DE10041782A1 - Leistungsschaltungsunterbrecher unter Verwendung einer temperaturempfindlichen Sicherung - Google Patents

Abstract

Ein Leistungsschaltungsunterbrecher weist ein Gehäuse, ein Sicherungselement, das in dem Gehäuse plaziert ist, und eine temperaturempfindliche Sicherung, die an dem Sicherungselement angebracht ist, auf. Das Sicherungselement weist von beiden Enden verlaufende Steckanschlüsse auf, die durch Verbindungsanschlüsse aufgenommen werden, die mit einer externen Schaltung verbunden sind. Die temperaturempfindliche Sicherung weist eine Durchbrenntemperatur geringer als jene des Sicherungselementes auf. Der Leistungsschaltungsunterbrecher weist auch Transistoren auf, die mit der temperaturempfindlichen Sicherung verbunden sind. Ein Zünder ist unterhalb des Sicherungselementes in dem Gehäuse plaziert, und einer der Transistoren ist mit dem Zünder verbunden. Die temperaturempfindliche Sicherung brennt durch, wenn ein übermäßiger Strom durch das Sicherungselement fließt, und einer der Transistoren, der mit dem Zünder verbunden ist, wird auf ein Durchbrennen der temperaturempfindlichen Sicherung hin eingeschaltet. Ein Gas wird auf ein Einschalten des Transistors hin von dem Zünder ausgestoßen, wodurch die Steckanschlüsse des Sicherungselementes von den Verbindungsanschlüssen getrennt werden.

Description

Die vorliegende Patentanmeldung beansprucht den Nutzen aus der früheren japanischen Patentanmeldung Nr. H11-237956, eingereicht am 25. August 1999, deren Offenbarung hierin unter Bezugnahme vollständig eingeschlossen ist.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1.Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft einen Leistungsschaltungsunterbrecher, der eine Energiequellenschaltung durch Trennen eines Sicherungselementes von der Schaltung augenblicklich unterbrechen kann, indem von einem Gasdruck eines Zünders Gebrauch gemacht wird.

2. Beschreibung des verwandten Sachstandes

Fig. 1 veranschaulicht eine herkömmliche Sicherung 61, die verwendet wird, um eine Hochstromschaltung zu unterbrechen. Die Sicherung X51 schließt ein Gehäuse 62, das aus einem synthetischen Harz hergestellt ist, ein Sicherungselement 63, das aus einem leitfähigen Metall hergestellt ist und in dem Gehäuse 62 untergebracht ist, und eine Abdeckung 64 zum Abdecken der oberen Öffnung des Gehäuses 62 ein.

Das Sicherungselement 63 umfasst einen Basiskörper 65, der in eine inverse U-Form gebogen ist, ein Paar von Buchsenanschlussstücken 66, die aus beiden Enden des Basiskörpers 65 verlaufen, und ein Zinnsubstrat (d. h. einen Wärmespeicher), der auf der oberen Fläche des Basiskörpers 65 plaziert ist. Jedes Buchsenanschlussstück ist mit einem elastischen Kontaktstück 68 kombiniert, das separat von der Basisplatte 63 positioniert ist. Das Buchsenanschlussstück 66 und das elastische Kontaktstück 68 bilden einen Buchsenanschluss, um einen Steckeranschluss eines Sicherungskastens oder dergleichen (nicht gezeigt) aufzunehmen. Der Steckeranschluss wird von der unteren Öffnung 69 eingeführt und kommt mit dem elastischen Kontaktstück 68 des Buchsenanschlusses in Kontakt.

Der Basiskörper 65 weist auch ein Paar von Stoppern 70 auf, die monolithisch mit dem Basiskörper 65 gebildet sind. Jeder Stopper 70 erfasst die Schulter der inneren Wand des Gehäuses 62, wodurch verhindert wird, dass das Sicherungselement 63 aus dem Gehäuse 62 herauskommt. Der Basiskörper 65 des Sicherungselements 63 brennt durch, wenn eine übermäßige Menge elektrischen Stroms durch es hindurchfließt. Das Durchbrennen eines Sicherungselements 63 führt dazu, dass die Energiequellenschaltung abgeschaltet wird.

