DE2444802C3 - Sicherungselement zum Schutz elektrischer Geräte gegen Überhitzung - Google Patents

Description

fen insbesondere die zweite Feder, die sternförmige leiferscheibe und eine der beiden Zwischenscheiben, S^Mch ein sehr einfacher Mechanismus erhalten und ^fwoieranzproblem weitgehend eliminiert wird, Ein |plfe|i_cner Unterschied zu dem bekannten Siche-ÜPmLlement besteht in der Leitung des elektrischen iSe&es durch das zwischen den beiden Hülsen ÄfSnete Metallgranulat.

'^i Ws beiden sich auf der Längsachse des Elementes

sii^eWberliegenden Hülsen aus leitfähigem Material,

'^H^sich in einem gemeinsamen Mantel aus nichtleiten-

^'Ψΐή Material befinden, können in bekannter Weise in

=W^;irWerkzeug eingelegt werden, in welchem sie mit

'duroplastischem Kunststoff umspritzt werden, wobei

lip äußeren Enden der Hülsen vorzugsweise mit einem

Λ ^Teilabschnitt aus dem gemeinsamen Mantel hervortre-

^Vi In die hervortretenden Enden können dann die

^irischlußdrähte eingequetscht werden. Auf diese Weise

"*'Eitsteht ein sehr robuster und dennoch recht einfacher

iilufbau, der sich bequem realisieren läßt. Zugleich ist das

Element voll isoliert.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher erläutert

F i g 1 zeigt eine erste Ausgestaltung des Sicherungselementes, bei welchem das zwischen den Hülsen eingefügte Granulat eine Mischung aus Metallgranulat und Schmelzgranulat ist;

pig 2 zeigt eine weitere Ausgestaltung des Elementes bei welchem das Metallgranulat und das Schmelzgranulat in separaten Räumen angeordnet sind;

Fig 3 zeigt eine weitere Ausgestaltung des Elementes bei welchem das Schmelzgranulat durch ein Schmelzlotplättchen ersetzt ist;

ρ i g 4 zeigt eine weitere Ausgestaltung des Elementes bei welchem das Schmelzgranulat durch einen doppelpilzförmigen Schmelzkörper ersetzt ist.

Unter anfängliche) Bezugnahme auf Fig. 1 befinden sich zwei vorzugsweise gleiche Hülsen 2 und 3 aus elektrisch leitfähigem Material in spiegelsymmetrischer Anordnung innerhalb eines gemeinsamen Mantels 1 aus nichtleitendem Material. Die beiden Hülsen und der ebenfalls hülsenförmige Mantel sind koaxial zueinander angeordent, wobei die im Inneren des Mantels 1 liegenden Enden der Hülsen 2 und 3 einen Abstand voneinander aufweisen, während die äußeren Enden der Hülsen mit einem Teilbetrag ihrer Länge aus dem Mantel 1 hervorstehen. Zur besseren axialen Abstutzung der Hülsen innerhalb des Mantels können die Hülsen eine oder mehrere umlaufende Sicken

DeTlviantel 1 und die beiden Hülsen 2 und 3 bilden eine separate Baugruppe, die durch Einlegen der Hülsen in ein Werkzeug und Umspritzen derselben mi duroplastischem oder anderem geeigneten Material hergestellt werden kann. In die außerhalb des Mantels vorstehenden Enden der Hülsen sind die elektrischen Anschlußdrähte 4 des Elementes eingeführt und eingequetscht, wodurch eine mechanische und eine elektrisch leitende Verbindung gewährleistet ist.

Vor dem Einführen und Einquetschen des zweiten Anschlußdrahtes werden die inneren Bestandteile des Sicherungselementes eingeführt, die im wesentlichen aus einer Feder 5, einem kolbenartigen Isolierkörper 6, einem elektrisch leitfähigen Metallgranulat 7 und einem Schmelzgranulat 8 oder anderen Schmelzkörper!!

