CN108364838B - 一种可重复使用的保险丝 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可重复使用的保险丝，包括壳体，壳体的两端均设有导电端盖，壳体内设有横流管和活塞组件；横流管两端分别与壳体两端的导电端盖连接构成封闭管道，管道内填充有液态金属，液态金属连通壳体两端的导电端盖；活塞组件包括活塞管与可沿活塞管滑动的活塞，活塞管的第一端通过毛细管与横流管连通，活塞管的第二端与设于壳体上的通孔连接。工作时，液态金属相当于导线，连通壳体两端的导电端盖。发生故障时，电流增大，产生高热量，毛细管中的气压增加，活塞向外滑动，抽吸管道内的液态金属，使两端的导电端盖断开连通，即保险丝断开。故障排除后，将活塞推回到活塞管底部，使液态金属回流到横流管中，恢复导通，实现重复使用。

Description

一种可重复使用的保险丝

技术领域

本发明涉及保险丝技术领域，具体涉及一种可重复使用的保险丝。

背景技术

保险丝是广泛应用于电路、电子元件、电器设备中的一种过载保护结构，由于应用条件的差别，保险丝的原理、结构和设计存在很大差异，但相同的是，多数的保险丝为一次性结构，使用过后就成为废弃物。尽管相比多数的电子废弃物，保险丝只是一个很小的结构，但目前国内尚未有任何关于保险丝的回收机制，但因其用途广、用量大，废弃后对资源的浪费和环境的影响不容忽视。

市场上的现有的可恢复保险丝主要是高分子自恢复保险丝，它主要由聚合物树脂基体及掺入其中的导电粒子组成，通过电流带来的温升效应改变基体的晶状结构实现保护作用，通过线路断开后基体冷却重结晶恢复原有的晶状结构实现保险丝的自恢复，是一种正温度系数过流保护元件，同时也可视为一种直热式、阶跃型的热敏电阻。目前，高分子自恢复保险丝主要应用于电子电路板材原件的设计以及小功率电子设备的短路和过载保护，而对于普通家用电路及中/大功率用电器，目前使用的都是熔断型的一次性保险丝。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种可重复使用的保险丝，其结构简单，可靠性高，且可回收性好。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种可重复使用的保险丝，包括壳体，所述壳体的两端均设有导电端盖，且所述壳体内设有横流管和活塞组件；所述横流管的两端分别与所述壳体两端的导电端盖连接构成封闭管道，且所述管道内填充有液态金属，所述液态金属用于连通所述壳体两端的导电端盖；所述活塞组件包括活塞管与可沿所述活塞管滑动的活塞，所述活塞管的第一端通过毛细管与所述横流管连通，所述壳体上设有通孔，所述活塞管的第二端与所述通孔连接。

其中，所述活塞组件还包括限位环，所述限位环设于所述活塞管的第二端，并与所述活塞管同轴设置，用于限制所述活塞滑动。

其中，所述管道内填充的液态金属的体积大于所述管道体积的2/3。

其中，所述活塞管的体积大于所述管道内填充的述液态金属体积的1/2。

其中，所述毛细管与封闭管道内均填充有惰性保护气体。

其中，所述毛细管的长度大于2mm。

其中，所述活塞管与活塞均由绝缘材料制成。

其中，所述活塞管与所述壳体为一体结构。

其中，所述活塞管为设于所述壳体上的腔体。

其中，所述液态金属为低熔点金属单质及合金。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明提供一种可重复使用的保险丝，正常通流时，液态金属相当于一截导线，连通壳体两端的导电端盖。发生故障时，流过液态金属的电流增大，瞬间产生高热量，使得毛细管中的气压迅速增加，推动活塞管内的活塞向外滑动，对管道内的液态金属产生抽吸作用，当吸入活塞管中的液态金属达到一定量时，壳体两端的导电端盖断开连通，即保险丝断开。故障排除后，将活塞推回到活塞管底部，使活塞管内的液态金属流回到横流管中，即恢复导通。其结构简单，可靠性高，且可重复使用。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。

图1为本发明一种可重复使用的保险丝的结构示意图；

附图标记说明

1-导电端盖；2-壳体；3-活塞；4-限位环；5-毛细管；6-活塞管；7-横流管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，为本实施例提供的一种可重复使用保险丝，包括壳体2，壳体2的两端均设有导电端盖1，且壳体2内设有横流管7和活塞组件；横流管7的两端分别与壳体2两端的导电端盖1连接构成封闭管道，且管道内填充有液态金属，液态金属用于连通壳体2两端的导电端盖1；活塞组件包括活塞管6与可沿活塞管6滑动的活塞3，活塞管6的第一端通过毛细管5与横流管7连通，壳体2上设有通孔，活塞管6的第二端与通孔连接。

本实施例中，横流管7位于壳体2内的下部，活塞组件位于横流管7的上方，且活塞管6垂直于壳体2设置，即活塞管6与横流管7相互垂直设置。

本实施例中，毛细管5与封闭管道内均填充有惰性保护气体。例如，氩气、氦气，也可以填充空气。

本实施例中，壳体2的形状可以是圆形或方形，其材质可以为石英玻璃、陶瓷、SMC复合材料等。

本实施例中，导电端盖1的结构可以为凸台结构、帽结构，其材质可以是除铝、铝合金之外的金属材料，如铜、不锈钢等。

进一步的，活塞组件还包括限位环4，限位环4设于活塞管6的第二端，并与活塞管6同轴设置，用于限制活塞3滑动。优选的，限位环4的尺寸以大于活塞管6的横截面尺寸为宜，便于安装，其材质可以是金属、也可以是非金属。