Fig. 2 ist ein Graph, der die Unterbrechungscharakteristika der in Fig. 1 gezeigten herkömmlichen Sicherung 61 zeigt. Die horizontale Achse bezeichnet einen elektrischen Strom, und die vertikale Achse bezeichnet eine Durchbrennzeit T, die in einem logarithmischen Maßstab angezeigt ist.

Wenn ein elektrischer Strom, der durch die Sicherung 61 fließt, zunimmt, nimmt die Durchbrennzeit T der Sicherung 61 entlang einer quadratischen Kurve ab. Die Durchbrennzeit T wird sehr lang in einem niedrigen Bereich eines übermäßigen Stromes.

In dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel ist die Sicherung 61 so ausgelegt, dass der elektrische Strom durch sie in der normalen Verwendung 60 Amp beträgt, die ungefähr 50% des dimensionierten Stromes sind. Wenn der übermäßige Strom klein ist, d. h. wenn ein elektrischer Strom von 70 Amp oder 80 Amp durch die Sicherung 61 fließt, dann brennt die Sicherung 61 für eine lange Zeit nicht durch, wie durch den Kreis A in Fig. 2 gezeigt, obwohl einige Fehler in der Schaltung auftreten.

Dies bedeutet, dass es für eine herkömmliche Sicherung 61 schwierig ist, die Schaltung augenblicklich zu unterbrechen, wenn die Größe eines übermäßigen Stroms klein ist, weil das Sicherungselement nicht sofort durchbrennt. Der gleiche Effekt trifft auf eine Situation zu, in welcher ein unterbrochener Kurzschlussstrom, wie etwa ein seltener Kurzschluss auftritt. Wie in noch einer anderen Situation, steigt, wenn ein Kurzschluss in einer Lastschaltung aufgetreten ist, die Temperatur des Sicherungselementes 63 trotz des Überstromes nicht auf die Durchbrenntemperatur an. Dies verhindert es auch, dass das Sicherungselement 63 unmittelbar durchbrennt.

Um diese Probleme zu überwinden, wurde ein in Fig. 3 gezeigter Leistungsschaltungsunterbrecher 76 vorgeschlagen. Der Leistungsschaltungsunterbrecher 76 nach dem Stand der Technik erfasst einen Überstrom elektrisch und schaltet die Schaltung erzwungenermaßen mittels eines Zünddrucks des Zünders ab.

Der Schaltungsunterbrecher 76 weist ein Paar von Anschlüssen 77 und 78 auf, wobei jeder eine Multikontaktpunkt-Feder 80 aufweist. Ein leitfähiger Schaft 79 ist in einer gleitenden Weise in Kontakt mit den Multikontaktpunkt-Federn 80. Ein Zünder 81 ist hinter einer der Multikontaktpunkt-Federn 80 des Anschlusses 78 plaziert.

Die Basis des Schaftes 79 ist an einem Betriebsschaft 82 gesichert, der mit einer Torsionsfeder 83 ausgestattet ist. Der Zünder 81 ist mit einem gassprengenden Mittel gefüllt, und eine Heizeinrichtung ist in ihm plaziert. Die Heizeinrichtung ist mit einer Leitung 84 verbunden. Sowohl der Schaft 79 als auch der Betriebsschaft 62 sind in einer gleitenden Weise in dem Gehäuse 85 plaziert.

Die Anschlüsse 77 und 78 sind elektrisch mit dem Schaft 79 über die Multikontaktpunkt-Feder 80 verbunden. Wenn ein übermäßiger Strom durch die Anschlüsse 77 und 78 fließt, erfasst der Sensor (nicht gezeigt) die Änderung und veranlasst einen elektrischen Strom dazu, durch die Leitung 84 zu der Heizeinrichtung zu fließen. Die Heizeinrichtung heizt das gassprengende Mittel, und der Schaft 79 wird zu der getrennten Position hin unter einem Gasdruck des Zünders geschoben, wie in Fig. 2B gezeigt. Die elektrische Leitfähigkeit zwischen den Anschlüssen 77 und 78 wird nun abgeschaltet. Der Schaft 79 wird an einem Zurückkehren zu der ursprünglichen Position gehindert, weil die Torsionsfeder 83 einen Stopper 86 zwingt, nach außen vorzustehen und die Kante des Gehäuses 85 zu erfassen.

