CZ292433B6 - Pojistka - Google Patents

Abstract

Pojistka, zejm na pro techniku motorov²ch vozidel, s pojistkov²m prvkem (7), kter² je spojen nejm n se dv ma kontaktn mi prvky (5), p°i em toto spojen je vytvo°eno tak, e p°i p°ekro en p°edem stanoven teploty se elektrick² kontakt mezi pojistkov²m prvkem (7) a nejm n dv ma kontaktn mi prvky (5) p°eruÜ . Pojistkov² prvek (7) a/nebo kontaktn prvky (5) jsou, pokud se t²k hodnoty odporu, vytvo°eny tak, e sou asn jsou pou iteln jako bo n k pro zachycen proudu k jednomu nebo v ce d le zapojen²m spot°ebi m.\

Description

Oblast techniky

Předkládaný vynález se týká pojistky, zejména pro techniku motorových vozidel.

Dosavadní stav techniky

V technické oblasti motorových vozidel v současnosti nacházejí uplatnění především tavné pojistky, které při překročení jmenovitého proudu přeruší napájení proudem kjednomu nebo k více dále zapojeným spotřebičům, což se děje prostřednictvím roztavení tavné oblasti.

Tyto pojistky potřebují ale po relativně dlouhou dobu takovou hodnotu velikosti proudu, která leží podstatně nad jmenovitým proudem pojistky. Z tohoto důvodu musí být dále zapojené kabely odpovídajícím způsobem předimenzovány, aby se zabránilo požáru kabelů a tím také ohrožení motorového vozidla.

Kromě toho vzniká u tavných pojistek oblouk, který’ může působit rušivě. Tavení vyžaduje rovněž stínění pojistky, aby se zabránilo tomu, že kapičky roztaveného kovu vyvolají rušivé účinky.

Vzhledem k tomuto dosavadnímu stavu technik)' si předkládaný vynález klade za cíl vytvořit pojistku, zejména pro techniku motorových vozidel, u které nebude potřebné prakticky žádné předimenzování dále za pojistkou zapojených kabelů a u které bude zamezeno rušivému oblouku při přerušení proudu.

Podstata vynálezu

Předkládaný vynález řeší shora uvedený cíl prostřednictvím znaků definovaných v patentovém nároku 1.

Prostřednictvím použití spojení mezi vlastním pojistkovým prvkem nejméně dvěma kontaktními prvky, které při překročení odpovídající teploty (která leží podstatně pod teplotou tavení materiálu), podmíněné například překročením jmenovitého proudu pojistky, měkne a tímto způsobem odpojuje pojistkový prvek od kontaktních prvků, se dosahuje výhody podstatně menšího množství tepla, které je potřebné pro aktivaci pojistky. Jinými slovy pojistka reaguje již na menší překročení výkonu ve srovnání s běžným provozem. Tímto způsobem se zamezí nevýhodám tavícího procesu při vysokých teplotách.

V jednom výhodném provedení předkládaného vynálezu se spojení mezi pojistkovým prvkem a kontaktními prvky vytváří prostřednictvím pájení. Tímto způsobem se již při tavení pájky, které probíhá například při teplotách od přibližně 180 °C, dosáhne přerušení proudu prostřednictvím odpojení pojistkového prvku od kontaktních prvků. Nebezpečí vzniku oblouku, které je u známých tavných pojistek podporováno dosažením vysokých teplot tavení, v tomto případě prakticky neexistuje.

Podle jednoho dalšího provedení předkládaného vynálezu je vlastní pojistkový prvek silou předpjatého prvku usazen takovým způsobem, že nezávisle na poloze pojistky se pojistkový prvek oddálí od kontaktních prvků při tavení, popřípadě změknutí spojení mezi pojistkovým prvkem a kontaktními prvky.

-1 CZ 292433 B6

Aby při určitém, popřípadě rozdílovém, jmenovitém proudu bylo dosaženo přerušení toku proudu ke spotřebiči, může být pojistka vytvořena s přídavným žhavením. Ohřívání přitom probíhá zejména tak, že se ohřívá bezprostřední okolí spojení mezi pojistkovým prvkem a kontaktními prvky.

Ve výhodném způsobu probíhá toto ohřívání prostřednictvím vytvoření přídavného proudu skrz pojistkový prvek, popřípadě skrz jeden nebo více kontaktních prvků. Tento pro ohřev využitý proud se přiloží k proudu přiváděnému k dále za pojistkou zapojeným spotřebičům.

