DE1588425B2 - In die zuleitung zu einem elektrischen geraet einzubauende schmelzsicherung - Google Patents

Description

soll, hat sich ein Kolophoniumflußmittel als brauchbar erwiesen. Neben seinen bekannten oxydauflösenden Eigenschaften eignet es sich besonders gut als Material zur Verringerung der Oberflächenspannung für Bleilote, die für die Herstellung des Schmelzleiters benutzt werden können. Um eine große Wirksamkeit zu erreichen, muß das Flußmittel außerhalb des Schmelzleiters in einer relativ dicken Schicht um den mittleren Abschnitt angeordnet sein, wenn der Leiter schmilzt. Die im allgemeinen benutzten Flußmittel in Verbindung mit Lotmetallen haben eine Schmelztemperatur, die unterhalb der Schmelztemperatur des Lotmctalls liegt. Wenn in solchen Fällen die Schmelztemperatur des Flußmittels erreicht wird, läuft das Flußmittel aus, und es wird zu dem Zeitpunkt, in dem es benötigt wird, unwirksam sein, sofern das Flußmittel nicht in einem begrenzten Raum eingeengt ist, in dem die gewünschte Dicke des Flußmittels rund um den zuerst schmelzenden Abschnitt des Schmelzleiters aufrechterhalten wird.

Die Zwischenlage zwischen der isolierenden Hülle und dem mit vermindertem Querschnitt versehenen Abschnitt des Schmelzleiters hat also die doppelte Funktion, einmal eine gute wärmeleitende Verbindung zwischen dem zu schützenden elektrischen Gerät und dem niedrig schmelzenden Leiter zu schaffen, zum anderen dafür zu sorgen, daß der Leiter schnell flüssig wird und die Verbindung abreißt.

Gemäß der weiteren Erfindung bildet die Zwischenlage eine mittlere Ausbuchtung, und es bleiben beiderseits der Enden freie Räume zwischen dem Schmelzleiter und der isolierenden Hülle frei.

Der Schmelzleiter kann als Hohlzylinder ausgebildet sein und einen Kern aus einem Material geringer Oberflächenspannung haben. Dabei kann die Zwischenlage auf der Außenseite des Hohlzylinders etwa die gleiche Wandstärke wie dieser haben.

Die isolierende Hülle überragt zweckmäßig den Schmelzleiter an beiden Enden und schließt hier Anschlußhülsen ein. Diese umfassen sowohl die Enden des Schmelzleiters als auch die daran anstoßenden Anschlußdrähle nach Art einer Klemmverbindung. Die Hülle aus Isoliermaterial kann sich über die äußeren Enden der Anschlußhülsen hinaus erstrecken. In diesem Fall können die Anschlußdrähte mit ihrem noch isolierten Teil in die isolierende Hülle hineingesteckt werden, während ihr vorderes nicht isoliertes Stück im Innern der Anschlußhülse eingeklemmt wird.

In den Zeichnungen ist die Erfindung näher erläutert, und zwar stellt dar

F i g. 1 eine Seitenansicht des schmelzbaren Leiters,

Fig.2 einen Längsschnitt durch die komplette Schmelzsicherung,

Fig. 3 bis 5 Querschnitte entsprechend den Schnittlinien 3-3, 4-4 und 5-5 der F i g. 2,

F i g. 6 einen Längsschnitt durch die Sicherung gemäß F i g. 2, nachdem die Anschlußleiter darin eingesetzt sind,

F i g. 7 einen Ausschnitt aus F i g. 2 in größerem Maßstab. Sie stellt den Zustand dar, bei dem der Sicherungsdraht teilweise geschmolzen und der Stromkreis unterbrochen ist.

In Fig. 1 ist schematisch ein Schmelzleiter2 dargestellt. Er hat eine zylindrische Form, gegenüber den beiden Endabschnitten 1 ist der Mittelabschnitt 3 verjüngt.

