DE1413956C3

DE1413956C3 - Kleinschmelzsicherung

Info

Publication number: DE1413956C3
Application number: DE1413956*CA
Authority: DE
Inventors: John M. Des Piaines IH. Borzoni, (V.St.A.)
Original assignee: Littelfuse Inc
Current assignee: Littelfuse Inc
Priority date: 1960-12-14
Filing date: 1961-12-12
Publication date: 1975-08-28
Also published as: GB969654A; DE1413956A1; DE1413956B2; US3110787A

Description

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Die brfindung betrifft eine Klemschmelzsicherung, be' der zwei Zuführungsdrähte im Abstand parallel einen aus Isolierstoff bestehenden Grundkörper durchsetzen und sich auf der einen Seite des Grundkörpers die Sicherungsanschlüsse befinden, während die aus dem Grundkörper herausragenden anderen Enden der Zuführungsdrähte durch einen Schmelzdraht verbunden sind.

Es ist bereits bekannt, den Schmelzdraht in einem zur Löschung eines Lichtbogens geeigneten Werkstoff, insbesondere in einem Epoxyharz, einzubetten, in dem im Falle des Schmelzens des Drahtes sich durch Hitze- und Druckwirkung eine Höhlung urn die Enden des geschmolzenen Drahtes bildet (US-PS 2 830156).

Es ist bei Schmelzsicherungen weiter bekannt den mit einer lsolierstoffschüttuag gefüllten zylindrischen Raum, durch den der Schmelzdraht geführt ist mittels einer Haube aus Isoliermaterial abzuschließen (FR-PS 1 162 394). Auch ist in manchen Fallen eine schleifenförmige Gestalt des Schmelzdrahtes vorgesehen, oder durch andere Mittel für eine besonders große Länge des Schmelzdrahtes gesorgt worden (CH-PS 161 677 und DTPS 714 700).

Im Falle niedriger Spannungswerte ist das Auftreten von Lichtbögen auch bei Kleinschmelzsicherungen kein ernstes Problem. Aber in Stromkreisen mit 125 Volt und Strömen, die von einigen Milliampere bis zu 5 Ampere und höher gehen, hat man festgestellt daß die dicht nebeneinander herausragenden Stromzuführungen ausgezeichnete Bedingungen für die Entwicklung energiereicher Lichtbögen schaffen. Wenn sich erst ein energiereicher Lichtbogen zwischen den Zuführungsdrähten entwickelt hat können die Zutuhrungsdrähte durch den Grundkörper hindurch herunterbrennen, oder efce dies geschieht führen die Temperatur- und Druckverhältnisse in dem kleinen Raum innerhalb der Sicherung zu einem Zustand, bei der die Sicherung explodiert

Das ?iel der Erfindung ist eine konstruktive Ausbildung einer steckbaren Kleinschmelzsicherung, die bei Erhöhung des Lichtbogenwiderstandes für eine Massenfertigung geeignet ist und zu möglichst kleinen Dimensionen der Sicherung selbst beim Auftreten hoher zu unterbrechender Ströme führt also einer Kleinschmelzsicherung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Dieses Ziel wird erreicht durch eine besondere Gestaltung des die Zuführungsdrähte aufnehmenden Grundkörpers und der Einbettung des Schmelzdrahtes und von Teilen des Grundkörpers in ein zum Löschen des Lichtbogens beitragendes Material.

Gemäß der Erfindung weist der von den Zuführungsdrähten durchsetzte Grundkörper auf der Seite des Schmelzdrahtes Vorsprünge auf, die die Form zu den Zuführungsdrähten koaxialer Zylinder haben und die Zuführungsdrähte umschließen; der Grundkörper ist durch eine Kappe abgeschlossen, der Schmelzdraht ist in ein Epoxyharz eingebettet das auch die mit Vorsprüngen versehene Oberfläche des Grundkörpers bedeckt.

Dabei kann der die Zuführungsdrähte verbindende Schmelzdraht in bekannter Weise die Form eines mit der Spitze nach oben weisenden Bogens haben.

