-
Die
Erfindung betrifft eine elektrische Schmelzsicherung und ein Herstellungsverfahren hierfür.
-
Bei
einer elektrischen Schmelzsicherung handelt es sich um eine Überstromschutzeinrichtung, die
einen Stromkreis bei zu hoher Stromstärke aufgrund thermischer
Wirkung des Stroms unterbricht. Sie umfasst in der Regel einen Schmelzleiter,
welcher bei Normalbetrieb den elektrischen Strom durch die Schmelzsicherung
leitet. Wenn der Stromwert eine bestimmte Schwelle überschreitet,
wird aufgrund der thermischen Wirkung des Stroms der Schmelzleiter
durchtrennt. Hierbei kann der Schmelzleiter schmelzen. Alternativ
kann das Material des Schmelzleiters mit dem Umgebungsmaterial derart
reagieren, dass ein elektrisch nicht leitender Stoff entsteht.
-
Der
Schmelzleiter ist üblicherweise in einem Gehäuse
der Schmelzsicherung angeordnet und so von äußeren
Einflüssen geschützt. Eine derartige Schmelzsicherung
wird beispielsweise in
DE 02121303
A1 offenbart. Diese weist einen Schmelzleiter auf, welcher
aus Aluminium gebildet und in Quarzsand eingebettet in einem Gehäuse
angeordnet ist.
-
Herkömmlicherweise
weisen Schmelzsicherungen Gehäuse aus Keramik oder Glas
auf. Keramik und Glas sind jedoch schwer, teuer in der Herstellung
und nachträglich mechanisch nur äußerst schwer
zu bearbeiten. Es gibt Versuche, Schmelzsicherungen mit Gehäusen
aus Kunststoff herzustellen. Dabei werden jedoch hohe Materialdicken
benötigt, um dem hohen Druck beim Auslösen der Schmelzsicherung
standzuhalten, was zu vergleichsweise großen Schmelzsicherungen
führt. Ein weiterer wesentlicher Nachteil von Kunststoffgehäusen besteht
darin, dass Kunststoff bei hohen Temperaturen, wie sie bei einem
gegebenenfalls entstehenden Lichtbogen auftreten, Kohlenstoffbrücken
ausbilden kann, die den Strom leiten. Eine vollständige
galvanische Trennung wird hierdurch gefährdet und es besteht
Brandgefahr.
-
Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Schmelzsicherung und ein Herstellungsverfahren
für eine Schmelzsicherung bereitzustellen, welche kostengünstig
in der Herstellung und zuverlässig im Betrieb ist.
-
Die
Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch eine Schmelzsicherung
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Herstellungsverfahren
mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
-
Erfindungsgemäß ist
das Gehäuse der Schmelzsicherung aus eloxiertem Aluminium
gebildet. Aluminium weist eine geringe Dichte, eine hohe Stabilität
und mechanisch gute Verarbeitbarkeit auf. Zudem weist das gebildete
Eloxal eine elektrisch isolierende Wirkung auf, welche mit der von
Keramik vergleichbar ist.
-
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass
das Gehäuse um den Schmelzleiter herum mit einem körnigen
Füllstoff gefüllt ist. Hierbei kann es sich insbesondere
um Quarzsand handeln.
-
In
einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Gehäuse
zylindrisch ist. Es weist somit zwei gegenüberliegende
Stirnseiten auf. Das Gehäuse kann hierbei einen kreisförmigen,
ovalen, rechteckigen oder quadratischen Querschnitt aufweisen. Der
Schmelzleiter kann sich vollständig zwischen den Stirnseiten
erstrecken und gegebenenfalls über diese hinausragen, so
dass sich außerhalb des Gehäuses befindende Schmelzleiterabschnitte
für eine Verschaltung der Schmelzsicherung dienen können.
Alternativ kann der Schmelzleiter jedoch ausschließlich
in dem Gehäuse angeordnet und mittels weiterer Leitungen
nach Außen geführt sein.
-
Gemäß einer
zweckmäßigen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass
ein Gehäuseinnenraum des Gehäuses an den Stirnseiten
jeweils mit einem einteiligen oder zweiteiligen Abschlusselement
verschlossen ist. Das Abschlusselement ist vorzugsweise aus Kunststoff
gebildet. Bei der Herstellung der Schmelzsicherung wird vorzugsweise
zunächst eines der Abschlusselemente einteilig geformt
und am Schmelzleiter befestigt. Anschließend wird der Schmelzleiter
im Gehäuse angeordnet, wobei das hieran befestigte Abschlussele ment
an einem der Stirnseiten positioniert wird. Gegebenenfalls nach
einem Befüllen des Gehäuses mittels Füllstoff,
wird anschließend ein zweites Abschlusselement an der anderen
Stirnseite des Gehäuses in zwei Arbeitsgängen
angeordnet und verrastet.
