CN112289660A - 填充石英砂的有机物型直流温度熔断器及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种填充石英砂的有机物型直流温度熔断器及其工作方法，其特征在于：外壳为导电壳体，第一引脚与外壳的一侧相固定并构成电气连接，第二引脚一端通过星形触片与外壳构成电气连接，另一端穿过固定在外壳另一侧的绝缘封装体与外壳构成固定连接；外壳内还设置有圆筒状第一石英砂腔体和套筒状或套钉状的第二石英砂腔体；压缩弹簧的两端分别通过第一铜片和第二铜片以压缩状态设置在热敏药丸与第一石英砂腔体之间，使热敏药丸与外壳端部紧贴；解扣弹簧以压缩状态一端使星形触片与第一石英砂腔体紧贴，另一端紧贴绝缘封装体；第二石英砂腔体设置在解扣弹簧的外部或内部；可应用于直流高电压大电流场合，有效熄灭直流电弧，分断可靠性高。
Description
技术领域
本发明属于熔断器技术领域，尤其涉及一种填充石英砂的有机物型直流温度熔断器及其工作方法。
背景技术
电源应用需求直流化，电压、电流等级不断提高，对温度熔断器的分断性能要求越来越高，尤其是直流电流因无自然过零点，电弧难以熄灭，灭弧问题亟待解决，因此有机物型温度熔断器的分断可靠性和安全性能日益受到关注。
专利CN111247613A公开了一种目前常见的有机物型温度熔断器，其对温度熔断器的结构及其各器件的材料进行了详细的阐述，但没有涉及到灭弧措施；专利206806279U公开了一种带有防爆层的有机物型温度熔断器，防爆层由灭弧材料构成，设置在壳体内壁，其目的在于防止温度熔断器保险丝熔断后发生爆炸，并非起灭弧作用。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷和不足，本发明提出了一种填充石英砂的有机物型直流温度熔断器及其工作方法的方案，可应用于直流高电压大电流场合，直流电弧可有效熄灭，提高温度熔断器的分断可靠性。
本发明具体采用以下技术方案：
一种填充石英砂的有机物型直流温度熔断器，其特征在于，包括：第一引脚、第二引脚、外壳、压缩弹簧、解扣弹簧、第一铜片、第二铜片、星形触片、热敏药丸、绝缘封装体、第一石英砂腔体和第二石英砂腔体；
所述外壳为导电壳体，所述第一引脚与外壳的一侧相固定并构成电气连接，所述第二引脚的一端通过星形触片与外壳构成电气连接，另一端穿过固定在外壳另一侧的绝缘封装体与外壳构成固定连接；
所述外壳内还设置有第一石英砂腔体和第二石英砂腔体；所述压缩弹簧的两端分别通过第一铜片和第二铜片以压缩状态设置在热敏药丸与第一石英砂腔体之间，使所述热敏药丸与外壳端部紧贴；所述解扣弹簧以压缩状态一端使星形触片与第一石英砂腔体紧贴，另一端紧贴绝缘封装体；所述第二石英砂腔体设置在解扣弹簧的外部或内部；所述第二引脚穿过解扣弹簧和第二石英砂腔体并顶在星形触片上。
优选地，所述第一石英砂腔体和第二石英砂腔体包括石英砂容器和填充于石英砂容器内的石英砂；所述石英砂容器的内外表面覆盖有助熔剂。
优选地，所述助熔剂的熔点高于热敏药丸的熔化温度。
优选地，所述解扣弹簧的刚度小于压缩弹簧。
优选地，所述第一石英砂腔体为圆筒状，所述第二石英砂腔体为套筒状，设置在解扣弹簧的外部或内部；所述解扣弹簧设置在绝缘封装体和星形触片之间。
优选地，所述第二石英砂腔体为套钉状，其钉头一侧与星形触片紧贴，其套筒一侧套在解扣弹簧内部；所述解扣弹簧设置在绝缘封装体和第二石英砂腔体之间，使第二石英砂腔体将星形触片与第一石英砂腔体紧贴。
优选地，所述绝缘封装体包括封堵外壳一端开口的陶瓷套管以及覆盖在陶瓷套管端部外侧使之与第二引脚相固定的环氧树脂。
