DE1259449B

DE1259449B - Extremely quick electrical fuse

Info

Publication number: DE1259449B
Application number: DE1958S0059843
Authority: DE
Inventors: Dr Hans Johann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1958-09-16
Filing date: 1958-09-16
Publication date: 1968-01-25

Description

Extrem flinke elektrische Sicherung Die Erfindung bezieht sich auf eine extrem flinke elektrische Sicherung geschlossener Bauart, deren Schmelzleiter mit einer Anzahl von in Reihe geschalteten Engstellen hoher Stromdichte versehen und in körniges Füllmittel eingebettet ist, das von einem Patronenkörper aus isolierendem Material mit schlechter Wärmeleitung, insbesondere Keramik, umgeben ist, dem Metallkörper guter Wärmeleitfähigkeit zugeordnet sind.Extremely fast-acting electrical fuse The invention relates to an extremely fast electrical fuse of a closed design, its fusible link provided with a number of series-connected bottlenecks of high current density and embedded in granular filler that is insulative from a cartridge body Material with poor heat conduction, in particular ceramic, is surrounded by the metal body associated with good thermal conductivity.

Geschlossene Schmelzsicherungen bestehen aus einem Schmelzleiter zwischen Kontaktelementen und einem ihn umgebenden Füllmittel mit lichtbogenlöschenden Eigenschaften innerhalb einer Hülle. Diese Hülle, meist ein Keramikkörper, hat gleichzeitig die Aufgabe, nach Zerstörung des Schmelzleiters die mit den Anschlußelementen verbundenen Teile des Stromkreises voneinander elektrisch zu isolieren.Closed fuses consist of a fusible link between Contact elements and a surrounding filler with arc-extinguishing properties inside a shell. This shell, usually a ceramic body, also has the Task, after the fusible conductor has been destroyed, those connected to the connection elements To electrically isolate parts of the circuit from one another.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherung aufzubauen, die bei Überschreiten einer vorgegebenen Höchstlast sehr rasch zu unterbrechen vermag. Um dies zu erreichen, muß der Schmelzleiter sehr hohen Belastungen, d. h. hohen Stromdichten, ausgesetzt und die dabei auftretende Wärme rasch abgeführt werden. Man kann zu diesem Zweck sehr kurze Schmelzleiter verwenden, so daß sich eine nahezu punktförmige Stelle hoher Stromdichte ergibt. Die in dieser Stelle auftretende Stromwärme wird bei einer bekannten Ausführungsform über die Schmelzleiter in axialer Richtung auf die Anschlußelemente abgeführt. Diese bekannte Ausführungsform hat jedoch den Nachteil, daß sie praktisch nur für Spannungen unter etwa 100 V eingesetzt werden kann, denn bei größeren Spannungen reicht die freie Strecke zwischen den Anschlußelementen nicht aus, den Lichtbogen rasch genug zu löschen.The invention is based on the object of building a fuse which is able to interrupt very quickly when a specified maximum load is exceeded. In order to achieve this, the fuse element must have very high loads, i. H. high Current densities, exposed and the resulting heat dissipated quickly. You can use very short fusible conductors for this purpose, so that an almost punctiform point results in high current density. The current heat occurring in this point is in a known embodiment via the fusible link in the axial direction Discharged to the connection elements. However, this known embodiment has the Disadvantage that they are practically only used for voltages below about 100 V. can, because at higher voltages the free distance between the connection elements is sufficient not enough to extinguish the arc quickly enough.