Pro vytvoření tohoto přídavného proudu může být spotřebič tak dimenzován, že při přímém spojení s baterií přes pojistku teoreticky vzniká nepřípustně vysoký proud. Nadbytečný proud může být potom odveden přes odpor, který je spojen s připojovacím kontaktem, popřípadě s pojistkovým prvkem. Odvedení probíhá výhodně proti zemi. Hodnota odporu, přes který protéká přídavný topný proud, určuje teplotu spojení mezi pojistkovým prvkem a kontaktními prvky při běžném provozu. Takto může být prostřednictvím této hodnoty odporu určena jmenovitý proud pojistky.

Ohřev může probíhat také tím způsobem, že se zachytí teplota spojení, popřípadě kontaktních prvků nebo pojistkového prvku a udržuje se konstantní v uzavřené regulační smyčce. Namísto 20 toho může být zachycena také teplota okolí a ohřev může být vhodným ovládáním prováděn závisle na okolní teplotě. Tímto způsobem se dosáhne toho, že jmenovitý proud pojistky je nezávislý na teplotě okolí.

Pojistka může být rovněž vytvořena tak, že hodnota odporu mezi připojovacími kontakty 25 pojistky, která je určena v podstatě pojistkovým prvkem a/nebo kontaktními prvky, je použitelná jako bočník pro zachycení proudu k jednomu nebo více dále zapojených spotřebičů. Přitom musí mít tyto prvky a spojení požadované hodnoty odporů.

V celém systému pro zajištění spotřebiče může vzniknout úbytek napětí, z něhož se určí proud 30 tekoucí ke spotřebiči a při překročení prahového proudu se nastaví aktivní přerušovací prvek pro přerušení proudu k tomuto spotřebiči.

Pojistka může být přitom vytvořena tak, že s kontaktním prvkem nebo pojistkovým prvkem je spojen řiditelný spínač, například relé nebo podobně, a v případě zjištění překročení prahového 35 proudu bude nastaven tak, že proud bude z podstatné části nebo zcela odveden, výhodně přitom proti zemi.

U tohoto příkladu provedení je za prvé zajištěno, že zjištěná nepřípustně vysoký proudu ke spotřebiči bude redukován částečně nebo zcela na nulu, a za druhé vzniká vyšší proud přes 40 pojistku, který potom vede na aktivaci této pojistky. Tímto způsobem se vytváří pojistka s velkou reakční rychlostí, která zajišťuje (obecně časově prodloužené) nevratné oddělení spotřebiče od zdroje proudu.

Namísto tohoto nastavitelného elektrického aktivačního ohřevu může být použit rovněž samo45 aktivační nebo nastavitelný žhavicí prvek jiného typu. Tím může být, například, žhavicí prvek založený na exotermní chemické reakci, který je možné aktivovat, například, buď prostřednictvím elektrického signálu, nebo aktivuje exotermní reakci od předem stanovené teploty. Například může být tento žhavicí prvek umístěn v bezprostřední blízkosti spojení mezi kontaktními prvky a pojistkovým prvkem, takže při překročení jmenovitého proudu pojistky, což vede na 50 zvýšenou teplotu, se překročí prahová teplota aktivace žhavícího prvku a aktivuje se ohřev.

Tímto způsobem může být dosažena velmi rychlá aktivace pojistky již při relativně malém překročení jmenovitého proudu.

-2CZ 292433 B6

Další výhodná provedení předkládaného vynálezu jsou definována znaky závislých patentových nároků.

Předkládaný vynález bude dále poněkud podrobněji vysvětlen prostřednictvím příkladných provedení ve spojení s odkazy na připojené výkresy.

Přehled obrázků na výkresech

Obr. 1 je schematické znázornění v řezu pojistky podle předkládaného vynálezu,

Obr. 2 je schematické znázornění pojistky podle obr. 1, která je ale rozšířena o přídavný elektrický ohřev a o aktivní přerušovací zařízení, a

Obr. 3 je schematické znázornění dalšího příkladu provedení pojistky podle vynálezu s ovladatelným aktivačním žhavení,.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 znázorněná pojistka 1 sestává v podstatě z elektricky nevodivého nosiče 3, na kterém jsou uspořádány dva elektrické kontaktní prvky 5. Tyto elektrické kontaktní prvky 5 jsou spojeny přes pojistkový prvek 7. Spojení kontaktních prvků 5 s pojistkovým prvkem 7 může být výhodně provedeno prostřednictvím pájení v kontaktních oblastech 9. Pájka pro vytvoření elektrického spojení mezi kontaktními prvky 5 a pojistkovým prvkem 7 v kontaktních oblastech 9 může být vhodným způsobem zvolena v závislosti na materiálech pro kontaktní prvky 5 a pojistkový prvek

7. Přitom může být tato pájka zvolena tak, že při předem stanovené teplotě se dosáhne teploty změknutí popřípadě teploty tavení.