Das den Grundkörper bedeckende Epoxyharz soll nach der weiteren Erfindung auch einen dichtenden und haftenden Abschluß zwischen der Wandung des Grundkörpers und dem diesen umfassenden Teil der Wandung der Kappe bilden. Bei der neuen Kleinschmelzsicherung braucht das Quermaß, beispielsweise der Durchmesser des Grundkörpers senkrecht zu den Zuführungsdrähten, nicht größer als 5 mm, der Abstand der Zuführungsdrähte nicht größer als 2¹/* mm zu sein.

Das Vorhandensein eines großen, mit entsprechenden von Epoxyharz bedeckten Vorsprüngen versehenen Isolierkörpers, der sich in unmittelbarer Berührung mit denjenigen Teilen des Schmelzdrahtes befindet, die nach der anfänglichen Zerstörung eines Teils davon verbleiben, verhindert die Entwicklung eines energiereichen Lichtbogens zwischen den übrigbleibenden getrennten Enden des Drahtes. Auch sorgt der Raum um die besonderen Isolierstücke, die aus dem Isolierwerk-

stoff des Grundkörpers gebildet sind, dafür, daß die anfängliche Zerstörung des Schmelzdrahtes an einem Punkt stattfindet, der einerseits noch weit von den Leitungsdrähten liegt und andererseits auch von dem Isoliermaterial des Grundkörpers entfernt ist; auf diese Weise wird die Gefahr einer Verkohlung ,lerabgesetzt, welche auf die Erhitzung des Schmetzdrahtes zurückgeht und welche den Widerstand des Bogenentladungsweges zwischen den Zuführungsleitungen vermindern würde. Jedenfalls gelang es mit Kleinschmelzsicherungen der neuen Art, trotz der geringen Dimensionen auch Kurzscnlußströme bis zu 10 000 Ampere abzuschalten, ohne daß es zu einer Explosion der Sicherung kam.

Eine Kleinschmelzsicherung mit den aus ¹^n Figuren ersichtlichen Dimensionen ist, ebenso wie die bekannte Sicherung nach der US-PS 2 830 156, geeignet zum Gebrauch in Stromkreisen mit Spannungen von 125 Volt und Stromstärken von einigen Milliampere bis zu etwa 5 Ampere. Sie kann in Stromkreisen Verwendung fmden, bei denen Kurzschlußströme bis zu !0 000 Ampere auftreten. Die Sicherung kann so bemessen sein, daß sie in 10 Sekunden oder noch kürzerer Zeit schmilzt, wenn eine Überbelastung von 150% dt:s Nennwertes des Stromes erfolgt.

Auf der Zeichnung sind mehrere Austührungsformen der neuen Kleinschmelzsicherung und auch ein besonders geeignetes Verfahren zur Herstellung einer solchen Kleinschmelzsicherung dargestellt:

F i g. 1 ist die perspektivische Ansicht einer Kleinschmelzsicherung gemäß der Erfindung,

F i g. 2 ist ein Längsschnitt durch eine Schmelzsicherung in starker Vergrößerung,

F i g. 3 ist ein Querschnitt durch die Sicherung nach F i g. I, genommen nach der Schnittlinie 3-3,

F i g. 4 und 5 zeigen in einem Längsschnitt entsprechend F i g. 2 verschiedene Stufen bei der Herstellung einer den F i g. 2 und 3 entsprechenden Kleinschmelzsicherung.

Die Kleinschmelzsicherung gemäß F i g. 1 bis 3 hat einen Grundkörper 4, der vorzugsweise aus einem synthetischen thermoplastischen Material besteht, beispielsweise Phenolformaldehyd. Der Grundkörper ist z> ndrisch und hat einen nach außen ragenden umlaufet, Jen Flansch 5. Ein Paar von Zuführui £sdrähten 6 sind in dem Grundkörper 4 eingeschmolzen oder sonst eingebettet Die Zufnhrungsdrähte liegen einander gegenüber in einem bestimmten Abstand und verlaufen parallel zur Achse des zylindrischen Grundkörpers 4. Die Zuführungsdrähte 6 ragen nach unten um ein be- so trächtliches Stück aus dem Grundkörper 4 heraus und bilden auf diese Weise Anschlußteile, die man in beliebiger Weise verbiegen und an geeigneten Stellen durch Schweißen mit dem Stromkreis verbinden kann, in dem die Sicherung liegt. Falls es gewünscht wird, kann man die Zuführungsdrähte auch bis auf eine Stelle in der Nähe der unteren AbschluBfläche des Grundkörpers 4 abschneiden, um Steckerzapfen zu bilden, die man in einen Sockel einstecken kann.