Jedoch besteht ein Problem in dem Leistungsschaltungsunterbrecher 76 darin, dass der Zünder 81 nicht zu aktivieren ist, wenn die Menge eines übermäßigen Stroms unterhalb des minimalen erfassbaren Stroms des Sensors ist, wie in der herkömmlichen Sicherung 81, die in Fig. 1 gezeigt ist. Diese Situation tritt oft auf, beispielsweise wenn ein seltener Kurzschluss passiert, ein Kurzschluss in der Lastschaltung auftritt oder kein übermäßiger Strom durch die Anschlüsse 77 und 78 fließt. In diesen Fällen kann die Energiequellenschaltung nicht geeignet unterbrochen werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung ist ersonnen worden, um diese Probleme nach dem Stand der Technik zu überwinden, und es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Leistungsschaltungsunterbrecher bereitzustellen, der die Energiequellenschaltung unterbrechen kann, ohne auch unter einer geringen Menge eines übermäßigen Stromes fehlzugehen. Der Leistungsschaltungsunterbrecher arbeitet auch zuverlässig, wenn ein Kurzschluss in der Lastschaltung auftritt.

Um die Aufgabe zu lösen, weist ein Leistungsschaltungsunterbrecher gemäß der Erfindung ein Gehäuse, ein Sicherungselement, das in dem Gehäuse plaziert ist, und eine temperaturempfindliche Sicherung, die an dem Sicherungselement angebracht ist, auf. Der Leistungsschaltungsunterbrecher weist auch Schalteinrichtungen, die mit der temperaturempfindlichen Sicherung verbunden sind, und einen Zünder, der mit den Schalteinrichtungen verbunden ist, auf. Das Sicherungselement weist ein Paar von Steckanschlüssen auf, die in Verbindungsanschlüssen aufgenommen werden, die mit einer externen Schaltung verbunden sind.

Vorzugsweise ist die Schalteinrichtung ein Transistor. Der Zünder ist mit einem gassprengenden Mittel gefüllt, und eine Heizeinrichtung ist in dem gassprengenden Mittel plaziert. Der Transistor ist mit der Heizeinrichtung verbunden.

Wenn ein übermäßiger Strom durch das Sicherungselement aufgrund eines Kurzschlusses fließt, der in einer Lastschaltung aufgetreten ist, erhöht sich die Temperatur des Sicherungselements, aber noch unterhalb der Durchbrenn- Temperatur des Sicherungselementes. Die temperaturempfindliche Sicherung, die an diesem Sicherungselement angebracht ist, ist empfindlich auf eine Änderung in der Temperatur des Sicherungselements, und sie schmilzt in Reaktion auf eine kleine Erhöhung der Temperatur durch. Das Durchbrennen der temperaturempfindlichen Sicherung veranlasst den Transistor sofort dazu, einzuschalten, und die Heizeinrichtung wird elektrisch verbunden. Das gassprengende Mittel wird erwärmt, und ein Gasdruck veranlasst die Steckanschlüsse des Sicherungselements dazu, von dem Verbindungsanschluss losgelöst zu werden, wodurch die Energiequellenschaltung abgeschaltet wird.

Vorzugsweise ist eine Schaltungsplatine, auf welcher die Schaltungseinrichtung enthalten ist, in dem Gehäuse eingebaut. Die geschmolzene temperaturempfindliche Sicherung wird einfach durch eine neue ersetzt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen offensichtlich werden.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer Hochstromsicherung nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 einen Graphen der Durchbrennzeit der herkömmlichen in Fig. 1 gezeigten Sicherung als eine Funktion des elektrischen Stroms, der durch sie fließt;

Fig. 3 einen weiteren Typ eines herkömmlichen Leistungsschaltungsunterbrechers, in welchem Fig. 3A den Unterbrecher mit den mit den Anschlüssen verbundenen Betriebsschaft zeigt, und

Fig. 3B den Unterbrecher mit den von den Anschlüssen bei der Unterbrechung der Energiequellenschaltung getrennten Betriebsschaft zeigt;

Fig. 4 eine Querschnittsansicht eines Leistungsschaltungsunterbrechers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 den inneren Aufbau des in Fig. 4 gezeigten Leistungsschaltungsunterbrechers in einer perspektivischen Ansicht;

Fig. 6 eine ebene Querschnittsansicht, die den internen Aufbau des in Fig. 4 gezeigten Leistungsschaltungsunterbrechers zeigt;

Fig. 7 eine teilweise zerlegte, perspektivische Ansicht des Leistungsschaltungsunterbrechers bei der Unterbrechung der Energiequellenschaltung; und

Fig. 8 ein Schaltungsdiagramm des in Fig. 4 gezeigten Leistungsschaltungsunterbrechers.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung wird nun im Detail in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben werden.