Es ist weiterhin eine Schmelzsicherung bekannt, an deren Patronenkörper radial nach außen zeigende Kühlrippen angeordnet sind, die nicht an der Innenwandung des Patronenkörpers mit dem Füllmittel in Berührung stehen. Diese Schmelzsicherung hat abgesehen von dem Aufwand zur Befestigung der Kühlrippen den Nachteil, daß kein Schutz der inneren Wandung des Patronenkörpers gegen örtliche überbeanspruchung derselben durch konzentrierten Wärmestau im Füllmittel erreichbar ist. Es werden im Gegenteil bei dieser bekannten Anordnung die Temperaturunterschiede zwischen Innen- und Außenfläche des isolierenden Patronenkörpers verstärkt und damit die Wärmespannungen und die Gefahr von Wärmesprüngen erhöht. Bei einer weiteren bekannten Sicherungspatrone, die druckfest bei vergrößertem Innenraum sein soll, ist ein durchgehender Metallmantel vorgesehen, der von den Kontaktmessern isoliert ist.There is also a known fuse on the cartridge body Radially outwardly facing cooling fins are arranged, which are not on the inner wall of the cartridge body are in contact with the filler. This fuse apart from the effort to attach the cooling fins has the disadvantage that no Protection of the inner wall of the cartridge body against local overstress the same can be achieved through concentrated heat build-up in the filler. It will on the contrary, in this known arrangement, the temperature differences between Reinforced inner and outer surface of the insulating cartridge body and thus the Thermal stress and the risk of thermal jumps increases. Another well-known one The fuse cartridge, which should be pressure-resistant with an enlarged interior, is a continuous one Metal jacket provided, which is isolated from the contact blades.

Um bei dieser Anordnung zu verhindern, daß der Lichtbogen beim Abschmelzen des Schmelzleiters auf den Metallmantel übergreift, muß der Metallmantel einen relativ großen Abstand vom Schmelzleiter erhalten. Hierdurch wird jedoch der Wärmeübergang wesentlich verschlechtert. Wird jedoch an der Innenseite des Metallmantels eine Isolierung vorgesehen; um die Abmessungen zu verkleinern, so bedeutet dies ebenfalls einen schlechten Wärmeübergang und unter Umständen bei Verwendung von Schmelzleitern mit Engstellen hoher Stromdichte eine Zerstörung der innen angebrachten Isolierung und damit ein Weiterbrennen des entstehenden Lichtbogens. Überdies ist bei dieser Anordnung die Verlustleistung durch Wirbelströme, da der Metallmantel nicht unterteilt ist, relativ groß.With this arrangement, in order to prevent the arc from being melted of the fusible conductor overlaps the metal jacket, the metal jacket must have a relative maintain a large distance from the fusible link. However, this reduces the heat transfer significantly worsened. However, if there is a Insulation provided; to downsize the dimensions, so this also means poor heat transfer and possibly when using fusible conductors with narrow points of high current density destruction of the insulation installed inside and thus the resulting arc continues to burn. Moreover, with this one Arrangement of the power loss due to eddy currents, since the metal jacket is not divided is, relatively large.

Die Nachteile der bekannten Anordnungen werden beim Gegenstand der Erfindung auf besonders einfache Weise dadurch vermieden; daß die Metallkörper als flächige Einlage an der Innenwandung des Patronenkörpers in wärmeleitender Verbindung mit äußeren Teilen der Sicherung als Kühlfläche so angeordnet sind, daß eine direkte Wärmeableitung der örtlich konzentrierten Wärmestauungen im Füllmittel unter Vermeidung stellenweiser übermäßiger Wärmebeanspruchung der Innenwandung des Patronenkörpers erreichbar ist. Hierdurch ist es möglich, eine Vereinfachung in der Herstellung von Sicherungspatronen zu erreichen. Da die Ableitung der Wärme vom Innenmantel des Patronenkörpers nur bei extrem flinken Sicherungen erforderlich ist, was bei üblichen trägen Sicherungen nicht der Fall ist, könnten für letzte Fälle die bisher bekannten Sicherungen ohne innere gut wärmeleitende Einlage im Patronenkörper benutzt werden. Durch die Erfindung ist es möglich geworden, daß auch extrem flinke Sicherungen unter Benutzung üblicher Aufbauteile und in üblicher Größe ausgeführt werden können, indem für den speziellen Anwendungsfall lediglich einfache und billige Metalleinlagen zusätzlich verwendet werden und größere Abmessungen oder teure Spezialwerkstoffe entbehrlich sind. Ein besonders guter Wärmeübergang vom Schmelzleiter zu der Einlage läßt sich dadurch erreichen, daß der aus dünnem Blech bestehende Schmelzleiter der Einlage so angepaßt ist, daß sich zwischen den Engstellen im Schmelzleiter parallel zur Einlage verlaufende Strahlungsflächen ergeben. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung ist der Schmelzleiter mit kreisbogenförmigen Strahlungsflächen versehen, die zentrisch zur zylinderförmigen Einlage liegen.The disadvantages of the known arrangements are the subject of Invention avoided in a particularly simple manner; that the metal body as Flat insert on the inner wall of the cartridge body in a thermally conductive connection are arranged with outer parts of the fuse as a cooling surface so that a direct Heat dissipation of the locally concentrated heat build-up in the filler with avoidance excessive thermal stress on the inner wall of the cartridge body in places is attainable. This makes it possible to simplify production of fuse cartridges. Because the dissipation of heat from the inner jacket of the cartridge body is only required for extremely fast fuses, which is the case with usual slow backups is not the case, the last cases could be the ones up to now known fuses without an inner, highly thermally conductive insert in the cartridge body used will. The invention makes it possible that extremely fast fuses can be carried out using customary structural parts and in customary sizes, by simply using simple and cheap metal inserts for the specific application can also be used and larger dimensions or expensive special materials are dispensable. A particularly good heat transfer from the fusible link to the insert can be achieved in that the fusible conductor made of thin sheet metal Insert is adapted so that it is parallel between the narrow points in the fusible conductor result in radiating surfaces running towards the insert. According to a further embodiment The subject of the invention is the fusible conductor with circular arc-shaped radiation surfaces provided, which are centric to the cylindrical insert.