Das Isoliermaterial des Grundkörpers bildet um die Enden der Zuführungsdrähte herum kurze besondere Vorsprünge 8. Man kann erkennen, daß diese Vorsprünge nicht bis an den äußeren Rand des Grundkörpers 4 reichen. Die Vorsprünge haben die Form zu den Zuführungsdrähten 6 koaxialer Zylinder.

Ein Schmelzdraht 10 aus sehr feinem Draht, z. B. aus Platin oder Gold — der Querschnitt ist für die in Frage kommenden Ströme angepaßt —, wird an die beiden oberen Enden der Zuführungsdrähte 6 angeschweißt, die ein kurzes Stück über die Oberseite der Vorsprüngs 8 hinausragen. Der Schmelzdraht 10 liegt so etwas oberhalb der Vorsprünge 8.

Ein isolierender Füllstoff 22 ist oberhalb des Grundkörpers in solcher Weise aufgebracht, daß er den Schmeizdraht 10 vollständig umhüllt. Die Dicke der Schicht aus Füllmaterial, die oberhalb des SchrneU-drahtes liegt, wird je nach der Stromstärke bemessen, für die die Sicherung dienen soll, wobei bei höheren Stromstärken eine stärkere Umhüllung des Schmelzdrahtes erfolgt Wie schon erwähnt haben sich Epoxyharze ausnehmend gut zum Löschen von Lichtbogen erwiesen.

Eine Kappe 12 schließt dasjenige Ende des Grund körpers 4 ab, an dem sich der Schmelzdraht befindet. Dieser Teil kann aus Metall oder einem anderen Werkstoff bestehen. Er besteht aus einer zylindrischen Wandung 14 und einem Deckel 16. Der zylindrische Teil umfaßt den zylindrischen Grundkörper 4 und steht mit seinem unteren Ende auf der Ringscheibe 18 auf. die durch den Flansch 5 des Grundkörpers 4 gebildet wird. Der Deckel 16 ist vorzugsweise gegen den Grundkorper 4 angedrückt und sein Halt wird noch besonders dadurch gesichert, daß man ihn an verschiedenen Stellen mit winzigen Spitzen, die man durch Schlagen herstellt, in den Grundkorper eindrückt. Die Kappe 12 liegt in erheblichem Abstand sowohl von dem Schmelz draht 10 als auch von den Zuführungsdrähten 6. an die diese angeschlossen ist, und schließt den Innenraum 20 ein.

Epoxyharze sind wegen ihrer Hafteigenschaften besonders geeignet, die Kappe 12 an dem Grundkorper 4 festzuhalten, selbst wenn erhebliche Drücke in dem Innenraum 20 beim Schmelzen der Sicherung auftreten. Der aus Epoxyharz bestehende Füllstoff 22 kann auf den Grundkorper in verschiedener Weise aufgebracht werden. Sehr vorteilhaft ist das Aufbringen in zwei Verfahrensgängen, wie es in Fig.4 und 5 dargestellt ist. Bevor man den Deckel auf den Grundkörper aufbringt, wird, wie in F i g. 4 dargestellt, ein Klümpchen 22' aus hochviskosem, noch ungehärtetem Epoxyharz auf die Oberseite des Grundkörpers in solcher Weise aufgebracht, daß der Schmelzdraht 10 damit bedeckt ist. Der Durchmesser des aufgebrachten Klümpchens 22' aus Epoxyharz ist noch geringer als der Außendurchmesser des Grundkörpers; dadurch soll verhindert werden, daß das Harz an den Seiten herunterläuft.