Fig. 4 bis 7 veranschaulichen einen Leistungsschaltungsunterbrecher 91 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Der Leistungsschaltungsunterbrecher 91 weist ein Hochstromsicherungselement 92 und eine temperaturempfindliche Sicherung 93, die an dem Sicherungselement 92 angebracht ist, auf. Die temperaturempfindliche Sicherung 93 ist mit Transistoren 94 und 95 (gezeigt in Fig. 8) verbunden, die auf eine Schaltungsplatine 100 geladen sind und als Schalteinrichtungen funktionieren. Der Leistungsschaltungsunterbrecher 91 weist auch einen Zünder 96 auf, der mit einem gassprengenden Mittel 101 gefüllt ist. Eine Heizeinrichtung 97 ist in dem gassprengenden Mittel 101 innerhalb des Zünders 96 plaziert. Der Transistor 95 ist mit der Heizeinrichtung 97 des Zünders 96 verbunden.

Das Sicherungselement 92 umfasst eine Basisbrücke 98, die durch einen Halter 105 gestützt wird und horizontal über den Halter 105 verläuft. Der Halter 105 ist beispielsweise aus einem isolierenden Harz hergestellt. Das Sicherungselement 92 weist ein Paar von Steckanschlüssen 107 auf, die von beiden Enden der Basisbrücke 98 innerhalb des Halters 105 verlaufen.

Die temperaturempfindliche Sicherung 93 ist ein dünnes und kleines zylindrisches Stück und ist an der oberen Fläche der Basisbrücke 98 des Sicherungselements 92 angebracht, um so senkrecht zu der longitudinalen Achse der Basisbrücke 98 zu liegen. Beide Enden der temperaturempfindlichen Sicherung 93 sind mit Leitungen 99 verbunden. Die Leitungen 99 sind auf die Schaltungsplatine 100 gelötet und mit den Transistoren 94 und 95 über eine gedruckte Schaltung (nicht gezeigt) verbunden.

Die temperaturempfindliche Sicherung 93 ist aus einer Legierung, wie etwa In-Sn (Indium-Zinn) mit geeigneten Zusammensetzungen hergestellt, so dass eine gewünschte Durchbrenntemperatur in dem Bereich von 120°C bis 180°C erreicht werden kann. Die Energiequellenschaltung, die das Hochstromsicherungselement 92 einschließt, ist so ausgelegt, dass in dem normalen Gebrauch ungefähr 50% des dimensionierten Stroms durch das Sicherungselement 92 fließen. In dem normalen Betrieb wird die Temperatur des Sicherungselements 92 bei ungefähr 100°C gehalten.

Wenn ein Kurzschluss in einer Lastschaltung 101 (siehe Fig. 8) auftritt und eine übermäßige Menge eines Stroms fließt, erhöht sich die Temperatur des Sicherungselements 92 auf 120°C oder höher, was dazu führt, dass die temperaturempfindliche Sicherung 93 durchbrennt. Das Durchbrennen der temperaturempfindlichen Sicherung 93 führt dazu, dass der Transistor 95 einschaltet, und die Heizeinrichtung 97 des Zünders 96 wird elektrisch verbunden. Dann wird das gassprengende Mittel 101 (Fig. 4) erwärmt, und ein Gas wird von dem Zünder ausgestoßen. Der Gasdruck zwingt die Steckanschlüsse 107 des Sicherungselements 92 dazu, aus den Verbindungsanschlüssen 102 herauszukommen, und folglich wird die Energiequellenschaltung 103 (Fig. 8) abgeschaltet.