An Hand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele nach der Erfindung beschrieben.Exemplary embodiments according to the invention are illustrated with reference to the drawing described.

Die Anschlußelemente sind in allen Ausführungsbeispielen als Messerkontakte 1 ausgebildet. Mit den Messerkontakten 1 sind die Schmelzleiter 2 unmittelbar, gegebenenfalls unter Zwischenfügung einer stromleitenden Deckplatte 3 verbunden. Das Füllmittel, z. B. mit chemischen Löschmitteln versetzter Quarzsand, ist in den Zeichnungen jeweils durch Punkte angedeutet. Der notwendige Patronenkörper, meist ein Keramikkörper, ist mit 4 bezeichnet.In all exemplary embodiments, the connection elements are blade contacts 1 trained. The fusible conductors 2 are directly connected to the blade contacts 1, if necessary connected with the interposition of a conductive cover plate 3. The filler, z. B. quartz sand mixed with chemical extinguishing agents is shown in the drawings indicated by dots. The necessary cartridge body, usually a ceramic body, is denoted by 4.

Die F i g. 1 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Sicherung einen an sich bekannten normalen Aufbau besitzt. Der Schmelzleiter ist mit einer Mehrzahl von in Reihe geschalteten Engstellen ausgestattet. Diese Engstellen hoher Stromdichte sind durch vorzugsweise im Stanzverfahren erzeugte Löcher 5 gewonnen. Die im Schmelzleiter 2 auftretende Wärme wird durch das Füllmittel auf die an der Innenwandung anliegenden Kühlflächen, die als flächige Einlagen 6 ausgebildet sind, übertragen. Zwar leitet das Füllmittel relativ schlecht, jedoch ist durch die großflächige metallische Einlage 6 und durch das möglichst dichte Heranrücken dieser Kühlflächen gegen den Leiter die Wärmeschranke auf ein genügend kleines Maß herabgesetzt. Die Einlagen 6 sind entweder unmittelbar mit außen liegenden Teilen 7, z. B. Kühlrippen, versehen, oder sie sind mit den Deckplatten 3 durch Andrücken so verbunden, daß diese und die Anschlußelemente 1, ebenso wie weitere Teile 7, die Wärmeableitung zu übernehmen vermögen. Durch die zur Isolation erforderlichen Unterbrechungsstellen zwischen den Einlagen 6 wird zugleich die Entstehung von Wirbelströmen unterbunden. Es hat sich gezeigt, daß die Einlagen 6 durch sehr dünne Metallfolien, im Grenzfall sogar durch Aufdampfen von Metall auf die Innenwandung der Keramikkörper gebildet werden können.The F i g. 1 shows an embodiment in which the fuse has a normal structure known per se. The fusible link is with a plurality equipped by series-connected bottlenecks. These bottlenecks with high current density are obtained by holes 5 preferably produced in a punching process. The one in the fusible link 2 occurring heat is due to the filler on the adjacent to the inner wall Cooling surfaces, which are designed as flat inserts 6, transferred. Although directs the filler is relatively bad, but is due to the large metallic insert 6 and by moving these cooling surfaces as close as possible to the conductor the thermal barrier is reduced to a sufficiently small level. The deposits 6 are either directly with external parts 7, for. B. cooling fins, or they are connected to the cover plates 3 by pressing so that these and the connecting elements 1, as well as other parts 7, are able to take over the heat dissipation. By the interruption points between the inserts 6 required for insulation at the same time the formation of eddy currents is prevented. It has been shown that the inserts 6 by very thin metal foils, in the borderline case even by vapor deposition can be formed by metal on the inner wall of the ceramic body.