Wie die F i g. 2 bis 6 erkennen lassen, ist die Schmelzsicherung umgeben von · einer isolierenden Hülle 4. Das Material dieser Hülle muß nicht nur eine wirksame Isolation gegen die etwa auftretenden Spannungsdifferenzen gewährleisten, sondern auch eine gute wärmeleitende Verbindung zwischen dem zu überwachenden Teil des Gerätes und dem für das Funktionieren der Einrichtung maßgebende Schmelzleiter bilden. Der Schmelzleiter 10, der innerhalb der Hülle liegt, ist als Hohlzylinder 10 α mit einer mittleren Verjüngung ausgebildet. Er kann aus Bleilot (Lötmetall) bestehen. Im Innern des Hohlzylinders befindet sich ein Kern 10 b aus Kolophonium. Auf dem mittleren verjüngten Teil des Schmelzkörpers liegt eine Zwischenlage 12 auf, die die Form einer Ausbauchung hat und im mittleren Teil fest an der isolierenden Hülle 4 anliegt. Die Hülle 4 ist, wie die Figuren erkennen lassen, hier etwas eingezogen; es entsteht auf diese Weise eine gut wärmeleitende Verbindung zwischen der isolierenden Hülle 4 über die Zwischenlage 12 zu dem hohlzylindrischen Schmelzleiter 10 a. Beiderseits der Ausbauchung der Zwischenlage 12 verbleiben freie Räume 13, wo das bei der Erhitzung etwa flüssig werdende Metall auszuweichen Platz hat.

Die äußeren Abschnitte der isolierenden Hülle 4 umschließen an beiden Enden offene Metallklemmen, die je die Form einer Anschlußhülse 8 haben. Dabei ragt die Hülle 4 noch über die Anschlußhülsen 8 hinaus. Es ergeben sich auf diese Weise öffnungen 5 für die Einführung und Aufnahme eines Kabels 6, dessen Anschlußdrähte 6 α mit einer Isolation 6 b umgeben sind. Der Schmelzleiter 10 hat einen kleineren Durchmesser als die Bohrungen 11 der Anschlußhülsen. Er wird in den Anschlußhülsen 8 dadurch fest verankert, daß die Enden des Leiters mit Hilfe eines in die Hülse eingestoßenen Kolbens zusammengepreßt werden.

Der Durchmesser des Anschlußdrahtes 6 a ist etwas kleiner als der Durchmesser der Bohrung 11 der Hülsen 8, so daß das blanke Ende leicht in die Hülle eingesetzt werden kann. Die Isolation 6 α endet noch im Innern der Hülle 4. Der frei liegende Teil der Anschlußdrähte 6 α ist dichtschließend in die jeweilige Klemmhülse eingesetzt. Durch diese Ausbildung entfällt während des Anschlusses der Schmelzsicherung eine nachträgliche Isolierung eventueller blanker Leiterteile.

Die Isolierhülle 4 kann durch Schrumpfung aufgebracht werden. Es ist auf diese Weise möglich, Schmelzsicherungen sehr kleiner Dimensionen herzustellen. Eine Sicherung, die zum Schutz gegenüber Überhitzung kleiner Motore vorgesehen ist, hat eine Länge, die weniger als 25 mm beträgt, der Außendurchmesser liegt in der Größenordnung von 2,5 mm und darunter.

Die Zwischenlage 12 besteht aus einer Kolophoniumflußmittelverbindung, die ihren nicht flüssigen Zustand bis einschließlich der vorgegebenen Schmelztemperatur des Lotmetalls oder anderer schmelzbarer Materialien, wie sie für Sicherungen benutzt werden, beibehält. Im Gegensatz zu den meisten Flußmitteln, die unterhalb der Schmelztemperaturen von Lotmetall, mit welchem sie benutzt werden, schmelzen, behält der Körper aus der Kolophoniumflußmittelverbindung seine Form, so daß er als guter Wärmeleiter und als Zentriermittel benutzt werden kann für Temperaturen bis zur und einschließlich der Schmelztemperatur des Lotmetalls. Wesentlich

ist, daß die Zwischenlage 12 aus dem Material mit geringer Oberflächenspannung eine Stärke hat, die wenigstens der Stärke des dargestellten Lotmetalls entspricht. Der Kern 10 b des Flußmittels kann eine Schmelztemperatur unterhalb derjenigen des aus Lotmetall bestehenden Hohlzylinders 10 a, mit dem er benutzt wird, haben, weil genügend freie Räume für das Abfließen aus dem mittleren Teil vorhanden sind.

Wird die Schmelzsicherung für eine Motorwindung benutzt, so wird sie nach der Verbindung mit den Kabeln 6 durch Isolierpapier, das üblicherweise einen Teil der Konstruktion der Motorwicklung bildet, mit den Feldwindungen in einen unmittelbaren Kontakt gebracht- Wenn Isolierpapier nicht vorhanden ist, kann die Sicherung auch in der gewünschten Lage durch einen Tropfen Epoxyharz oder ein anderes geeignetes Klebemittel gehalten werden.