Die temperaturempfindliche Sicherung ist viel empfindlicher auf eine Änderung in einer Temperatur als das Sicherungselement 12. Während die temperaturempfindliche Sicherung zu schmelzen beginnt und durchbrennt, wenn die Temperatur des Sicherungselements 92 120°C erreicht, schmilzt das Sicherungselement 92 bei jener Temperatur überhaupt nicht. Da die vorliegende Erfindung darauf abzielt, eine augenblickliche Abschaltung der Energieschaltung bei einer niedrigeren Temperatur bei einem kleinen Betrag eines übermäßigen Stromes zu garantieren, muss die temperaturempfindliche Sicherung 93 aus einem Material hergestellt werden, das in einer kurzen Zeit in einem niedrigeren Temperaturbereich schmelzen kann, beispielsweise in dem Bereich zwischen 120°C bis 180°C.

Ein Gehäuse 104 ist aus einem synthetischen Harz hergestellt. Eine interne Wand 111 ist innerhalb des Gehäuses 104 bereitgestellt, um den Zünder 96 zu stützen. Flexible Einrichtungen 106 sind auf der inneren Fläche des Gehäuses 104 gebildet. Der Halter 105, der das Sicherungselement 92 stützt, wird durch die Lanzen 106 zurückgehalten, und die Steckanschlüsse 107 des Sicherungselements 92 werden in den Verbindungsanschlüssen 102 in der Verbindungsaufnahmekammer 108 aufgenommen. Um genauer zu sein, weist jeder Verbindungsanschluss 102 ein Paar von oberen elastischen Röhren 109 und ein Paar von unteren elastischen Röhren 109' auf. Der Steckanschluss 107 wird in die oberen elastischen Röhren 109 des zugehörigen Verbindungsanschlusses 102 eingeführt. Ein flexibler Stopper 110 ist hinter den unteren Röhren jedes Verbindungsanschlusses 102 bereitgestellt, und der Verbindungsanschluss 102 wird durch den Stopper 110 in die Schulter der äußeren Fläche der inneren Wand 111 in die Lücke 112 eingehakt. Die untere Röhre 109' jedes Verbindungsanschlusses 102 nimmt einen Stecker 114 einer Verteilerschiene 113 auf (Fig. 5).

Der Zünder 96 ist in der inneren Wand 111 und unter dem Halter 115 innerhalb des Gehäuses 104 plaziert. Die Heizeinrichtung 97 des Zünders 96 ist mit Leitungsanschlüssen 115 für eine externe Verbindung verbunden, wie in Fig. 3 gezeigt. Die obere Öffnung des Gehäuses 104 ist mit einer Abdeckung 116 abgedeckt, die an dem Gehäuse 104 durch Stopper 117 gesichert ist.

Wie in Fig. 2 gezeigt, weist das Sicherungselement 92 eine Basisbrücke 98 auf, die ein Streifen ist, der horizontal verläuft, wobei Beine abwärts von beiden Enden davon verlaufen. Die Basisbrücke 98 weist breite Wände 118 an der Unterseite der Beine auf. Die breiten Wände 118 sind mit den Steckanschlüssen 107 verbunden. Ein schmelzbares Metall 119 ist nahe der Mitte der Basisbrücke 98 positioniert, und eine temperaturempfindliche Sicherung 93 ist an der Basisbrücke 98 durch beispielsweise Löten neben das schmelzbare Metall 119 gesichert. Alternativ kann ein Spanner an der Basisbrücke 98 eingerichtet sein, um das temperaturempfindliche Element 93 gegen die Basisbrücke 98 zu spannen.

Die detaillierten Aufbauten des Gehäuses, des Sicherungselements und der Verbindungsanschlüsse selbst sind in einer anhängigen US-Patentanmeldung Serien-Nr. 09/498,650 offenbart, eingereicht am 7. Februar 2000, unter dem Titel "Power Circuit Breaker", die dem gemeinsamen Anmelder zugeordnet ist. Diese Elemente, die in der USSN 09/498,650 offenbart sind, sind hierin unter Bezugnahme eingeschlossen.

In dem Gehäuse 104 ist eine Schaltungsplatine 100 neben der inneren Wand 111 so plaziert, senkrecht zu den Verbindungsanschlüssen 104 zu liegen, wie in Fig. 6 veranschaulicht. Verschiedene elektronische Komponenten, einschließlich eines Widerstands 120 und Transistoren 94 und 95, sind auf der Schaltungsplatine 100 befestigt. Die Schaltungsplatine 100 wird in Führungsschlitze 121 geführt, wie in Fig. 6 gezeigt. Wenn die Schaltungsplatine 100 in das Gehäuse 104 eingebaut wird, werden die Seitenkanten der Schaltungsplatine 100 einfach in die Führungsschlitze 121 eingeführt.

