DE2236684A1 - FUSE AND PROCESS FOR ITS MANUFACTURING - Google Patents
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Description
Sicherungskörper und Verfahren zu seiner HerstellungFuse body and process for its manufacture
Die Erfindung bezieht sich auf einen Sicherungskörper für eine flussigkeitsgekuhlte, elektrische Schmelzsicherung sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Sicherungskörpers.The invention relates to a fuse body for a liquid-cooled, electrical fuse and to a method for producing such a fuse body.
Die genannten Schmelzsicherungen werden als Schutzeinrichtungen gegen überhohe Ströme und Kurzschlüsse verwendet, Sie besitzen im allgemeinen einen rohrförmigen Isolierkörper, dessen Enden durch metallische Köpfe geschlossen sind, die wiederum die Kontaktfahnen der Sicherung tragen. Diese metallenen Kopfstücke sind miteinander im Innern des Sicherungskörpers durch Schmelzelemente (Drähte oder Streifen) verbunden, die in eine Masse von lichtbogenlöschendem Material, wie üblicherweise Quarzsand, ein-The mentioned fuses are used as protective devices Used against excessive currents and short circuits, they generally have a tubular insulating body, the ends of which are closed by metallic heads, which in turn carry the contact lugs of the fuse. These metal head pieces are connected to each other inside the fuse body by fusible elements (Wires or strips) connected in a mass of arc-extinguishing material, such as usually quartz sand,
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gebettet sind.are bedded.
Im Falle eines überhohen Stromes oder eines Kurzschlusses, schmelzen oder verdampfen die Schmelzelemente und der zwischen den metallenen Köpfen auftretende Lichtbogen wird unverzüglich durch Sand oder ein ähnliches Material gelöscht. Jedoch erzeugt dieser Lichtbogen einen plötzlichen Gas-Überdruck oder eine Druckwelle, die sich auf den Isolierkörper auswirkt. Der Isolierkörper muß deshalb eine verhältnismäßig hohe mechanische Festigkeit besitzen, um einem Zerbersten widerstehen zu können.In the event of an excessive current or a short circuit, melt or vaporize the fusible elements and the arc occurring between the metal heads is instantaneous cleared by sand or similar material. However, this arc creates a sudden excess gas pressure or a pressure wave that affects the insulating body. The insulating body must therefore have a relatively high mechanical Have strength to withstand bursting.
Der Sicherungskörner muß ebenfalls die Wärme ableiten, die durch den durch die Schmelzleiter hindurchfließenden Strom entsteht. Wenn diese Schmelzleiter in Folge eines überhohen Stromes abschmelzen sollen, ist es unvermeidbar, daß unter normalen Betriebsbedingungen sie einen geringen Spannungsabfall bewirken, der in Wärme umgesetzt wird. Diese Wärme wird teilweise durch das Lichtbogen-Löschmaterial auf den Sicherungskörper übertracren. Durch die Wärmeleitfähigkeit der Schmelzelemente wird ein beachtlicher Teil dieser Wärme auch noch über die metallenen Köpfe der Sicherung auf den Sicherungskörper übertragen.The fuse core must also dissipate the heat generated by the current flowing through the fusible link. If these fusible conductors are to melt as a result of an excessively high current, it is inevitable that under normal operating conditions they cause a small voltage drop, which is converted into heat. This heat is partially transferred to the fuse body through the arc extinguishing material. Due to the thermal conductivity of the fusible elements, a considerable part of this heat is also transferred to the metal ones Transfer the fuse heads to the fuse body.
Es ist schon bekannt, den Körper einer Schmelzsicherung mittels einer geeigneten Flüssigkeit zu kühlen, zum Beispiel mittels öl, entrnineralisiertem Wasser urw. Für diesen Zweck kann der Sicherungskörner in flacher Form ausgebildet werden, und es .It is already known to cool the body of a fuse by means of a suitable liquid, for example by means of oil, demineralized water, urw. For this purpose, the Fuse grains are formed in a flat shape, and it.