Wird die Schmelzsicherung einer Umgebungstemperatur unterworfen, bei der die Stromunterbrechung erfolgen soll, so bewirkt die durch die Zwischenlage 12 übertragene Wärme das Schmelzen des Hohlzylinders 10 α. Dessen äußere Enden, die sich innerhalb der Anschlußhülsen 8 befinden, werden nicht geschmolzen, weil hier das schmelzbare Material eine größere Stärke hat. Wenn das Lotmetall durchgeschmolzen ist, wird durch das umgebende Material mit geringer Oberflächenspannung und den inneren Flußmittelkern die Oberflächenspannung des Lotmetalls so weit verringert, daß das schmelzbare Material verhältnismäßig schnell nach außen fließt und den elektrischen Stromkreis öffnet. Wie vorstehend bereits erwähnt, neigt normal flüssiges Lotmetall ohne einen wesentlichen Anteil von Kolophoniumflußmittel oder anderem Material mit geringer Oberflächenspannung zur Bildung von Fäden und widersetzt sich einer Trennung infolge der vorhandenen Oberflächenspannung. Bei Verwendung einer geeigneten Zwischenlage wird das Aussehen der Sicherung, nachdem die Stromunterbrechung erfolgt ist, etwa durch den Schnitt nach F i g. 7 wiedergegeben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1 2 Patentansprüche· die ίη gut wärmeleitender Verbindung mit dem Gerät steht und die bei Überschreiten eines vorgegebe-

1. In die Zuleitung zu einem elektrischen Ge- nen Wertes der im Innern des Gerätes herrschenden rät, z. B. zu einem Wechselstrommotor, ein- Temperatur anspricht und die Zuleitung abschaltet, zubauende Schmelzsicherung, die in gut wärme- 5 Die Schmelzsicherung besteht aus einem mit Stromleitender Verbindung mit dem Gerät steht und anschlüssen an beiden Enden versehenen Stab aus die bei Überschreiten eines vorgegebenen Wertes einem niedrig schmelzenden, leitenden Werkstoff der im Inneren des Gerätes herrschenden Tem- (Schmelzleiter) mit einem Abschnitt verminderten peratur anspricht und die Zuleitung abschaltet, Querschnitt, der in eine isolierende Hülle unter welche Schmelzsicherung aus einem mit Strom- io Freilassung eines innerhalb der isolierenden Hülle anschlüssen an beiden Enden versehenen Stab liegenden Raumes für den Abfluß des geschmolzenen aus einem niedrig schmelzenden, leitenden Werk- Leitermaterials eingeschlossen ist. Eine solche stoff (Schmelzleiter) mit einem Abschnitt ver- Schmelzsicherung ist aus dem deutschen Gebrauchsminderten Querschnitts besteht, der in eine iso- muster 1 943 487 bekannt.

lierende Hülle unter Freilassung eines innerhalb 15 Die Wärme muß bei solchen Sicherungen von der isolierenden Hülle liegenden Raumes für den außen zu dem eigentlichen Sicherungselement, dem Abfluß des geschmolzenen Leitermaterials ein- leicht schmelzenden Leiter, durch Wärmeleitung, geschlossen ist, dadurch gekennzeich- Wärmestrahlung oder Konvektion übertragen werden, net, daß zwischen dem niedrig schmelzenden Die Zeit, die die Sicherung benötigt, um die Tempera-Schmelzleiter (10) und der isolierenden Hülle (4) 20 tür, bei der der Stromkreis unterbrochen wird, zu erauf dem mit vermindertem Querschnitt versehenen reichen und die Temperatur, bei der der Leiter Abschnitt (3) des Schmelzleiters (10) eine am schmilzt hängen von einer Anzahl Faktoren ab, Schmelzleiter (10) und an der isolierenden Hülle unter anderem dem physikalischen Verhältnis zwi- f (4) anliegende Zwischenlage (12) angeordnet ist sehen der äußeren Oberfläche der Sicherung und der aus einem als Flußmittel wirkenden Werkstoff, 25 Wärmequelle, die überwacht werden soll, sowie von der die Wärme gut leitet und so gewählt ist, daß den Veränderlichen in der Sicherung, z. B. dem er seinen nichtflüssigen Zustand bis einschließlich Mittel, das die Außenseite der Sicherung mit dem der vorgegebenen Schmelztemperatur des Leiters schmelzbaren Material verbindet, der Toleranz in beibehält und eine genügende Materialstärke hat, dem Raum des schmelzbaren Materials in bezug auf um durch chemische Einwirkung auf den ge- 30 die äußere Oberfläche der Sicherung und der Oberschmolzenen Leiter dessen Oberflächenspannung flächenspannung des schmelzbaren Materials, wenn zu verringern, so daß dieser gut fließfähig wird. es geschmolzen ist. Die Bedeutung der Oberflächen-