Die Leitungen 99, die von beiden Enden der temperaturempfindlichen Sicherung 33 verlaufen, sind mit der Schaltungsplatine 100 verbunden. Um genauer zu sein, sind die Leitungen 99 mit der temperaturempfindlichen Sicherung 93 über Verbinder 122 in einer lösbaren Weise verbunden. Die Leitungen 99 haben spulenförmige Abschnitte 123, um eine ausreichende Länge zu garantieren, wie in Fig. 7 gezeigt. Wenn der Zünder in Reaktion auf einen übermäßigen Strom aktiviert wird, wird das Sicherungselement 92 aufgrund eines Gasdruckes aus dem Verbindungsanschluss herausgestoßen. Die spulenförmigen Abschnitte 123 der Leitungen 99 halten das Sicherungselement 92 von einer ungewünschten Trennung ab.

Ein Paar von Verbindern 124 ist an beiden Seiten der Schaltungsplatine 100 zum Zweck eines Verbindens dünner Steckeranschlüsse 125 angebracht, die sich von den Verteilerschienen 113 zu der Schaltungsplatine 100 erheben, wie in Fig. 5 gezeigt. Die Verteilerschienen 113 sind außerhalb des Gehäuses 104 gelegen und führen dem Leistungsschaltungsunterbrecher 91 Energie von der Energiequelle zu. Die Verteilerschienen 113 weisen auch breite Steckeranschlüsse 114 auf, die durch die unteren Röhren 109' der Verbindungsanschlüsse 102 in dem Gehäuse 104 aufgenommen werden. Um die dünnen Steckeranschlüsse 125 und die breiten Steckeranschlüsse 114 in das Gehäuse 104 zu lassen, sind ein Paar von engen Löchern (nicht gezeigt) und ein Paar von Schlitzen (nicht gezeigt) an der Unterseite des Gehäuses 104 gebildet.

Fig. 8 ist ein Schaltungsdiagramm des Leistungsschaltungsunterbrechers 91. Eine elektrische Hauptschaltung (d. h. eine Energiequellenschaltung) 103 ist mit der Energiequelle 126 an einem Ende verbunden. Eine temperaturempfindliche Sicherung 93 und ein Widerstand 120, die eine Widerstandsschaltung 127 bilden, sind in Reihe mit der Energiequellenschaltung 103 verbunden. Eine Hochstromsicherung (d. h. ein Sicherungselement) 92 ist auch mit der Energiequellenschaltung 103 parallel zu der Widerstandsschaltung 127 verbunden. Das andere Ende des Sicherungselements 92 ist mit der Last 101 verbunden.

Der Widerstand 120 ist mit dem zweiten Transistor 95 über den ersten Transistor 94 verbunden. Mit anderen Worten, ist die Transistorschaltung 127 mit der Basis des ersten Transistors 92 verbunden, und der Kollektor des ersten Transistors 94 ist mit der Basis des zweiten Transistors 95 verbunden. Der Kollektor des ersten Transistors 92 ist auch mit der Heizeinrichtung 97 des Zünders 96 (Fig. 4) über einen Widerstand 129 verbunden, die eine weitere Widerstandsschaltung 128 bilden. Das andere Ende der Heizeinrichtung 97, die eine Heizeinrichtungsschaltung 130 bildet, ist mit dem Kollektor des zweiten Transistors 95 verbunden.

Durch Verwenden zweier Transistoren 94 und 95 wird der Ausgang von dem ersten Transistor 94 durch den zweiten Transistor 95 weiter verstärkt. Zusätzlich sind die AN/AUS- Operationen der ersten und zweiten Transistoren 94 und 95 umgekehrt.

In dem normalen Betrieb ist der erste Transistor 94 EIN, während der zweite Transistor 95 AUS ist. Dementsprechend ist die Heizeinrichtung 97 in dem AUS-Modus. Wenn ein Kurzschluss in der Lastschaltung 101 aufgetreten ist und ein übermäßiger Strom durch das Sicherungselement 92 fließt, dann erhöht sich die Temperatur des Sicherungselementes 92 auf 120°C oder höher. Die Erhöhung in der Temperatur führt dazu, dass die temperaturempfindliche Sicherung 93 durchbrennt. Auf ein Durchbrennen hin wird der erste Transistor 92 ausgeschaltet, und der zweite Transistor wird eingeschaltet. Die Heizeinrichtung 97 ist elektrisch verbunden, und der Zünder 96 wird gefeuert, wie in Fig. 7 gezeigt.