Infolge seiner Viskosität behält das Klümpchen seine Form. Das Epoxyharz kann bei 65°C in 10 Minuten gehärtet werden. Alsdann wird, wie s'ch aus F i g. 5 ergibt, eine zweite Lage 22" desselben ungehärteten Epoxyharzes auf das Klümpchen 22' gebracht. Diese zweite Lage hat einen etwas größeren Durchmesser als der Außendurchmesser des Grundkörpers 4. Nun wird die Kappe 12 auf den Grundkorper aufgebracht so daß die zu zweit aufgebrachte Harzschicht an die Innenwände der Haube kommt. Die zweite Lage des Epoxyharzes härtet bei Raumtemperatur innerhalb 8 Stunden. Die Haube kann unter Druck auf den Grundkorper aufgesetzt und mit diesem verfestigt werden. Das Epoxyharz wirkt im Sinne der Löschung eines Lichtbogens und auch als Haftmittel; es sichert einen festen Sitz der Kappe auf dem Grundkorper.

Bei niedrigen Stromstärken, wo das Harz sich nur gerade eben über dem Schmelzdraht zu erstrecken braucht, wie dies durch die gestrichelte Linie 23 in F i g. 2 angedeutet ist, kann man das Harz mit einem

Mal aufbringen. Bei höherer Beanspruchung empfiehlt sich eine dickere Schicht des Harzes, und dabei sollte das noch eben gehärtete Harz über die Seitenwandung des Grundkörpers laufen. Bringt man das Harz in einem Arbeitsgang auf, so ist die Lage des viskosen, noch ungehärteten Harzes dünner und läuft nicht über die Seitenwände des Grundkörpers. In diesem Falle bringt man die einzelne Lage so auf, daß sie seitlich

über die Wandung des Grundkörpers ragt und mit der Innenwand der Kappe 12 in Eingriff kommt, wenn diese mit Druck auf den Grundkörper aufgesetzt wird. Das Härten einer einzelnen Schicht kann in diesem Falle in derselben Weise erfolgen wie das Härten der zweiten Schicht im Falle der Verwendung zweier Lagen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kleinschmelzsicherung, bei der zwei Zuführungsdrähte im Abstand parallel einen aus Isolier- stoff bestehenden Grundkörper durchsetzen und sich auf der einen Seite des Grundkörpers die Sicherungsanschlüsse befinden, während die aus dem Grundkörper herausragenden anderen Enden der Zuführungsdrähte durch einen Schmelzdraht verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (4) auf der Seite oes Schmelzdrahtes (10) Vorsprünge (8) von der Form zu den Zuführungsdrähten (6) koaxialer Zylinder aufweist die die Zuführungsdrähte (6) umschließen, und durch eine Kappe (12) abgeschlossen und der Schmelzdraht (10) in einem Epoxyharz eingebettet ist das auch die mit Vorsprüngen (8) versehene Oberfläche des Grundkörpers (4) bedeckt

2. Kleinschmelzsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der die Zuführungsdrähte (6) verbindende Schmelzdraht (10) die Form eines mit der Spitze nach oben weisenden Bogens hat.

3. Kleinschmelzsicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß das Quermaß, beispielsweise der Durchmesser des Grundkörpers (4) senkrecht zu den Zuführungsdrähten (6) nicht größer als 5 mm. der Abstand der Zuführungsdrähte (6) nicht größer als T¹Ii mm ist

4. Kleinschmelzsicherung nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß das den Grundkörper bedeckende Epoxyharz einen dichtenden und haftenden Abschluß zwischen der Wandung des Grundkörpers (4) und dem diesen umfassenden Teil der Wandung (14) der Kappe (12) bildet.

5. Verfahren zur Herstellung einer Klemschmelzsicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß auf die Schmelz- drahtseite des Grundkörpers (4) zunächst ein Klümpchen (22') eines härtbaren Harzes aufgegeben wird, das die Oberfläche des Grundkörpers (4) bedeckt und den Schmelzdraht (10) einbettet, daß das Harzklümpchen (22') durch Härten verfestigt alsdann eine weitere Lage (22") Kunstharz so aufgegeben wird, daß sie bis über den Rand des Grundkörpers (4) reicht, alsdann die Kappe (12) über den Grundkörper (4) gestülpt wodurch nach Härten der weiteren Lage (22") eine festhaftende Verbindung zwischen dem Grundkörper (4) und der Wandung (14) der Kappe (12) geschaffen wird.