Prokázalo se, že při běžném provozu obnáší, například, teplota kontaktních prvků, popřípadě pojistkového prvku, přibližně 80 °C. U běžných pájek obnáší teplota změknutí, popřípadě teplota tavení, přibližně 180 °C. Pokud bude ke spotřebiči přes pojistku 1 přiváděný proud E větší než předem stanovená hodnota, pak teplota vystoupá nakonec až na teplotu změknutí, popřípadě teplotu tavení, načež se přeruší kontakt mezi pojistkovým prvkem 7 a kontaktními prvky 5 a tudíž se přeruší i tok proudu ke spotřebiči.

U příkladu provedení, který je znázorněn na obr. 1, je pojistkový prvek 7 na jeho straně přivrácené ke kontaktním prvkům tlačen předpjatým prvkem 11, kterým je například šroubovitá pružina, který je svým druhým koncem opřen o k němu přivrácenou stranu nosiče 3. Prostřednictvím předpětí tohoto předpjatého prvku 11 může být dosaženo toho, že po dosažení teploty měknutí, popřípadě teploty tavení, pájky se pojistkový prvek 7 bezpečně a trvale oddálí od kontaktních prvků 5. Samozřejmě, že pojistka 1 může zahrnovat zde blíže neznázoměné pouzdro, takže pojistkový prvek 7 může být po aktivací pojistky přitlačen proti vnitřní stěně tohoto pouzdra a může být fixován v této poloze.

Namísto spájení kontaktních prvků 5 s pojistkovým prvkem 7 mohou být samozřejmě zvolena rovněž jiná spojení, která v závislosti na teplotě prvku, popřípadě spojení, zajišťují uvolnění tohoto spojení při překročení prahové hodnoty.

Obr. 2 znázorňuje pojistku podle obr. 1, přičemž tato pojistka je přídavně žhavena.

Pro žhavení může být samozřejmě použito každého vhodného zdroje tepla, například externího odporového žhavení nebo žhavení založeného na exotermní chemické reakci.

-3 CZ 292433 B6

U příkladu provedení, který je znázorněn na obr. 2, bylo ale zvoleno jednoduché a cenově velmi výhodně realizovatelné žhavení prostřednictvím přídavného proudu přes pojistku J. K. tomu je kontaktní prvek 5, který se nachází na výstupní straně, spojen s odporem ]_3. který odvádí určitý žhavicí proud Ih k zemi. Tento přídavný žhavicí proud I^, který je přídavně k proudu L vedenému 5 ke spotřebiči veden skrz pojistku 1, způsobuje přídavné oteplení kontaktních prvků 5, popřípadě pojistkového prvku 7, a kontaktních oblastí 9. Hodnota tohoto odporu 13 je zvolena tak, že napětí zde blíže neznázoměné baterie, které je přiloženo na vstupní kontaktní prvek 5, který se nachází na vstupní straně, není ovlivněno vůbec nebo pouze nepodstatně, takže rovněž na výstupní straně pojistky je bez zatížení spotřebičem k dispozici prakticky napětí na prázdno to baterie.

Dále je hodnota odporu 13 volena podle toho, aby vznikal žhavicí proud 1^, který v případě běžného provozu má za následek předem stanovenou teplotu kontaktních prvků 5, popřípadě pojistkového prvku 7, a tím také kontaktních oblastí 9. Čím blíže leží tato teplota u teploty 15 měknutí, popřípadě teploty tavení, pájky, popřípadě spojovacího prostředku, tím menší bude jmenovitý proud pojistky L Tímto způsobem je pouze prostřednictvím volby odporu 13 možné, s jednou a tou samou pojistkou realizovat různé jmenovité proudy. Přitom vzniká rovněž možnost vytvořit tento odpor jako měnitelný nebo natavitelný, takže v závislosti na určitých okolnostech může být měněn jmenovitý proud této pojistky h

U příkladu provedení, který je znázorněn na obr. 2, je k odporu 13 paralelně připojen sériový obvod sestávající z řiditelného spínače 15 a odporu 17. Odpor 17 může být popřípadě také vynechán, když elektrická spojení mezi příslušným kontaktním prvkem 5 a zemí, popřípadě kostrou řiditelného spínače 15, umožňují proud nakrátko, popřípadě řiditelný spínač již má 25 odpovídající vnitřní odpor.