Das Sicherungselement 92 wird zusammen mit dem Halter 105 und den Steckanschlüssen 107 durch den Gasdruck des Zünders 96 augenblicklich aus den Verbindungsanschlüssen 102 herausgeschoben, und folglich wird die elektrische Hauptschaltung 103 (Fig. 8) abgeschaltet. Die temperaturempfindliche Sicherung 93 ist noch an dem Sicherungselement 92 angebracht, wobei die spulenförmigen Abschnitte 123 der Leitungen 99 gestreckt sind.

Die geschmolzene temperaturempfindliche Sicherung 93 wird leicht durch eine neue ersetzt, indem die Sicherung 93 einfach von den Verbindern 122 getrennt wird. Dann wird der Halter 105 in die korrekte Position zurückgebracht, indem die Steckanschlüsse des Sicherungselements 92 in die Verbindungsanschlüsse 102 eingeführt werden.

Auf diese Weise wird die Energiequellenschaltung in einer sehr kurzen Zeit auch dann abgeschaltet, wenn ein übermäßiger Betrag eines elektrischen Stromes zu klein ist, um das Sicherungselement 92 zu unterbrechen. Diese Anordnung ist besonders wirksam, wenn ein seltener Kurzschluss oder ein hoher transienter Strom auftritt.

Es wird verstanden, dass der Leistungsschaltungsunterbrecher 91 der vorliegenden Erfindung wirksam als eine Sicherheitseinrichtung in einer derartigen Situation funktioniert, in der die Energiequellenschaltung wahrscheinlicherweise aufgrund eines Überstroms außerhalb des normalen Pegels, aber noch unterhalb des dimensionierten Pegels, durchbrennt.

Anders als ein herkömmlicher Leistungsschaltungsunterbrecher, der eine lange Zeit benötigt, um die Schaltung in einem geringeren Bereich eines übermäßigen Stromes zu unterbrechen, kann der Leistungsschaltungsunterbrecher der vorliegenden Erfindung den Strom schnell und zuverlässig unterbrechen, auch wenn die Temperaturerhöhung aufgrund einer Stromzunahme unzureichend ist. Eine derartige Situation tritt auf, wenn ein transienter Strom erzeugt wird oder ein Kurzschluss in der Lastschaltung aufgetreten ist. Wenn ein elektrischer Strom über dem normalen Pegel, aber noch unter dem dimensionierten Pegel kontinuierlich ohne ein Durchbrennen des Sicherungselements fließt, wird die Energiequellenschaltung wahrscheinlich durchbrennen.

Der Leistungsschaltungsunterbrecher der vorliegenden Erfindung weist eine überlegene Wirkung gegenüber einer herkömmlichen Sicherung oder eines Unterbrechers auf, weil die temperaturempfindliche Sicherung zuverlässig in Abhängigkeit einer kleinen Temperaturerhöhung des Sicherungselementes durchbrennt. Die Schalteinrichtungen, wie etwa Transistoren, werden auf ein Durchbrennen hin eingeschaltet, und der Zünder wird betätigt. Das Sicherungselement wird durch einen Gasdruck augenblicklich von der Schaltang getrennt, und dementsprechend wird die Energiequellenschaltung abgeschaltet.

Ein Durchbrenn-Signal wird den Transistoren aufgrund des Durchbrennens der temperaturempfindlichen Sicherung hin zugeführt und durch die Transistoren verstärkt. Das verstärkte Signal betätigt den Zünder zuverlässig.

Eine Schaltungsplatine, auf welcher die Transistoren befestigt sind, ist in dem Gehäuse plaziert und in einer einzigen Einheit zusammengebaut. Dementsprechend werden die Verbindungsanschlüsse und die Schaltungsplatine mit einer externen Schaltung, wie etwa Verteilerschienen, gleichzeitig verbunden. Der Schaltungsunterbrecher, der die Schaltungsplatine in einer einzigen Einheit zusammengebaut aufweist, weist einen hohen kommerziellen Wert auf.