Die F i g. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Engstellen 8 an den Schmelzleitern durch einen entsprechenden Stanzschnitt gewonnen sind. Zur Ableitung der anfallenden Wärmemenge ist bei dieser Ausführungsform der Schmelzleiter 2 mit zusätzlichen zur Stromführung nicht erforderlichen Strahlungsflächen 9 ausgestattet, die bis in unmittelbare Nähe der Einlagen herangeführt sind. Vorteilhaft ist es, die Schmelzleiter und auch die Strahlungsflächen so anzuordnen und zu formen, daß sie parallel zu den als Kühlflächen dienenden Einlagen 6, also bei zylindrischen Keramikkörpern 4 im Kreisbogen angeordnet sind. Durch die bereits beschriebene Einlage ergibt sich neben der guten Wärmeabführung noch ein weiterer Vorteil. Diese metallische Zwischenschicht vor dem Keramikkörper 4 entlastet den Keramikkörper vor thermischer Überbeanspruchung, wodurch ein meistens auf Überhitzungen beruhendes Springen der Keramikkörper weitgehend vermieden wird.The F i g. 2 shows an embodiment in which the constrictions 8 are obtained on the fusible conductors by a corresponding punch cut. To the In this embodiment, the fusible conductor is used to dissipate the amount of heat that occurs 2 equipped with additional radiation surfaces 9 that are not required for current conduction, which are brought up to the immediate vicinity of the deposits. It is advantageous to arrange and shape the fusible conductors and also the radiation surfaces so that they parallel to the inserts 6 serving as cooling surfaces, that is to say in the case of cylindrical ones Ceramic bodies 4 are arranged in a circular arc. Through the insert already described In addition to the good heat dissipation, there is another advantage. This metallic Intermediate layer in front of the ceramic body 4 relieves the ceramic body from thermal Overuse, which causes the Ceramic body is largely avoided.

Claims

Claims: 1. Extremely fast electrical fuse closed Design, the fusible link with a number of narrow points connected in series high current density and is embedded in granular filler, which is of a Cartridge body made of insulating material with poor heat conduction, in particular Ceramic, surrounded, are assigned to the metal body with good thermal conductivity, characterized in that the metal body is a flat insert (6) on the inner wall of the cartridge body (4) in a thermally conductive connection with outer parts (1, 3, 7) the fuse are arranged as a cooling surface so that a direct heat dissipation the locally concentrated heat build-up in the filler, avoiding in places excessive thermal stress on the inner wall of the cartridge body (4) achievable is.

2. Fuse according to claim 1, characterized in that the insert (6) so is divided into two separate partial deposits that the partial deposits Remain insulated from one another at the fusible link (2) even if arcing occurs and that the partial inserts with the power connections (1) are electrically and thermally conductive are connected, the power connections optionally as the sole cooling surfaces to serve.

3. Fuse according to the preceding claims using magnetizable Inserts, characterized in that the interruption points in the insert (6) are also arranged to suppress eddy currents.

4. Fuse according to claim 1, characterized in that the thin sheet metal fusible conductor (2) of the insert (6) is adapted so that there are radiation surfaces between the constrictions (8) in the fusible conductor (2) parallel to the insert (6) (9) result.

5. Fuse according to claim 4 with a cylindrical cartridge body, characterized characterized in that the fusible conductor (2) with circular arc-shaped radiation surfaces (9) is provided, which are centric to the cylindrical insert (6). Into consideration Drawn publications: German Patent Nos. 599 910, 627 528, 670 759; Austrian Patent No. 63,900; Swiss patent specification No. 206 830.