Řiditelný spínač 15 je nastavitelný z vyhodnocovací a řídicí jednotky 19. Tato vyhodnocovací a řídicí jednotka 13 je spojena odpovídajícími vstupy s kontaktními prvky 5, takže tímto způsobem může být zjišťován úbytek napětí na pojistce L Pokud je pojistka 1 vytvořena tak, že 30 prostřednictvím vhodné volby materiálů a geometrie kontaktních prvků 5, pojistkového prvku 7 a rovněž spojení v kontaktních oblastech 9 má vhodnou hodnotu odporu pro bočník, pak může být z úbytku napětí detekovaného na pojistce 1 zjišťován proud L tekoucí ke spotřebiči. V této souvislosti stojí za povšimnutí, že proud lg na výstupu pojistky 1 prakticky není zkreslen měřením napětí.

Vyhodnocovací a řídicí jednotka 19 je vytvořena tak, že trvale nebo v předem stanovených časových intervalech zjišťuje proud lg tekoucí ke spotřebiči a při překročení předem stanovenéprahového hodnoty nastaví řiditelný spínač 15 do uzavřeného stavu. Okamžitě po uzavření spínače 15 se proud I₂, detekovaný jako nepřípustně veliký, drasticky zredukuje, každopádně na 40 hodnotu pod prahovou hodnotou. Prostřednictvím volby odporu 17 tak, že aktivační žhavicí proud lha, který teče přes spínač 15 ohřeje pojistku 1 tak, že dojde k aktivaci, je dosaženo té výhody, že spotřebič je bezpečně a trvale odpojen od zdroje proudu.

U příkladu provedení, který je znázorněn na obr. 2, je takto zajištěno, že okamžitě po překročení 45 prahové hodnoty pro proud I₂ se tento proud drasticky zredukuje a tudíž se spotřebič prakticky oddělí od zdroje proudu, a že po určité době proběhne mechanické nevratné přerušení elektrického vedení mezi zdrojem proudu a spotřebičem. Tímto způsobem nyní již kabely mezi výstupem pojistky 1 a dále za ní zapojeným spotřebičem nemusí byt odpovídajícím způsobem předimenzovány, jako to bylo potřebné dříve u běžných tavných pojistek.

Samozřejmě že na obr. 2 znázorněná možnost použití řiditelného spínače může být realizována rovněž tehdy, když není upraveno žádné přídavné žhavení pojistky při běžném provozu přes odpor 13.

-4CZ 292433 B6

Přídavně může být rovněž v proudovém obvodu ke spotřebiči upraven řiditelný spínač, který přerušuje proud po zjištění nepřípustně vysoké hodnoty. Tento spínač může být obzvláště potřebné vytvořit tehdy, když spotřebič má takovou impedanci, že se při uzavření spínače pro vytvoření aktivačního žhavicího proudu proud ke spotřebiči nezredukuje na přípustnou (minimální) hodnotu.

Uspořádání řiditelného spínače v proudovém obvodu ke spotřebiči se nabízí rovněž v těch případech, ve kterých se aktivuje vnější žhavení pro oddělení pojistkového prvku od kontaktních prvků po zjištění nepřípustně vysoké hodnoty proudu ke spotřebiči.

V příkladu provedení, který je znázorněn na obr. 3, není upraveno žádné přídavné žhavení pro dosažení předem stanovené teploty při běžném provozu.

Ve vybráních v kontaktních prvcích jsou v bezprostřední blízkosti spojovacích nebo kontaktních oblastí 9 upraveny aktivační žhavicí prvky 2J. Tyto prvky jsou nastavitelné z vyhodnocovací a řídicí jednotky 19, zejména tehdy, když vyhodnocovací a řídicí jednotka 19 zjistí nepřípustně vysoký proud lg tekoucí skrz pojistku. Takto může být zajištěna rychlá aktivace pojistky také tehdy, když přechodové odpory kontaktních oblastí 9 a tudíž s nimi spojené tepelné ztrátové výkony jsou relativně malé.