-
Bevorzugterweise
ist vorgesehen, dass zumindest eines der Abschlusselemente mittels
einer in den Schmelzleiter eingreifenden Noppe eine Zugentlastung
für den Schmelzleiter bildet. Bevorzugt handelt es sich
hierbei um das zweiteilig gebildete Abschlusselement. Die Noppe
des Abschlusselementes greift in den Schmelzleiter ein und fixiert
seine Position relativ zum Gehäuse. Dadurch wird eine außerhalb
des Gehäuses am Schmelzleiter angreifende Kraft auf das
Gehäuse geleitet und ein sich in dem Gehäuse befindender
Abschnitt des Schmelzleiters geschont.
-
Bei
einer zweckmäßigen Ausführungsform ist
vorgesehen, dass eines der oder beide Abschlusselemente jeweils
auf einem in den Gehäuseinnenraum des Gehäuses
ragenden Vorsprung aufliegen. Der Vorsprung im Gehäuseinneren
kann dadurch erzeugt werden, dass die Außenwand des Gehäuses entsprechend
eingedrückt wird. Um eine gleichförmige Kraftverteilung
zu erzielen, kann der Vorsprung entlang des Gehäusequerschnitts
umlaufend gebildet sein, beispielsweise eine Ringform aufweisen. Wenn
in diesem Fall der Vorsprung mittels Eindrücken von Außen
auf das Gehäuse erzeugt werden soll, so kann dies mittels
Eindrücken einer äußeren umlaufenden
Nut geschehen.
-
Vorzugsweise
ist eine der Stirnseiten oder sind beide Stirnseiten entlang einer
Außenkante gebördelt. Vorzugsweise ist die Außenkante
umlaufend gebördelt. Die Bördelung ist vorzugsweise
derart ausgeprägt, dass sie gegen Abschlusselemente drückt,
welche einen Gehäuseinnenraum verschließen, und
diese an ihren Positionen sichert.
-
Bei
einer besonderen Ausführungsform des Herstellungsverfahrens
wird das Gehäuse mittels eines Strangpressverfahrens hergestellt,
ehe mit ihm die Schmelzsicherung gefertigt wird.
-
Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Dabei zeigen:
-
1 eine
Schmelzsicherung gemäß einer Ausführungsform;
-
2 eine
Schmelzsicherung gemäß einer weiteren Ausführungsform;
und
-
3 Zwischenstadien
bei der Herstellung einer Schmelzsicherung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform.
-
Die 1 zeigt
eine Schmelzsicherung 1 mit einem Gehäuse 2 und
einem in dem Gehäuse 2 angeordneten Schmelzleiter 3,
welcher beidseitig aus dem Gehäuse 2 hinausragt,
um eine Verschaltung der Schmelzsicherung 1 zu ermöglichen,
beispielsweise mittels Verschrauben oder Stecken. Das Gehäuse 2 ist
zylindrisch geformt und weist zwei einander gegenüber liegende
Stirnseiten 21, 22 auf. Das Gehäuse 2 ist
ferner an den Stirnseiten 21, 22 mittels zugehörigen
Abschlusselementen 51, 52 verschlossen.
-
In
der 2 ist eine weitere Ausführungsform einer
Schmelzsicherung 1 dargestellt. Das Gehäuse 2 der
Schmelzsicherung 1 weist in dieser Ausführungsform
eine umlaufende Verjüngung oder Nut 73 auf. Wie
in den nachfolgenden Figuren dargestellt, erzeugt diese Nut 73 im
Inneren des Gehäuses 2 Vorsprünge, auf
denen die Abschlusselemente 51, 52 aufliegen können.
Während die in der 2 nicht sichtbaren
Vorsprünge auch auf einer anderen Weise gebildet sein können,
stellt die Verwendung einer äußeren umlaufenden
Nut 73 eine sehr einfache und kostengünstige Alternative
dar.
-
In
den 3a bis 3f sind
unterschiedliche Stadien in der Herstellung einer Schmelzsicherung 1 dargestellt.