2. Schmelzsicherung nach Anspruch 1, dadurch spannung des schmelzbaren Materials ist bisher noch gekennzeichnet, daß die Zwischenlage (12) eine nicht genügend erkannt worden. Es wurde festgestellt, mittlere Ausbauchung bildet und beiderseits der 35 daß die Oberflächenspannung von Bleilot beispiels-Enden freie Räume (13) zwischen dem Schmelz- weise häufig die Trennung des geschmolzenen Lotleiter (10) und der isolierenden Hülle (4) frei metalls bei der gewünschten Unterbrechungsbleiben, temperatur verhindert.

3. Schmelzsicherung nach Anspruch 1, dadurch Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei gekennzeichnet, daß der Schmelzleiter (10) als 40 Wahrung sehr kleiner Abmessungen, bei denen z. B. Hohlzylinder (10 d) ausgebildet ist und einen ein Einbau in das Innere des Gerätes möglich ist Kern (10 b) aus einem Material geringer Ober- und die Wärme schnell und wirksam zu dem Sicheflächenspannung hat. rungselement übertragen werden kann, die Schmelz-

4. Schmelzsicherung nach Anspruch 1 oder 2, sicherung so auszubilden, daß die Zeit für die Er- ({ dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenlage 45 wärmung des schmelzbaren Sicherungselementes so (12) auf der Außenseite des Hohlzylinders (10 α) klein wie möglich ist, das Element zuverlässig bei etwa die gleiche Wandstärke wie dieser hat. einer bestimmten Temperaturerhöhung des zu

5. Schmelzsicherung nach Anspruch 1 oder 2, schützenden Gerätes anspricht und daß die Oberdadurch gekennzeichnet, daß die isolierende flächenspannung des den Schmelzleiter bildenden Hülle (4) den Schmelzleiter (10) beiderseits über- 50 Lotmetalls herabgesetzt wird.

ragt und Anschlußhülsen (8) einschließt, die die Bei der eingangs beschriebenen Schmelzsicherung

Enden des Schmelzleiters (10) und die daran an- besteht die Erfindung darin, daß zwischen dem

stoßenden Anschlußdrähte (6 d) nach Art einer niedrig schmelzenden Schmelzleiter und der isolieren-

Klemmverbindung fest umschließen. den Hülle auf dem mit vermindertem Querschnitt

6. Schmelzsicherung, nach Anspruch 5, dadurch 55 versehenen Abschnitt des Schmelzleiters eine am gekennzeichnet, daß die Anschlußdrähte (6 a) von Schmelzleiter und an der isolierenden Hülle aneiner Lage (6 ό) aus Isoliermaterial umgeben liegende Zwischenlage angeordnet ist aus einem als sind, die ein kurzes Stück in die isolierende Hülle Flußmittel wirkenden Werkstoff, der die Wärme gut (4) hineinragt, wobei der frei liegende Teil des leitet und so gewählt ist, daß er seinen nichtflüssigen Anschlußdrahtes (6 a) fest im Innern der An- 60 Zustand bis einschließlich der vorgegebenen Schmelzschlußhülse (8) eingeklemmt ist. temperatur des Leiters beibehält und eine genügende

Materialstärke hat, um durch chemische Einwirkung

auf den geschmolzenen Leiter dessen Oberflächenspannung zu verringern, so daß dieser gut fließfähig 65 wird.

Die Erfindung bezieht sich auf eine in die Zu- Als Werkstoff für die Zwischenlage, der seinen

leitung zu einem elektrischen Gerät, z. B. zu einem nichtflüssigen Zustand bis einschließlich der vor-

Wcchselstronimotor, einzubauende Schmelzsicherung, gegebenen Schmelztemperatur der Leiters beibehalten