以及根据以上优选填充石英砂的有机物型直流温度熔断器的工作方法，其特征在于：当环境温度达到热敏药丸熔化温度时，热敏药丸开始熔化；压缩弹簧首先释放预压缩量，当药丸进一步熔化时，解扣弹簧受力减小也开始释放预压缩量，推动星形触片运动，使得第二引脚与星形触片的接触点分离出现断口产生电弧；
电弧高温首先使第二石英砂腔体表面的助熔剂易气化、膨胀，促进第二石英砂腔体熔化，置于第二石英砂腔体内的石英砂涌向断口，抑制断口间电弧通道的维持，促使直流电弧熄灭；
若电弧燃烧仍旧无法熄灭，则星形触片被烧穿后，电弧直接作用于第一石英砂腔体，使其熔化，其内部的石英砂往断口流动，再次促进直流电弧熄灭，使电路断开。
相较于现有技术，本发明及其优选方案具有以下有益效果：可应用于直流高电压大电流场合，当温度熔断器星形触片和第二引脚分离后，其断口产生电弧，第二引脚外围的第二石英砂容器表面助熔剂易气化、膨胀，促进第二石英砂容器熔化，此时置于容器内部的石英砂可以涌向断口，抑制断口间电弧通道的维持，促进直流电弧熄灭；当电弧燃烧十分剧烈无法完全熄灭，置于星形触片与第二铜片间的第一石英砂容器即可发挥作用。由于星形触片较薄易被电弧烧蚀，待其被穿透后，电弧直接作用于第一石英砂容器，容器在助熔剂作用下迅速熔化，其内部石英砂往断口流动，再次促进直流电弧熄灭；二者共同作用使温度熔断器有效分断，具有很强的实用性和广阔的应用前景。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：
图1为本发明实施例1整体构造剖视示意图；
图2为本发明实施例1热敏药丸熔化后整体构造剖视示意图；
图3为本发明实施例2整体构造剖视示意图；
图4为本发明实施例2热敏药丸熔化后整体构造剖视示意图；
图5为本发明实施例3整体构造剖视示意图；
图6为本发明实施例3热敏药丸熔化后整体构造剖视示意图；
图7为本发明实施例1的第二石英砂腔体构造示意图；
图8为本发明实施例2的第二石英砂腔体构造示意图；
图9为本发明实施例3的第二石英砂腔体构造示意图；
图中：1为第一引脚，2为外壳，3为热敏药丸，4为第一铜片，5为压缩弹簧，6为第二铜片，7为第一石英砂容器，8为助熔剂，9为石英砂，10为星形触片，11为第二石英砂容器，12为解扣弹簧，13为陶瓷套管，14为环氧树脂，15为第二引脚。
具体实施方式
为让本专利的特征和优点能更明显易懂，下文特举3个实施例，作详细说明如下：
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“ 底”、“内”、“外”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，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。
图1为本发明实施例1的填充石英砂的有机物型直流温度熔断器的结构示意图。如图1所示，填充石英砂的有机物型直流温度熔断器包括第一引脚1、外壳2、热敏药丸3、第一铜片4、压缩弹簧5、第二铜片6、第一石英砂容器7、助熔剂8、石英砂9、星形触片10、第二石英砂容器11、解扣弹簧12、陶瓷套管13、环氧树脂14、第二引脚15。