Další možností je, že aktivační žhavicí prvky 21 jsou vytvořeny také jako samo-aktivační. Například může být použito materiálu, který při překročení předem stanovené aktivační teploty spustí exotermní reakci, čímž se rychle vytvoří množství tepla potřebné pro aktivaci pojistky L

Oproti příkladu provedení, který je znázorněn na obr. 2, není ale u příkladu provedení podle obr. 3 zajištěno přerušení, popřípadě zmenšení, proudu 1 bezprostředně po nastavení aktivačních žhavicích prvků 21. protože nejprve musí být vytvořeno potřebné množství tepla pro aktivaci pojistky.

Claims (12)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Pojistka, zejména pro techniku motorových vozidel, s pojistkovým prvkem (7), který je spojen nejméně se dvěma kontaktními prvky (5), přičemž toto spojení je vytvořeno tak, že při překročení předem stanovené teploty se elektrický’ kontakt mezi pojistkovým prvkem (7) a nejméně dvěma kontaktními prvky (5) přeruší, vyznačující se tím, že pojistkový prvek (7) a/nebo kontaktní prvky (5) jsou, pokud se týká hodnoty odporu, vytvořeny tak, že současně jsou použitelné jako bočník pro zachycení proudu k jednomu nebo více dále zapojeným spotřebičům.
2. 2. Pojistka podle nároku 1,vyznačující se tím, že spojení je uzpůsobeno tak, že má předem stanovený elektrický přechodový odpor, který vede na oteplení spojení v závislosti na velikosti proudu protékajícího přes pojistku.
3. 3. Pojistka podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že spojení je vytvořeno prostřednictvím spájení pojistkového prvku (7) s kontaktními prvky (5).
4. 4. Pojistka podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že pojistkový prvek (7) je předpjatý silou předpjatého prvku (11), přičemž tato síla působí ve směru oddělujícím kontaktní prvky (5) a pojistkový prvek (7).

   -5CZ 292433 B6
5. 5. Pojistka podle jednoho z předcházejících nároků, vy z n a č uj í c í se t í m , že kontaktní prvky (5) a/nebo pojistkový prvek (7) jsou přídavně žhaveny, výhodně v bezprostředním okolí kontaktních oblastí (9).
6. 6. Pojistka podle nároku 5, vyznačující se tím, že přídavné žhavení probíhá prostřednictvím vytvoření přídavného žhavicího proudu (I_h) přes pojistkový prvek (
7. 7) a/nebo kontaktní prvky (5).

   ío 7. Pojistka podle nároku 6, vyznačující se tím, že jeden nebo více z nejméně dvou kontaktních prvků (5) nebo pojistkového prvku (7) jsou spojeny s odporem (13), přes který je odváděn přídavný žhavicí proud (I_h), výhodně k zemi.
8. 8. Pojistka podle jednoho z nároků 4 až 7, vyznačující se tím, že pro vytvoření 15 pojistek s předem stanoveným jmenovitým proudem probíhá přídavné žhavení tak, že spojení mezi kontaktními prvky (5) a pojistkovým prvkem (7) mají odpovídající předem stanovenou teplotu.
9. 9. Pojistka podle nároku 8, vyznačující se tím, že přídavné žhavení probíhá 20 řiditelně nebo regulovaně pro dosažení teploty spojení mezi kontaktními prvky (5) a pojistkovým prvkem (7), která je nezávislá na teplotě okolí.
10. 10. Pojistka podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že je upraven jeden nebo více řiditelných spínačů (15), které po provedeném nastavení před tepelným

    25 uvolněním spojení mezi kontaktními prvky (5) a pojistkovým prvkem (7) zredukují nebo přeruší proud (I_a) protékající přes pojistku (1) ke spotřebiči.
11. 11. Pojistka podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že je upraven samostatně se aktivující nebo nastavitelný aktivační žhavicí prvek, kteiý po aktivaci

    30 nebo nastavení oteplí spojení mezi pojistkovým prvkem (7) a kontaktními prvky (5) tak silně, že se toto spojení uvolní.
12. 12. Pojistka podle nároku 11, vyznačující se tím, že aktivační žhavicí prvek je vytvořen jako elektricky žhavitelný prvek nebo prvek žhavitelný prostřednictvím exotermní