"Bei der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausgestaltung ist ein aus Metallgranulat 7 und Schmelzgranulat bestehendes Mischgranulat zwischen den einander zugekehrten inneren Enden der Hülsen eingefüllt, welches sich auch in einen Teilbereich der Hüisen hinein erstreckt, wobei das elektrisch leitfähige Metallgranulat 7 die elektrische Verbindung zwischen den Hülsen 2 und 3 bewirk!. Während sich das Mischgranulat in der einen Hülse 2 bis zu dem eingeführten Ende des Anschlußdrahtes 4 hin erstreckt, befinden sich in der anderen Hülse 3 die Feder 5 und der kolbenartige Isolierkörper ίο 6, der an das Mischgranulat angrenzt. Die Feder 5 ist vorgespannt und drückt den Isolierkörper 6 gegen das Mischgranulat, wobei sie sich an dem eingeführten Ende des anderen Anschlußdrahtes 4 abstützt.

Wie man aus der entlang der Längsachse des Elementes einander folgenden Anordnung der genannten Komponenten erkennen kann, verläuft der elektrische Strom von einem der Anschlußdrähte 4 kommend über die diesem Anschlußdraht zugeordnete Hülse 2 bzw. 3, von dieser aus über das Metallgranulat 7 zu der gegenüberliegenden Hülse 3 bzw. 2 und von dieser aus in deren Anschlußdraht 4. Wenn das Sicherung.seJement nun infolge unzulässig hoher Erhitzung anspricht, verflüssigt sich das Schmelzgranulat 8, wodurch sich das Volumen des Mischgranulates unter dem Druck der vorgespannten Feder 5 wesentlich reduziert, weil sich das Schmelzgranulat nach seiner Verflüssigung optimal in die freien Räume zwischen dem Metallgranulat einziehen kann. Es kann sich in flüssigem Zustand auch an dem Isolierkörper 6 vorbei in den Raum der Feder 5 ausdehnen, wobei zugleich eine Funken löschende Wirkung eintritt. Hierbei dringt der kolbenförmige Isolierkörper 6 so weit auf den Granulatraum zu vor, daß er aus der Hülse 3 heraustritt, wodurch der elektrische Kontakt zwischen dem Metallgranulat 7 und der Hülse 3 unterbrochen wird. Bei dieser Ausgestaltung ist über das Metallgranulat ein guter Wärmetransport in das Schmelzgranulat gegeben, wodurch ein rasches Ansprechen gewährleistet ist.

Bei einer zweiten Ausgestaltung des Sicherungselementes, die in Fig.2 dargestellt ist, sind das Metallgranulat 7 und das Schmelzgranulat 8 nicht als Mischgranulat, sondern separat eingefüllt, wobei sich das Metallgranulat 7 wieder in dem Raum zwischen den beiden Hülsen 2 und 3 befindet und sich auch in einen 45 Teilbereich der Hülsen hinein erstreckt, während das Schmelzgranulat einen wesentlichen Volumenteil der Hülse 2 füllt. Die Wirkungsweise dieser Ausgestaltung ist derjenigen des in Fig. 1 gezeigten Sicherungselementes weitgehend ähnlich. Beim Erreichen des 50 Ansprechpunktes verflüssigt sich das Schmelzgranulat 8, wodurch es unter dem Druck der vorgespannten Feder 5 zunächst selbst ein kleineres Volumen annehmen und sich sodann auch noch in die freien Räume zwischen dem Metallgranulat 7 einschieben

55 kann.

Bei einer weiteren, in F i g. 3 gezeigten Ausgestaltung, ist anstelle des separaten Schmelzgranulates der F i g. ein Schmelzplättchen 10 vorgesehen, welches vorzugsweise von der in die Hülse 2 eingestauchten Sicke

60 gehalten wird. Hierbei befindet sich zwischen dem Schmelzplättchen 10, welches aus eutektischem Schmelzlot bestehen kann, und dem Ende des eingeführten Anschlußdrahtes 4 ein Hohlraum 12. Das Metallgranulat 7 befindet sich wieder im Raum

65 zwischen den beiden Hülsen 2 und 3 und erstreckt sich auch in einen Teilbereich der Hülsen hinein. Beim Erreichen der Ansprechtemperatur des Schmelzlotplättchens 10 wird dieses weich oder flüssig und wird

durch die vorgespannte Feder 5 in den Hohlraum 12 hineingeschleudert, woraufhin das Metallgranulat 7 nachfolgt und der kolbenartige Isolierkörper 6 wieder aus der Hülse 3 hervortritt, wodurch der elektrische Kontakt unterbrochen wird.