其中，外壳2为导电壳体，整体呈类似子弹或胶囊的形状，与第一引脚1相连，电流通过第一引脚1、外壳2、星形触片10流向第二引脚15；热敏药丸3是一种对温度敏感的固体绝缘有机物，其置于外壳2的右侧；压缩弹簧5预压缩后，其左端通过第二铜片6与第一石英砂容器7相连，右端通过第一铜片4与热敏药丸3相接；第一石英砂容器7内部填充石英砂9外表面涂覆助熔剂8，并置于第二铜片6与星形触片10中间；解扣弹簧12预压缩后，左侧连接陶瓷套管13，右侧连接星形触片10，其与压缩弹簧5相互作用维持温度熔断器内部受力平衡，但其弹簧刚度需小于压缩弹簧5；第二石英砂容器11为套筒状，内部填充石英砂9、内外表面均涂覆助熔剂8，置于解扣弹簧12中间并套住第二引脚15的右侧部分，且其左侧端部接触陶瓷套管13，右侧端部接触星形触片10；陶瓷套管13包裹第二引脚15的中间部分，并固定于外壳2的左侧端部；环氧树脂14置于陶瓷套管的左侧并将其与第二引脚15固定封装。如图2所示，当环境温度达到热敏药丸3熔化温度时，热敏药丸开始熔化，压缩弹簧5首先释放预压缩量，当药丸进一步熔化时，解扣弹簧12受力减小也开始释放预压缩量，推动星形触片10往右运动，使得第二引脚15右端与星形触片10左侧接触点分离出现断口产生电弧，而第二石英砂容器11保持不动，电弧高温首先使第二引脚15外围第二石英砂容器11表面的助熔剂8易气化、膨胀，促进第二石英砂容器11熔化，因此置于容器内部的石英砂9涌向断口，抑制断口间电弧通道的维持，促进直流电弧熄灭；若电弧燃烧十分剧烈无法完全熄灭，此时置于星形触片10与第二铜片6间的第一石英砂容器7即可发挥作用。由于星形触片10较薄易被电弧烧蚀，待其被穿透后，电弧直接作用于第一石英砂容器7，容器在助熔剂8的作用下迅速熔化，其内部石英砂9往断口流动，再次促进直流电弧熄灭；二者共同作用断开电路。
图3为本发明实施例2的填充石英砂的有机物型直流温度熔断器结构示意图。如图3所示，填充石英砂的有机物型直流温度熔断器包括第一引脚1、外壳2、热敏药丸3、第一铜片4、压缩弹簧5、第二铜片6、第一石英砂容器7、助熔剂8、石英砂9、星形触片10、第二石英砂容器11、解扣弹簧12、陶瓷套管13、环氧树脂14、第二引脚15。其特征在于，外壳2为导电壳体，与第一引脚1相连，电流通过第一引脚1、外壳2、星形触片10流向第二引脚15；热敏药丸3是一种对温度敏感的固体绝缘有机物，其置于外壳2的右侧；压缩弹簧5预压缩后，其左端通过第二铜片6与第一石英砂容器7相连，右端通过第一铜片4与热敏药丸3相接；第一石英砂容器7内部填充石英砂9外表面涂覆助熔剂8，并置于第二铜片6与星形触片10中间；解扣弹簧12预压缩后，左侧连接陶瓷套管13，右侧连接第二石英砂容器11，其与压缩弹簧5相互作用维持温度熔断器内部受力平衡，但其弹簧刚度需小于压缩弹簧5；第二石英砂容器11为套钉状，内部填充石英砂9、内外表面均涂覆助熔剂8，且其左侧小圆柱钻入解扣弹簧12中与陶瓷套管13接触，右侧大圆柱顶住解扣弹簧12右侧端部与星形触片10接触，整体上套住第二引脚15的右侧部分；陶瓷套管13包裹第二引脚15的中间部分，并固定于外壳2的左侧端部；环氧树脂14置于陶瓷套管的左侧并将其与第二引脚15固定封装。如图4所示，当环境温度达到热敏药丸3熔化温度时，热敏药丸开始熔化，压缩弹簧5首先释放预压缩量，当药丸进一步熔化时，解扣弹簧12受力减小也开始释放预压缩量，推动星形触片10与第二石英砂容器11一起往右运动，使得第二引脚15右端与星形触片10左侧接触点分离出现断口产生电弧，电弧高温首先使第二引脚15外围第二石英砂容器11表面的助熔剂8易气化、膨胀，促进第二石英砂容器11熔化，因此置于容器内部的石英砂9涌向断口，抑制断口间电弧通道的维持，促进直流电弧熄灭；若电弧燃烧十分剧烈无法完全熄灭，此时置于星形触片10与第二铜片6间的第一石英砂容器7即可发挥作用。由于星形触片10较薄易被电弧烧蚀，待其被穿透后，电弧直接作用于第一石英砂容器7，容器在助熔剂8的作用下迅速熔化，其内部石英砂9往断口流动，再次促进直流电弧熄灭；二者共同作用断开电路。