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werden flüssiqkeitsgekühlte Metallplatten an seinen Außenseiten angeordnet. Jedoch ist eine solche Anordnung nur über die Außenflächen des Sicherungskörpers wirksam und mit Bezug auf die erforderliche metallische Festigkeit muß dieser verhältnismäßig dick sein, während das Isoliermaterial,aus dem er hergestellt ist, nur eine niedrige Wärmeleitfähigkeit hat, so daß der Temperaturgradient durch die Wandung des Isolierkörpers verhältnismäßig groß ist und die Kühlmöglichkeit begrenzt. Es ist auch schon bekannt, eine Schmelzsicherung über ihre stirnseitigen Köpfe zu-kühlen, jedoch ist dies nur in solchen Fällen von Wirksamkeit, wenn die Sicherungen von kurzer Länge sind.are liquid-cooled metal plates on its outside arranged. However, such an arrangement is only effective over the outer surfaces of the fuse body and with reference to FIG the required metallic strength this must be relatively thick, while the insulating material from which it is made is, has only a low thermal conductivity, so that the temperature gradient through the wall of the insulating body is relatively large and the cooling capacity is limited. It is also already known to have a fuse on their to-cool frontal heads, however, this is only in such Cases of effectiveness when the fuses are of short length.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, zur Vermeidung der vorgenannten Nachteile, eine flüssigkeitsgekühlte Schmelzsicherung zu schaffen, die einen Isolierkörper von hoher mechanischer Festigkeit mit einer hohen Xiärmeableitkapazität hat.It is the object of the present invention to avoid the aforementioned disadvantages of creating a liquid-cooled fuse, which has an insulating body of high mechanical Has strength with a high heat dissipation capacity.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein gattungsgemäßer Sicherungskörper für eine flüssigkeitsgekühlte,elektrische Schmelzsicherung durch zumindest eine Kühlschlange, die in die Wandung des aus Isoliermaterial bestehenden rohrförmigen Hohlkörpers eingebettet ist,gekennzeichnet.To solve this problem, there is a generic fuse body for a liquid-cooled, electrical fuse by at least one cooling coil, which is embedded in the wall of the tubular hollow body made of insulating material is marked.
es von
Dazu ist/vorteil, wenn die Kühlschlange aus Kunststoff oderit from
To this end, / v orteil when the cooling coil of plastic or
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synthetischem Material besteht.synthetic material.
Ein weiterer Vorteil tritt nach der Erfindung dann ein, wenn die Kühlschlange wendelförmig koaxial im Körper angeordnet ist.A further advantage occurs according to the invention when the cooling coil is arranged helically coaxially in the body is.
Ferner ist von Vorteil, wenn der Sicherungskörper aus einem faserverstärkten, härtbaren Kunststoff besteht, wobei die Fasern im wesentlichen in Umfangsrichtung des Körpers verlaufen.It is also advantageous if the fuse body consists of a fiber-reinforced, hardenable plastic, the fibers run essentially in the circumferential direction of the body.
Hierbei ist besonders vorteilhaft, wenn der Sicherungskorper durch Glasfasern verstärkt ist.It is particularly advantageous if the fuse body is reinforced by glass fibers.
Gegenstand der Erfindung zur Lösung der genannten Aufgabe ist ferner ein Verfahren zur Herstellung eines hohlen Sicherungskörpers, in dessen Wandung zumindest eine Kühlschlange für ein strömungsfähiges Kühlmittel, wie eine Kühlflüssigkeit, eingebettet ist, und das durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:The invention for solving the stated object is also a method for producing a hollow fuse body, at least one cooling coil for a flowable coolant, such as a coolant, is embedded in its wall and which is characterized by the following steps:
a) auf einen Dorn wird ein textiles Material mit längsverlaufenden Fasern zur Ausbildung einer unteren Lage aufgewickelt und dieses Material wird dann mit einem Kunstharz imprägniert,a) on a mandrel is a textile material with longitudinal Fibers are wound to form a lower layer and this material is then coated with a synthetic resin impregnated,
b) auf diese untere Lage wird zumindest eine Kühlschlange aufgewunden,b) at least one cooling coil is wound onto this lower layer,
c) in die Zwischenräume der Windungsgänge der Kühlschlangec) in the spaces between the turns of the cooling coil
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wird auf die untere Lage ein weiteres textiles Material mit längsverlaufenden Fasern in Form einer wendeiförmigen Zwischenlage, die die Zwischenräume ganz ausfüllt, aufgebracht und wird mit einem Kunstharz imprägniert,another textile material with longitudinal fibers in the form of a helical one is placed on the lower layer Interlayer, which completely fills the gaps, is applied and is impregnated with a synthetic resin,
d) auf die so erhaltene, im wesentlichen durchgehende Fläche wird eine dritte Lage aus textilem Material mit längsverlaufenden Fasern zur Ausbildung einer Außenlage, die die Kühlschlange abdeckt, aufgewickelt und wird ebenfalls mit Kunstharz imprägniert,d) a third layer of textile material is applied to the essentially continuous surface thus obtained longitudinal fibers to form an outer layer that covers the cooling coil, wound up and is also impregnated with synthetic resin,
e) und das somit erhaltene rohrförmige Gebilde auf dem Dorn wird zur Aushärtung des Kunstharzes in den drei Lagen behandelt, um einen starren Hohlkörper zu erhalten, der dann von dem Dorn abgezogen wird.e) and the tubular structure thus obtained on the mandrel is treated to harden the synthetic resin in the three layers in order to obtain a rigid hollow body, the is then withdrawn from the mandrel.