■ Bei einer weiteren Ausgestaltung des Sicherungselementes, wie sie in F i g. 4 dargestellt ist, ist anstelle des separaten Schmelzgranulates der F i g. 2 ein doppelpilzförmiger Schmelzkörper ti vorgesehen, auf dessen einem Pilzkopf das Metallgranulat 7 ruht, während sich sein anderer Pilzkopf am Boden der Hülse 2 bzw. an dem eingezogenen Ende des Drahtes 4 abstützt. Der hierbei notwendige Hohlraum ist durch die Formgebung des doppelpilzförmigen Schmelzkörpers selbst realisiert, wie man aus Fig.4 erkennt. Der Wirkungsmechanismus ist demjenigen der in F i g. 3 gezeigten Ausgestaltung sehr ähnlich und bedarf keiner weiteren Erläuterung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Palentansprüche:

1. Sicherungselement zum Schutz elektrischer Geräte gegen,Überhitzung, bei welchem zwei sich auf der Längsachse des Elementes gegenüberliegende und mit den Anschlußdrähten verbundene Hülsen aus leitfähigem Material gegenseitig isoliert von einem gemeinsamen Mantel aus nicht leitendem Mäterial^gehalte.n sind und innerhalb der Hülsen ein Schmelzgranulat angeordnet ist, auf welches unter Zwischenschaltung eines den Druck verteilenden Gliedes die Kraft einer vorgespannten Feder einwirkt, die bei Erreichen der Ansprechtemperatur infolge Verflüssigung des Schmelzgranulates expandiert, wodurch ein zuvor vorhandener elektrischer Kontakt zwischen den Anschlußdrähten unterbrochen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den einander zugekehrten Enden der Hülsen (2, 3) ein Metallgranulat (7) angeordnet ist, welches sich in einen Teilbereich der Hülsen hinein erstreckt und dieselben zunächst elektrisch verbindet und beim Ansprechen des Schmelzgranulates (8) durch die expandierende Feder (5) unter Zwischenschaltung eines den Druck verteilenden Isolierkörpers (6) aus wenigstens einer der Hülsen (3) verdrängt wird, wodurch der elektrische Kontakt unterbrochen wird.

2. Sicherungselement nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Mantel (1) aus Duroplast geformt ist, mit dem die Hülsen (2, 3) zumindest in einem Teilabschnitt umspritzt sind, wobei in diese zur Abstützung an dem Mantel vorzugsweise umlaufende Sicken (9) eingestaucht sind.

3. Sicherungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußdrähte (4) für das Element in die äußeren Enden der Hülsen (2, 3) eingeführt und vorzugsweise durch Einquetschen mit diesen leitend verbunden sind.

4. Sicherungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzgra nulat (8) dem Metallgranulat (7) beigemischt ist und die Feder (5) in eine der beiden Hülsen (3) eingesetzt ist und über einen kolbenartigen Isolierkörper (6) gegen das Mischgranulat (7 + 8) vorgespannt ist.

5. Sicherungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in eine der beiden Hülsen (2) das Schmelzgranulat (8) eingefüllt ist, während sich in der anderen Hülse (3) die Feder (5) und ein kolbenartiger Isolierkörper (6) befinden, über welche die Feder gegen das Metallgranulat (7) vorgespannt ist.

6. Sicherungselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des Schmelzgranulates ein Schmelzpiättchen (10) vorgesehen ist, welches vorzugsweise von einer in die: eine Hülse (2) eingestauchten Sicke (9) gehalten ist, wobei sich zwischen dem Plättchen und dem eingeführten Ende des Anschlußdrahtes (4) ein Hohlraum (12) befindet.

7. Sicherungselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des Schmelzgrariulates (8) ein doppelpilzförmiger Schmelzkörper (11) vorgesehen ist, auf dessen einem Pilzkopf das Metallgranulat (7) ruht, während sich sein anderer Pilzkopf am Boden der Hülse (2) beziehungsweise an dem eingezogenen Ende des Drahtes (4) abstützt.

Die Erfindung betrifft ein Sicherungselemcnt zum Schutz elektrischer Geräte gegen Überhitzung, bei welchem zwei sich auf der Längsachse des Elementes gegenüberliegende und mit den Anschlußdrähten verbundene Hülsen aus leitfähigem Material gegenseitig isoliert von einem gemeinsamen Mantel aus nicht leitendem Material gehalten sind und innerhalb der Hülsen ein Schmelzgranulat angeordnet ist, auf welches unter Zwischenschaltung eines den Druck verteilenden Gliedes die Kraft einer vorgespannten Feder einwirkt, die bei Erreichen der Ansprechtemperatur infolge Verflüssigung des Schmelzgranulates expandiert, wo· durih ein zuvor vorhandener elektrischer Kontakt zwischen den Anschlußdrähten unterbrochen wird.

Sicherungselemente dieser Bauart sind aus der US-PS 38 21685 bekannt und werden vorzugsweise als Miniaturelemente ausgestaltet. Das bekannte Element besteht aus einer becherförmigen Metallhülse, auf deren Boden zunächst Has Schmelzgranulat eingefüllt und durch eine Scheibe abgedeckt ist. Auf dieser Scheibe stützt sich eine Kontaktdruck-Feder ab, welche eine zweite Scheibe gegen das von der offenen Becherseite her tief hereingezogene Ende des einen Anschlußdrahtes drückt, wobei sich zwischen diesem und der zweiten Scheibe noch eine sternförmig ausgebildete Schleiferscheibe befindet, deren radial vorstehende Zungen umgebogen sind und mit der Innenseite der Hülse kontaktieren.

Das in den Becher hereingezogene Drahtende ist in einen Keramikkörper eingelassen, der seinerseits in die Hülse eingebördelt ist. Auf diesem Keramikkörper stützt sich eine Kontaktöffnungs-Feder ab, die von der anderen Seite her auf die zweite Scheibe einwirkt, die somit in Balancedruck zwischen zwei Federn steht. Der zweite Anschlußdraht des Elementes ist mit der becherförmigen Hülse verbunden. Dieses bekannte Element ist recht aufwendig konstruiert und bedarf zur Sicherstellunii seiner Funktion der Einhaltung mehrerer Toleranzen.

Ferner ist aus der DT-OS 24 11 022 ein Thermoschalter mit einem Schaltglied bekannt, welches normalerweise nicht leitend ist, jedoch unter dem Einfluß einer Kompressionskraft leitend wird. Dieses Schaltglied besteht aus einem elastischen Polster aus elastomerem nicht leitendem Material wie Silikongummi, in welches elektrisch leitende Partikel, insbesondere kleine Metallkügelchen, dispergiert sind. Dieses Schaltglied wird in einer ersten Richtung unter Druck gesetzt, woraufhin es sich in einer zweiten Richtung ausdehnt und den elektrischen Kontakt schließt. Dieser Thermoschalter soll häufige Schaltwechsel ermöglichen, kann aber nur recht kleine Ströme übertragen, wie sie beispielsweise in Anzeigelämpchen von Kraftfahrzeugen fließen.

Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber ein zuverlässig ansprechendes Sicherungselement der eingangs definierten Bauart, welches eine fertigungsgerechte Massenproduktion ermöglicht.

Erfindungsgemäß wurde dies dadurch erreicht, daß zwischen den einander zugekehrten Enden der Hülsen ein Metallgranulat angeordnet ist, welches sich in einen Teilbereich der Hülsen hinein erstreckt und dieselben zunächst elektrisch verbindet und beim Ansprechen des Schmelzgranulates durch die expandierende Feder unter Zwischenschaltung eines den Druck verteilenden Isolierkörpers aus wenigstens einer der Hülsen verdrängt wird, wodurch der elektrische Kontakt unterbrochen wird.

Gegenüber dem bekannten Sicherungselement ent-