图5为本发明实施例3的填充石英砂的有机物型直流温度熔断器结构示意图。如图5所示，填充石英砂的有机物型直流温度熔断器包括第一引脚1、外壳2、热敏药丸3、第一铜片4、压缩弹簧5、第二铜片6、第一石英砂容器7、助熔剂8、石英砂9、星形触片10、第二石英砂容器11、解扣弹簧12、陶瓷套管13、环氧树脂14、第二引脚15。其特征在于，外壳2为导电壳体，与第一引脚1相连，电流通过第一引脚1、外壳2、星形触片10流向第二引脚15；热敏药丸3是一种对温度敏感的固体绝缘有机物，其置于外壳2的右侧；压缩弹簧5预压缩后，其左端通过第二铜片6与第一石英砂容器7相连，右端通过第一铜片4与热敏药丸3相接；第一石英砂容器7内部填充石英砂9外表面涂覆助熔剂8，并置于第二铜片6与星形触片10中间；解扣弹簧12预压缩后，左侧连接陶瓷套管13，右侧连接星形触片10，其与压缩弹簧5相互作用维持温度熔断器内部受力平衡，但其弹簧刚度需小于压缩弹簧5；第二石英砂容器11为套筒状，内部填充石英砂9、内外表面均涂覆助熔剂8，并置于陶瓷套管13与星形触片10中间，包裹解扣弹簧12和第二引脚15的右侧部分；陶瓷套管13包裹第二引脚15的中间部分，并固定于外壳2的左侧端部；环氧树脂14置于陶瓷套管的左侧并将其与第二引脚15固定封装。如图6所示，当环境温度达到热敏药丸3熔化温度时，热敏药丸开始熔化，压缩弹簧5首先释放预压缩量，当药丸进一步熔化时，解扣弹簧12受力减小也开始释放预压缩量，推动星形触片10往右运动，使得第二引脚15右端与星形触片10左侧接触点分离出现断口产生电弧，而第二石英砂容器11保持不动，电弧高温首先使第二引脚15外围第二石英砂容器11表面的助熔剂8易气化、膨胀，促进第二石英砂容器11熔化，因此置于容器内部的石英砂9涌向断口，抑制断口间电弧通道的维持，促进直流电弧熄灭；若电弧燃烧十分剧烈无法完全熄灭，此时置于星形触片10与第二铜片6间的第一石英砂容器7即可发挥作用。由于星形触片10较薄易被电弧烧蚀，待其被穿透后，电弧直接作用于第一石英砂容器7，容器在助熔剂8的作用下迅速熔化，其内部石英砂9往断口流动，再次促进直流电弧熄灭；二者共同作用断开电路。
图7为实施例1中填充石英砂的套筒状第二石英砂腔体构造示意图；图8为实施例2中填充石英砂的套钉状第二石英砂腔体构造示意图；图9为实施例3中填充石英砂的套筒状第二石英砂腔体构造示意图。
本发明在实施时，当温度熔断器星形触片和第二引脚分离后，其断口产生电弧，第二引脚外围的第二石英砂容器表面助熔剂易气化、膨胀，促进第二石英砂容器熔化，此时置于容器内部的石英砂可以涌向断口，抑制断口间电弧通道的维持，促进直流电弧熄灭；当电弧燃烧十分剧烈无法完全熄灭，置于星形触片与第二铜片间的第一石英砂容器即可发挥作用。由于星形触片较薄易被电弧烧蚀，待其被穿透后，电弧直接作用于第一石英砂容器，容器在助熔剂作用下迅速熔化，其内部石英砂往断口流动，再次促进直流电弧熄灭；二者共同作用使温度熔断器有效分断。该结构大大提升了温度熔断器的分断可靠性，拓宽了其应用条件，具有广阔的应用前景。
上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。
专利不局限于上述最佳实施方式，任何人在本专利的启示下都可以得出其它各种形式的填充石英砂的有机物型直流温度熔断器及其工作方法，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利的涵盖范围。
Claims (8)