Vorteilhaft wird bei diesem Verfahren als textiles Material ein Material mit Glasfasern verwendet. Dabei kann dieses Material die Form von Fäden oder Bändern haben«, in denen die Fasern oder Glasfasern längsverlaufend angeordnet sind, so daß. sie nachher in den Isolierkörper in dessen Umfangsrichtung verlaufen.In this method, a material with glass fibers is advantageously used as the textile material. This material can be used take the form of threads or ribbons «in which the fibers or Glass fibers are arranged longitudinally so that. they then run into the insulating body in its circumferential direction.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel noch näher erläutert. Dabei zeigen: The invention is described below with reference to the drawing of a preferred one Embodiment explained in more detail. Show:
Figur 1 eine Seitansicht mit einem Teilschnitt einer Figure 1 is a side view with a partial section of a
Schmelzsicherung mit einem Isolierkörper gemäß der Erfindung,Fuse with an insulating body according to the invention,
Figur 2 einen Querschnitt durch die Sicherung nach Figur 1- Figure 2 shows a cross section through the fuse according to Figure 1-
i
längs der Linie II-II undi
along the line II-II and
Figur 3 einen TeillMngsschnitt des erfindungsgemäßen Sicherungskörpers der durch Aufwickeln geeigneter imprägnierter Glasfäden oder -bänder erhalten wird. FIG. 3 shows a partial section of the securing body according to the invention which is obtained by winding up suitable impregnated glass threads or strips.
Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Sicherungspatrone besitzt einen rohrförmigen Isolierkörper 1, dessen Enden durch zwei Metellköpfe 2 verschlossen sind, von denen jeder einstückig mit einer Anschlußfahne 3 ausgebildet ist. Diese Metallköpfe 2 sind an dem Isolierkörper l durch geeignete nicht dargestellte Mittel befestigt. Sie können zu diesem Zweck auf ihrer nach innen gekehrten Seite mit einem im Durchmesser verringerten Ansatz ausgerüstet sein, der in das entsprechende Ende des Isolierkörpers 1 eingreift. Die Metallköpfe 2 sind miteinander durch einen Schmelzleiter 4 elektrisch verbunden, welcher ,zickzackförmiqen Lagen im Isolierkörper 1 angeordnet ist. Dieser Schmelzleiter 4 ist in eine Masse 5 eingebettet, die aus einem geeignetem Löschmaterial besteht, wie zum Beispiel Quarzsand.The fuse cartridge shown in Figures 1 and 2 has a tubular insulating body 1, the ends of which through two metal heads 2 are closed, each of which is integrally formed with a terminal lug 3. These metal heads 2 are attached to the insulating body l by suitable means, not shown. You can do this on their inside facing side be equipped with a reduced diameter approach, which in the corresponding end of the insulating body 1 intervenes. The metal heads 2 are electrically connected to one another by a fusible conductor 4, which, zigzagförmiqen Layers in the insulating body 1 is arranged. This fusible conductor 4 is embedded in a mass 5, which consists of a suitable There is extinguishing material, such as quartz sand.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Sicherungskörper 1 ein mehr oder weniger elliptisches Querschnittsprofil, und der Schmelzleiter 4 ist so angeordnet, daß die Enden seiner aufeinanderfolgenden Falten in Berührung mit der Innenfläche des Isolierkörpers kommen können. Solch eine Anordnung reduziert die durchschnittliche Dicke des Löschmittels 5 auf ein Minimum, welches den Schmelzleiter von der Isolierkörperwandung trennt, um den Wärmeübergang zwischen dem Schmelzleiter und dem Isolierkörper zu erhöhen.In the illustrated embodiment, the fuse body 1 has a more or less elliptical cross-sectional profile, and the fusible conductor 4 is arranged so that the ends of its successive Wrinkles can come into contact with the inner surface of the insulating body. Such an arrangement reduces the average thickness of the extinguishing agent 5 to a minimum, which separates the fusible conductor from the insulating body wall, to increase the heat transfer between the fusible link and the insulating body.