Zunächst wird gemäß 3a ein
Aluminiumrohr vorbereitet, welches das Gehäuse 2 bildet. Dies
kann mittels Absägen von einem längeren Rohr geschehen,
welches beispielsweise mittels eines Strangpressverfahrens erzeugt
sein kann. Das so gebildete Gehäuse weist zwei kreisförmige
Stirnseiten 21, 22 auf. Das Gehäuse 2 wird
anschließend, wie in der 3b dargestellt,
entlang seines Umfangs gepresst, um eine umlaufende Nut 73 zu
bilden. Aufgrund der umlaufenden Nut 73 oder Verjüngung
des Gehäuses 2 von außen, werden nahe
der Stirnseiten 21, 22 umlaufende Vorsprünge 71, 72 im Gehäuseinnenraum 23 gebildet.
-
Nach
dem Vorbereiten des Gehäuses 2 gemäß 3b, wird ein Eloxiervorgang durchgeführt, um
das Aluminium des Gehäuses 2 zu eloxieren. Zwar
ist es möglich, das Eloxieren vor dem Fertigstellen des
Gehäuses 2 durchzuführen, beispielsweise bereits
nach dem Absägen des Aluminiumrohrs und vor dem Einpressen
der umlaufenden Nut 73. Vorteilhafterweise sollte jedoch
das Gehäuse 2 vollendet sein, ehe der Eloxierschritt
durchgeführt wird, so dass danach kein weiterer Formgebungsschritt
erforderlich ist, wodurch die durch Eloxierung gebildete Oxidschicht
beschädigt werden könnte.
-
Wie
in der 3c veranschaulicht, wird daraufhin
ein Schmelzleiter 3 in dem Gehäuse 2 angeordnet.
An dem Schmelzleiter 3 ist bereits ein Abschlusselement 51 befestigt,
welcher beim Anordnen des Schmelzleiters 3 im Gehäuse 2 an
einem der Vorsprünge 71 zur Anlage kommt und dadurch
den Gehäuseinnenraum 23 an der entsprechenden
Stirnseite 21 verschließt. Weiterhin wird über
das Element 51 der Schmelzleiter von Kräften und
Momenten entkoppelt, da er diese in das Gehäuse einleitet.
Der Gehäuseinnenraum 23 wird daraufhin mit einem
Füllstoff 4 gefüllt, welcher den Schmelzleiters 3 im
Gehäuse 2 umgibt. Der Füllstoff 4 ist
vorzugsweise aus einem körnigen Material gebildet, beispielsweise
aus Quarzsand.
-
Der
mit dem Füllstoff 4 gefüllte Gehäuseinnenraum 23 wird
anschließend wie in der 3d dargestellt
mittels eines weiteren Abschlusselementes 52 an der weiteren
Stirnseite 22 verschlossen, so dass der Füllstoff 4 nicht
austreten kann. Das weitere Abschlusselement 52 ist hierbei
zweiteilig ausgebildet und umfasst einen ersten Abschlusselementabschnitt 52a und
einen zweiten Abschlusselementabschnitt 52b. Der erste
Abschlusselementabschnitt 52a weist eine Noppe 6 auf,
welche in den Schmelzleiter 3 eingreift, um eine Zugentlastung
für den Schmelzleiter 3 innerhalb des Gehäuseinnenraumes 23 zu
bieten. Um den ersten Abschlusselementabschnitt 52a einzusetzen,
muss der Schmelzleiter 3 an der weiteren Stirnseite 22 gegebenenfalls
angehoben werden. Anschließend wird der zweite Abschlusselementabschnitt 52b eingesetzt.
-
In
einem anschließenden Schritt werden die Stirnseiten 21, 22 entlang
ihrer Außenkanten 211, 221 umlaufend
gebördelt. Hierdurch wird an der jeweiligen Stirnseite 21, 22 das
Material des Gehäuses 2 derart gegen das zugehörige
Abschlusselement 51, 52 gedrückt, dass
es nicht mehr aus dem Gehäuse 2 fallen kann. Das
Ergebnis ist in der 3e dargestellt.
Alternativ zum Bördeln der Außenkanten 211, 221,
können an den Stirnseiten 21, 22 Abschlussringe 81, 82 eingesetzt
werden. In der 3f sind Beispiele hierfür
dargestellt. Während an einer Stirnseite 21 ein
innen liegender Abschlussring 81 eingesetzt ist, um das
dort eingesetzte Abschlusselement 51 zu sichern, ist hierfür
an der weiteren Stirnseite 22 ein außen liegender
Abschlussring 82 eingesetzt. In der Regel werden jedoch
an beiden Stirnseiten 21, 22, gleiche Abschlussringe 81, 82 verwendet, also
entweder innen liegende oder außen liegende Abschlussringe 81, 82.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-