1.一种填充石英砂的有机物型直流温度熔断器，其特征在于，包括：第一引脚、第二引脚、外壳、压缩弹簧、解扣弹簧、第一铜片、第二铜片、星形触片、热敏药丸、绝缘封装体、第一石英砂腔体和第二石英砂腔体；
所述外壳为导电壳体，所述第一引脚与外壳的一侧相固定并构成电气连接，所述第二引脚的一端通过星形触片与外壳构成电气连接，另一端穿过固定在外壳另一侧的绝缘封装体与外壳构成固定连接；
所述外壳内还设置有第一石英砂腔体和第二石英砂腔体；所述压缩弹簧的两端分别通过第一铜片和第二铜片以压缩状态设置在热敏药丸与第一石英砂腔体之间，使所述热敏药丸与外壳端部紧贴；所述解扣弹簧以压缩状态一端使星形触片与第一石英砂腔体紧贴，另一端紧贴绝缘封装体；所述第二石英砂腔体设置在解扣弹簧的外部或内部；所述第二引脚穿过解扣弹簧和第二石英砂腔体并顶在星形触片上。
2.根据权利要求1所述的填充石英砂的有机物型直流温度熔断器，其特征在于：所述第一石英砂腔体和第二石英砂腔体包括石英砂容器和填充于石英砂容器内的石英砂；所述石英砂容器的内外表面覆盖有助熔剂。
3.根据权利要求2所述的填充石英砂的有机物型直流温度熔断器，其特征在于：所述助熔剂的熔点高于热敏药丸的熔化温度。
4.根据权利要求3所述的填充石英砂的有机物型直流温度熔断器，其特征在于：所述解扣弹簧的刚度小于压缩弹簧。
5.根据权利要求1-4其中任一所述的填充石英砂的有机物型直流温度熔断器，其特征在于：所述第一石英砂腔体为圆筒状，所述第二石英砂腔体为套筒状；所述解扣弹簧设置在绝缘封装体和星形触片之间。
6.根据权利要求1-4其中任一所述的填充石英砂的有机物型直流温度熔断器，其特征在于：所述第二石英砂腔体为套钉状，其钉头一侧与星形触片紧贴，其套筒一侧套在解扣弹簧内部；所述解扣弹簧设置在绝缘封装体和第二石英砂腔体之间，使第二石英砂腔体将星形触片与第一石英砂腔体紧贴。
7.根据权利要求1所述的填充石英砂的有机物型直流温度熔断器，其特征在于：所述绝缘封装体包括封堵外壳一端开口的陶瓷套管以及覆盖在陶瓷套管端部外侧使之与第二引脚相固定的环氧树脂。
8.根据权利要求4的填充石英砂的有机物型直流温度熔断器的工作方法，其特征在于：当环境温度达到热敏药丸熔化温度时，热敏药丸开始熔化；压缩弹簧首先释放预压缩量，当药丸进一步熔化时，解扣弹簧受力减小也开始释放预压缩量，推动星形触片运动，使得第二引脚与星形触片的接触点分离出现断口产生电弧；
电弧高温首先使第二石英砂腔体表面的助熔剂易气化、膨胀，促进第二石英砂腔体熔化，置于第二石英砂腔体内的石英砂涌向断口，抑制断口间电弧通道的维持，促使直流电弧熄灭；
若电弧燃烧仍旧无法熄灭，则星形触片被烧穿后，电弧直接作用于第一石英砂腔体，使其熔化，其内部的石英砂往断口流动，再次促进直流电弧熄灭，使电路断开。
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- 2020-12-16 CN CN202011485834.8A patent/CN112289660B/zh active Active
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| 韩小燕;: "开关电气设备中电弧的形成和灭弧探讨", 矿业装备, no. 03, 10 June 2019 (2019-06-10) * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112289660B (zh) | 2024-06-25 |
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