逐步减小到范围在0与2g之间(优选地等于1g)的第三值Γ₃。

有效加速度的第一和第三值Γ₁和Γ₃相等是有益的。它们也可以是几乎相等的(即，差别小于10％)或不同的。

也可以将激振器210放置成使得其芯直接或间接地撞击每个壳体4。例如，当芯撞击将其承受的力传递给壳体4的槽202时撞击是间接的。在该情形中，壳体4的交替移动是复杂的。这种移动在一段时间内的有效加速度被定义成该移动的加速度的平方在周期上的积分与该周期的倒数的乘积的平方根。

制造者通过增加并随后减小壳体所遵循的移动的有效加速度的值，像之前一样进行处理。

在该情形中，壳体的交替移动的基频等于激振器210的线圈的激振的频率，该频率是恒定的并且范围在20Hz与100Hz之间，优选地，等于50Hz或60Hz。

根据本发明的变型(未示出)，在制造期间可以用其不对称性在压实一系列熔断器中存在的该数量的砂石100期间变化的不对称电机来替换磁激振器210。可以通过向电机的转子添加重量或者移除重量来得到不对称性的该变化。它在不对称电机在壳体上的动作下引起壳体的交替移动的有效加速度的相应变化。不对称电机的转子可以被刚性连接到槽，在该情形中，槽和壳体的移动基本上是正弦的。该转子也可以按规则频率撞击槽或壳体，在该情形中，槽和/或壳体的移动是复杂的。

根据本发明的另一变型(未示出)，可以使用气动激振器，其中，在为其中一个腔室提供了加压空气的两个腔室之间气压差的作用下驱动球体移位。通过改变向激振器提供的气压的值，在增加该值的阶段期间并且随后在减小该值的阶段期间，可以调整球体移动的速度，并且从而调整在壳体4处得到的交替移动的有效加速度的值。

可以采用恒定间距(例如1g)进行对槽202和壳体4的交替移动的有效加速度Γ的值的变化。根据所希望的压实速度，该间距范围可以在0.25g与2g之间。作为变型，有效加速度向上或向下的变化是逐步的，但采用不恒定的间距。这些变化也可以连续地进行。

对于所有有效加速度值，壳体进行其有效加速度具有给定值的交替移动期间的周期可以是一样的，或者不同的。

本发明适用于具有放置在颗粒状材料内的至少一个熔断体的任何类型熔断器的制造，无论这些熔断体的数目如何以及无论颗粒状材料、石英砂或其它材料的精确属性如何。

本发明可以适用于其壳体4的上隔板开有直径或多或少减小了的开口42的熔断器2，如图1中所示。它也适用于没有上隔板的壳体。这因而称为“露天”填充。

Claims (10)

1.一种用于制造熔断器(2)的方法，所述熔断器具有放置在颗粒状材料(100)中的至少一个导电熔断体(6)，该方法包括如下步骤：

a)形成壳体(4)；

b)将导电熔断体(6)放置在壳体(4)中；

c)通过重力用颗粒状材料(100)填充壳体；

d)通过借助至少部分地指向水平方向(D₁)的连续交替移动来移动装配有熔断体并且填充有颗粒状材料的壳体，压实颗粒状材料，其特征在于，在步骤d)期间，将交替移动的有效加速度(Γ)从第一值(Γ₁)增加到第二值(Γ₂)并随后将该有效加速度从第二值(Γ₂)减小到第三值(Γ₃)。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第一值和第三值(Γ₁，Γ₃)相等或者几乎相等。

3.如在前权利要求中的一项权利要求所述的方法，其特征在于，第一值和第三值(Γ₁，Γ₃)的范围在0与2g之间，优选地在0.7g与1.5g之间，更优选地为1g。

4.如权利要求1或2中的一项权利要求所述的方法，其特征在于，第二值(Γ₂)的范围在4g与7g之间，优选地在5g与6g之间。

5.如权利要求1或2中的一项权利要求所述的方法，其特征在于，在步骤c)期间，用厚度小于或等于40mm的一层颗粒状材料(100)填充壳体(4)，随后应用步骤d)，然后可选地用厚度小于40mm的新一层颗粒状材料填充壳体(4)并应用步骤d)，直到取得壳体的所需填充水平为止。

6.如权利要求1或2中的一项权利要求所述的方法，其特征在于，采用正弦形状或复杂形状的交替移动进行步骤d)，所述交替运动的基频是恒定的并且范围在20Hz与100Hz之间，优选地在50Hz与60Hz之间。

7.如权利要求1或2中的一项权利要求所述的方法，其特征在于，在步骤d)期间，通过被提供有可移动的芯和控制所述芯的移动的至少一个线圈的电磁激振器(210)来移动壳体(4)，所述芯经由刚性连接被附接到壳体或者能够直接或间接地撞击壳体，而且其特征在于，通过线圈的供电电压的变化来得到壳体(4)的交替移动的有效加速度(Γ)的连续增加和减少。

8.如权利要求1或2中的一项权利要求所述的方法，其特征在于，在步骤d)期间，通过其转子经由刚性连接被附接到壳体或者以规则频率撞击壳体的不对称的电机来移动壳体(4)，而且其特征在于，通过调整电机的不对称性来得到壳体(4)的交替移动的有效加速度(Γ)的连续增加和减少。

9.如权利要求1或2中的一项权利要求所述的方法，其特征在于，在步骤d)期间，通过包括有由气压差驱动的可移动体的气动激振器来移动壳体(4)，而且其特征在于，通过气动激振器的气压供应的变化来得到壳体(4)的交替移动的有效加速度(Γ)的连续增加和减少。

10.如权利要求1或2中的一项权利要求所述的方法，其特征在于，在步骤d)期间，采用范围在0.25g与2g之间、优选地约为1g的恒定间距，进行有效加速度的增加和减少。

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