进一步的，活塞组件还包括活塞杆，活塞杆的第一端与活塞3连接，活塞杆的第二端穿过限位环4，并通过壳体2上的通孔伸出壳体2。方便进行复位。

下面通过具体的工作过程，进一步详细的描述。

正常通流时，管道内的液态金属的作用相当于一截导线，连通壳体2两端的导电端盖1通。电流流过液态金属所产生的热量通过导电端盖1快速散发到周围环境中，管道内气压波动很小。当故障发生时，瞬时高电流流过液态金属，管道内产生瞬间高热量，使得毛细管5中的气压迅速增加，推动活塞管6内的活塞3向外滑动，对管道内的液态金属产生抽吸作用，当吸入活塞管6中的液态金属达到一定量时，壳体2两端的导电端盖1断开连通，即保险丝断开。故障排除后，将活塞3推回到活塞管6底部，使活塞管6内的液态金属流回到横流管7中，即恢复导通。

进一步的，为了壳体2两端的导电端盖1能够良好的连通，管道内填充的液态金属的体积大于管道体积的2/3。

进一步的，为了使管道中的液态金属与导电端盖1断开连接，活塞管6的体积大于管道内填充的液态金属体积的1/2。

需要说明的是，本实施例并不具体限定活塞管的尺寸，活塞管的具体尺寸取决于横流管的最大装液量，横流管的最大装液量越大，对应的活塞管的尺寸也越大。本领域技术人员可根据实际情况改变活塞管的尺寸大小。

进一步的，毛细管5的长度大于2mm，避免液态金属自发的从管道中流入活塞管6。

进一步的，毛细管5与横流管7的形状可以是圆形、方形、多边形及其他异型结构。

本实施例中，毛细通道尺寸为Φ0.5mm×3mm。根据实验室测试的结果，该参数条件下的保险丝适用的电流等级，8～12A之间。

需要说明的是，本实施例并不具体限定毛细管与横流管的尺寸，其具体尺寸取决于保险丝的使用电流值。本领域技术人员可根据实际电路的电流等级，对毛细管与横流管的尺寸进行调整，以适应不同的电流等级。

进一步的，活塞管6与活塞3均由绝缘材料制成。本实施例中，活塞管6具体可由有机玻璃、SMC复合材料或G10复合材料制成；活塞3为轻质绝缘体。

进一步的，活塞管6与壳体2为一体结构。具体的，活塞管6可以直接在壳体2上加工，也可以加工后再与壳体2配合安装。本实施例中，活塞管6为设于壳体2上的腔体。

本实施例中，液态金属为低熔点金属单质及合金。例如，镓、镓铟合金、镓铟锡合金、镓铟锡锌合金、铋铟锡合金等。

进一步的，液态金属在装入横流管7之前，要进行去氧化处理，以保证其良好的流动性。优选地，液态金属去氧化处理采用酸性或碱性溶液，如HCL溶液、NaOH溶液。

进一步的，液态金属的灌入及整体封装过程在氩气的保护氛围中完成。

本实施例提供一种可重复使用的保险丝，正常通流时，液态金属相当于一截导线，连通壳体两端的导电端盖。发生故障时，电流增大，瞬间产生高热量，使得毛细管中的气压迅速增加，推动活塞向外滑动，对管道内的液态金属产生抽吸作用，当吸入活塞管中的液态金属达到一定量时，壳体两端的导电端盖断开连通，即保险丝断开。故障排除后，将活塞推回到活塞管底部，使活塞管内的液态金属流回到横流管中，即恢复导通。其结构简单，可靠性高，且可重复使用。

液态金属常温下以液体形式存在，具备液态物质良好的流动性，能够根据需要呈现不同的形状，但不同于一般液态物质，液态金属的密度、表面张力很大，在不施加外力或改变环境条件的情况下，很难流入到较细小的结构中。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可重复使用的保险丝，其特征在于，包括壳体，所述壳体的两端均设有导电端盖，且所述壳体内设有横流管和活塞组件；所述横流管的两端分别与所述壳体两端的导电端盖连接构成封闭管道，且所述管道内填充有液态金属，所述液态金属用于连通所述壳体两端的导电端盖；所述活塞组件包括限位环、活塞管与可沿所述活塞管滑动的活塞，所述活塞管的第一端通过毛细管与所述横流管连通，所述壳体上设有通孔，所述活塞管的第二端与所述通孔连接，所述限位环设于所述活塞管的第二端，并与所述活塞管同轴设置，用于限制所述活塞滑动。

2.根据权利要求1所述的保险丝，其特征在于，所述管道内填充的液态金属的体积大于所述管道体积的2/3。

3.根据权利要求2所述的保险丝，其特征在于，所述活塞管的体积大于所述管道内填充的所述液态金属体积的1/2。

4.根据权利要求1所述的保险丝，其特征在于，所述毛细管与封闭管道内均填充有惰性保护气体。

5.根据权利要求4所述的保险丝，其特征在于，所述毛细管的长度大于2mm。

6.根据权利要求1所述的保险丝，其特征在于，所述活塞管与活塞均由绝缘材料制成。

7.根据权利要求1所述的保险丝，其特征在于，所述活塞管与所述壳体为一体结构。

8.根据权利要求7所述的保险丝，其特征在于，所述活塞管为设于所述壳体上的腔体。

9.根据权利要求1-8任一项所述的保险丝，其特征在于，所述液态金属为低熔点金属单质或合金。