Der Sicherungskörper 1 schließt eine gewundene Röhre 6 ein, die in der Dicke seiner Wandung eingebettet ist. Die Röhre 6 besitzt nach außen heraustretende Enden 7 und 8, über die sie mit einem .geeigneten Flüssigkeitskühlsystem verbunden werden kann. Die derart gebildete Kühlschlange 6 kann aus Metall bestehen, insbesondere im Fall des Einsatzes in Niederspannungsanlagen. Ansonsten ist als Metrial für die Kühlschlange ein geeigneter Kunststoff oder' ein synthetisches Material vorzuziehen, um hierdurch einen elektrischen Leiter zu vermeiden, der Kriechströme bewirken könnte oder die Bildung eines äußeren Lichtbogens zwischen den Sicherungsköpfen fördern könnte, wenn im Betrieb eine Spannungsspitze aufträte, was im allgemeinen dann der Fall ist, wenn das Sicherungselement in Folge eines hohen Stromes durchbrennt.The fuse body 1 includes a coiled tube 6 embedded in the thickness of its wall. The tube 6 has outwardly protruding ends 7 and 8, via which it can be connected to a suitable liquid cooling system. the Cooling coil 6 formed in this way can consist of metal, in particular in the case of use in low-voltage systems. Otherwise a suitable plastic or synthetic material is to be preferred as the metrial for the cooling coil in order to achieve this to avoid an electrical conductor that could cause leakage currents or could promote the formation of an external arc between the fuse heads if there is a voltage spike during operation would occur, which is generally the case when the fuse element burns out as a result of a high current.
Der Sicherungskörper kann aus jedem geeigneten Isoliermaterial hergestellt sein, das sich um die Kühlschlange gießen oder 'inThe fuse body can be made of any suitable insulating material that can be molded around the cooling coil or 'in
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einer anderen Weise anordnen läßt. Vorzugsweise besteht er aus einem geeigneten Kunststoff oder synthetischen Material, das für Spritzgießen verwendbar ist. Dabei sind in der Spritzgußform Einrichtungen vorgesehen, um die Kühlschlange in ihrer vorbestimmten Lage zu halten. Wenn in einem solchen Falle die Kühlschlange selbst auch aus einem Kunststoff oder synthetischen Material besteht,muß sie derart beschaffen sein, daß sie der Einspritztemperatur ohne Zerstörung widerstehen kann, was in einigen Fällen schwierig sein kann. Weiterhin hat ein Hohlkörper, der aus einem Spritzgußmaterial besteht, im allgemeinen keine sehr hohe mechanische Widerstandskraft gegen Zerbersten. Es ist deshalb von besonderem Vorteil, den Sicherungskörper 1 in der folgenden Weise auszubilden:can be arranged in a different way. Preferably it consists of a suitable plastic or synthetic material that is usable for injection molding. In this case, facilities are provided in the injection mold to the cooling coil in their to hold a predetermined position. If in such a case the cooling coil itself is also made of a plastic or synthetic Material consists, it must be such that it can withstand the injection temperature without destruction, which in can be difficult in some cases. Furthermore, a hollow body made of an injection molding material generally has no very high mechanical resistance to bursting. It is therefore particularly advantageous if the fuse body 1 train in the following way:
Es wird zunächst ein Dorn vorbereitet, der in seinen Abmessungen den gewünschten Innenmaßen des Sicherungskörpers entspricht. Fäden oder Bänder eines geeigneten Materials von faseriger Form, wie vorzugsweise Glas, werden dann auf diesen Dorn gewickelt und zugleich mit einem wärmebeständigen Kunstharz in unausgehärtetem Zustand imprägniert bis eine Schicht von der Dicke a (Figur 3) erhalten ist, welche den? gewünschten Abstand zwischen der Kühlschlange und der Innenfläche des Sicherungskörpers entspricht. Die Kühlschlange 6 wird dann auf diese erste Schicht aufgewickelt. Falls es erforderlich ist kann die Kühlschlange bis auf eine solche Temperatur erwärmt werden, das sie für denFirst a mandrel is prepared, the dimensions of which correspond to the desired internal dimensions of the fuse body. Threads or ribbons of suitable material of fibrous form, such as preferably glass, are then wound onto this mandrel and at the same time with a heat-resistant synthetic resin in uncured State impregnated until a layer of the thickness a (Figure 3) is obtained, which the? desired distance between corresponds to the cooling coil and the inner surface of the fuse body. The cooling coil 6 is then on this first layer wound up. If necessary, the cooling coil can be heated to such a temperature that it is suitable for the