Es sollte bemerkt werden, dass neben jenen bereits oben erwähnten viele Modifikationen und Variationen durchgeführt werden können, ohne von der Neuheit und den vorteilhaften Merkmalen der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Derartige Modifikationen sind auch in dem Umfang der Erfindung eingeschlossen, die durch die angehängten Ansprüche definiert ist.

Beispielsweise kann die Schaltungsplatine 100 zum Betätigen des Zünders außerhalb des Gehäuses 104 plaziert werden, um die gesamte Einheit kompakt zu machen. In diesem Fall kann die Schaltungsplatine 100 gemeinsam unter einer Vielzahl von Sicherungselementen 92 verwendet werden.

Ein zylindrischer Vorsprung (nicht gezeigt) kann in dem Halter 105 bereitgestellt werden. In diesem Fall kann eine Vertiefung in der internen Wand 111 gebildet werden, so dass der Vorsprung des Halters 105 in die Vertiefung oberhalb des Zünders 96 passt.

Der Gasdruck des Zünders 96 wird größer als die Summierung der Haltekraft der Lanzen 106 und der Reibungskraft zwischen den Steckanschlüssen 107 und den Verbindungsanschlüssen 102 eingestellt. Jedoch können die Lanzen 106 so ausgelegt werden, dass der Halter 105 gestoppt und gehalten wird, nachdem die Steckanschlüsse 107 des Sicherungselements 92 von den Verbindungsanschlüssen 102 getrennt sind. In diesem Fall wird der Gasdruck des Zünders 96 nur größer als die Reibungskraft zwischen den Steckanschlüssen 107 und den Verbindungsanschlüssen 102 eingestellt.

Die Enden des Sicherungselementes 92 können tiefer in die Einführungslöcher 132 eingeführt werden (Fig. 1). Der Zünder 96 kann in die inneren Wände 111 geschoben und durch sie fixiert werden.

Claims (7)

1. Leistungsschaltungsunterbrecher, umfassend:
ein Gehäuse;
ein Sicherungselement, das Steckanschlüsse aufweist und in dem Gehäuse plaziert ist;
eine temperaturempfindliche Sicherung, die an dem Sicherungselement angebracht ist und eine Durchbrenntemperatur geringer als eine Durchbrenntemperatur des Sicherungselementes aufweist;
Schalteinrichtungen, die mit der temperaturempfindlichen Sicherung verbunden sind;
einen Zünder, der mit den Schalteinrichtungen verbunden ist und nahe bei dem Sicherungselement innerhalb des Gehäuses plaziert ist; und
Verbindungsanschlüsse, um die Steckanschlüsse des Sicherungselements aufzunehmen, und die mit einer externen Schaltung verbunden sind.

2. Leistungsschaltungsunterbrecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zünder mit einem gassprengenden Mittel gefüllt ist und eine Heizeinrichtung innerhalb von ihm aufweist; und die Schalteinrichtungen Transistoren sind, wobei einer der Transistoren mit der Heizeinrichtung verbunden ist.

3. Leistungsschaltungsunterbrecher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die temperaturempfindliche Sicherung durchbrennt, wenn ein übermäßiger Strom durch das Sicherungselement fließt, und der eine der Transistoren, der mit der Heizeinrichtung verbunden ist, auf das Durchbrennen der temperaturempfindlichen Sicherung hin eingeschaltet wird.

4. Leistungsschaltungsunterbrecher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die temperaturempfindliche Sicherung eine Durchbrenntemperatur in dem Bereich zwischen 120°C bis 180°C aufweist.

5. Leistungsschaltungsunterbrecher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung auf ein Einschalten des einen der Transistoren hineingeschaltet wird, und ein Gas von dem Zünder zu dem Sicherungselement hin ausgestoßen wird, um die Steckanschlüsse von den Verbindungsanschlüssen zu trennen.

6. Leistungsschaltungsunterbrecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtungen auf einer Schaltungsplatine befestigt sind und die Schaltungsplatine in dem Gehäuse plaziert ist.

7. Leistungsschaltungsunterbrecher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungseinrichtungen Transistoren sind, wobei einer der Transistoren mit dem Zünder verbunden ist.