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Aufwickelvorgang genügend verformbar ist. Ebenfalls muß darauf acht gegeben werden,-'daß die Schlange nicht flach gedrückt wird, was hinreichend bekannt ist. Die somit fertige Kühlschlange wird auf dem Dorn festgehalten und es werden in geeigneter Weise imprägnierte Streifen von Glasfasern, -gespinsten oder -bändern, in die Windungszwischenräume der Kühlschlange eingewickelt, bis diese Zwischenräume der aufeinanderfolgenden Gänge der Kühlschlange ganz aufgefüllt sind, was der Dicke b in Figur 3 entspricht. Schließlich wird eine äußere Schicht von imprägnierten Glasfäden, -fasern, -gespinsten oder -bändern, auf die nunmehr glatt durchgehend zylindrische Oberfläche aufgewickelt. Dies wird gemacht, um eine äußere Schicht mit der Dicke c zu bilden (Figur 3), die für das die Kühlschlange überdeckende Isoliermaterial jeweils wählbar ist.Winding process is sufficiently deformable. Must also be on it be careful, - 'that the snake is not flattened, which is well known. The thus finished cooling coil is held on the mandrel and there are appropriate impregnated strips of fiberglass, fiberglass or ribbons, wrapped in the spaces between the windings of the cooling coil, to these spaces between the successive passages of the cooling coil are completely filled, which corresponds to the thickness b in FIG. Finally, an outer layer of impregnated glass threads, fibers, webs or tapes is now smooth continuously wound cylindrical surface. This is done to form an outer layer of thickness c (Figure 3), which can be selected for the insulating material covering the cooling coil.
Nach dem Aushärten des Harzes und nach der Entfernung des Doms erhält man dann einen einstückigen rohrförmigen Körper von außergewöhnlicher mechanischer Festigkeit gegen Innendruckstöße und in den die Kühlschlange völlig eingebettet ist.After the resin has hardened and after the dome has been removed one then obtains a one-piece tubular body with exceptional mechanical strength against internal pressure surges and in which the cooling coil is completely embedded.
Wie auch immer das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Sicherungskörpers sein mag, kann dieser Sicherungskörper in einem Bereich gekühlt werden, der dicht an seiner Innenfläche liegt, das heißt, mit einem viel niedrigeren Temperaturgradient als mittels der bekannten außen angeordneten Kühlplatten. FallsWhatever the method of making the one of the present invention Fuse body may be, this fuse body can be cooled in an area that is close to its inner surface is, that is, with a much lower temperature gradient than by means of the known externally arranged cooling plates. If
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die Kühlschlange aus einem Kunststoff oder synthetischen Material besteht, besitzt der Sicherungskörper kein elektrisch leitendes Teil, welches zur Ausbildung eines Lichtbogens führen könnte, wenn das Sicherungselement infolge eines überhöhten Stromes oder eines Kurzschlusses durchbrennt.If the cooling coil is made of a plastic or synthetic material, the fuse body has no electrically conductive one Part that could lead to the formation of an electric arc if the fuse element was raised as a result of an excessive Current or a short circuit.
Ferner kann die Kühlschlange auch in Zickzack- oder Meanderform verlegt sein, mit geraden Abschnitten, die parallel zur Sicherungsachse verlaufen und die miteinander in Reihe durch halbkreisförmige Abschnitte verbunden sind. In anderen Fällen kann das Kühlsystem eine Mehrzahl von längserstreckenden Röhren besitzen, die miteinander zwischen zwei Kopfstücken parallel geschaltet sind. Bei der Ausbildung solcher Kühlschlangen,die keinen gewindeartigen Verlauf haben, können die Zwischenräume zwischen den Kühlschlangenabschnitten oder Kühlschlangengängen nicht mehr durch Aufwickeln von Fäden oder Bändern eines faserigen Materials, wie zum Beispiel Glas, aufgefüllt werden und es ist deshalb erforderlich, hierfür einen Gießvorgang zu wählen, um zumindest das Isoliermaterial von der Stärke b gemäß Figur 3 aufzubringen.Furthermore, the cooling coil can also have a zigzag or meander shape be laid, with straight sections that run parallel to the fuse axis and with each other in series semicircular sections are connected. In other cases, the cooling system may have a plurality of elongate tubes that are connected in parallel with each other between two head pieces. In the formation of such cooling coils that do not have a thread-like course, the spaces between the cooling coil sections or cooling coil passages can can no longer be filled up by winding threads or ribbons of a fibrous material such as glass, and it is therefore necessary to choose a casting process for this in order to at least the insulation material of the thickness b according to Figure 3 apply.
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2139783B1 (en) | 1977-01-28 |
| FR2139783A1 (en) | 1973-01-12 |
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