DE3118943C2

DE3118943C2 -

Info

Publication number: DE3118943C2
Application number: DE3118943A
Authority: DE
Inventors: Christian Dipl.-Phys. Gutzmer; Norbert Dipl.-Ing. 5810 Witten De Asdollahi
Original assignee: Wickmann Werke GmbH
Current assignee: Wickmann Werke GmbH
Priority date: 1981-05-13
Filing date: 1981-05-13
Publication date: 1990-03-22
Also published as: GB2098415A; DE3153785C2; GB2098415B; DE3118943A1; JPS57187829A; US4417226A

Description

Die Erfindung betrifft eine Kleinstsicherung mit einem Kunststoffsockel (Sockel) und einer Kunststoffkappe (Kappe) zur Bildung eines Innenraumes, mit zwei durch den Sockel hindurch tretenden, in den Innenraum hineinragenden Leitern und mit einem Schmelzleiter, der in dem Innenraum die Leiter überbrückt, wobei der Innenraum ganz oder teilweise mit einem Keramiksubstrat ausgekleidet ist.

Eine derartige Kleinstsicherung ist mit Ausnahme der Auskleidung des Innenraumes mit einem Keramiksubstrat z. B. aus der DE 29 28 479 A 1 bekannt. Der Zusammenhang zwischen dem Sockel und der Kappe wird durch eine formschlüssige Rastung bewirkt. Die Montage ist deshalb besonders einfach durchzuführen, auch sind die Maßnahmen zur Verwirk lichung der entsprechenden Rastvorsprünge bzw. -rillen an den entsprechenden Einzelteilen mit sehr geringem Aufwand möglich. Abweichend hiervon kann die Verbindungs stelle geklebt, geschweißt oder geschraubt sein.

Während bei der Auslösung durch niedrige und mittlere Überströme keinerlei Probleme auftreten, kann es ins besondere in Verbindung mit sehr dünnen Schmelzleitern bei extrem hohen Überströmen unmittelbar nach der Aus lösung zu einer Trennung von Kappe und Sockel kommen, und zwar zu einem Zeitpunkt, zu dem der Überstrom noch nicht abgeschaltet ist. Als Folge davon besteht die Gefahr, daß bei von dem Sockel gelöster Kappe für Bruch teile von Sekunden ein offener Lichtbogen vorhanden ist. Im übrigen stellt eine Kleinstsicherung, die nach dem Auslösen noch unter Strom steht und ihre Kappe verloren hat, eine erhebliche Gefahr da.

Die Trennung der Kappe von dem Sockel kann mehrere Ursachen haben. In einigen Fällen genügt die explo sionsartige Verdampfung des Schmelzleiters und der daraus resultierende Druckanstieg im Inneren der Kleinstsicherung, um die Trennung zu bewirken. Mitunter ist jedoch eine Zersetzung des Kunststoffes und die damit verbundene Gasentwicklung an dem Aufbau eines zur Trennung ausreichenden Innendruckes mitbeteiligt. Dabei läuft in etwa folgender Vorgang ab: Ein starker Lichtbogen führt zu einer Temperaturerhöhung des benach barten Kunststoffes bis auf ein Niveau, bei dem der Kunststoff vereinfacht ausgedrückt zu Kohlenstoff oder zu gasförmigen Anteilen zersetzt wird, wobei der Kohlen stoff infolge seiner elektrisch leitenden Eigenschaft die Aufrechterhaltung des Lichtbogens begünstigt und so die Gasentwicklung, infolge der Kunststoffzersetzung, weiter zunimmt. Schließlich führt die Erwärmung des in den Innenraum der Kleinstsicherung eingeschlossenen Gases zusätzlich noch zu einer Druckerhöhung, so daß letztere, die Verdampfung des Schmelzleiters und die Zersetzung des Kunststoffes oder eine bzw. zwei dieser Ursachen für die Druckerhöhung die Trennung der Kappe von dem Sockel bewirken, bzw. die Zerstörung der Kleinst sicherung in dem Maße herbeiführen, daß elektrisch leitende Teile freiliegen.

Aus der US 38 01 947 ist eine Sicherung bekannt, bei der das Innere des Innenraumes mit einer Keramik- Paste bedeckt ist, um die aus Kunststoff bestehende Kapselung vor einem unmittelbaren Temperatureinfluß zu schützen und so die Gefahr des Zerplatzens zu ver ringern. Außerdem soll die vorübergehende Leitfähigkeit des verschmorten Kunststoffes durch die Keramikaus kleidung verhindert werden. Durch die keramische Aus kleidung wird tatsächlich das Schaltvermögen dieser bekannten Sicherung zu höheren Stromwerten verschoben, es finden jedoch immer noch Beschädigungen statt, die ein erwünschtes hohes Schaltvermögen bei kleinen Ab messungen nicht erreichen lassen.

Es ist demnach Aufgabe der Erfindung, eine Kleinstsiche rung gemäß der DE 29 28 479 A1 so weiterzuentwickeln, daß deren Zusammenhalt bei extrem hohen Überströmen gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Keramiksubstrat aus einem Papier oder Vlies aus Keramikfasern besteht.

Wie bei der bekannten Keramikauskleidung führt auch das erfindungsgemäße Keramikpapier oder Keramikvlies zu einer raschen Kondensierung des bei der Auslösung der Sicherung entstehenden Metalldampfes. Die rasche Kondensierung des Metalldampfes entzieht der Innenatmosphäre Metallionen, wodurch die Bedingungen für die Aufrechterhaltung eines vorhandenen Lichtbogens drastisch verschlechtert werden. Auch widersteht das Keramikpapier oder das Keramikvlies für eine gewisse Zeit der thermischen Beanspruchung, wodurch die Ober flächentemperatur des Kunststoffes unterhalb der Zersetzungs temperatur gehalten werden kann.

Die Ausbildung der Keramikauskleidung als Papier oder Vlies hat sich überraschend als verantwortlich dafür gezeigt, daß ein weit höheres Schaltvermögen vorhanden ist als bei festen, in sich unelastischen Keramikaus kleidungen. Dies mag an der höheren Dämpfung bzw. an der Gasdurchlässigkeit liegen, die dafür sorgt, daß der Druckanstieg abgedämpft wird, so daß vor Entstehen eines Berstdruckes der Lichtbogen infolge der beschrie benen Vorgänge bereits erloschen ist, also der Innen druck wieder abnimmt. Das Keramikpapier oder das Keramik vlies wird am einfachsten in den Innenraum eingelegt.

In vielen Fällen ist der Schmelzleiter besonders nahe an dem Boden der Kappe angeordnet, so daß insbesondere der Boden vor der Wärmeentwicklung geschützt werden muß. In diesem Fall ist die Auskleidung nur des Kappen bodens für eine zuverlässige Funktion der Kleinstsiche rung ausreichend. Darüberhinaus können die zylindrischen Innenflächen der Kappe sowie der Boden des Sockels in die Auskleidung einbezogen sein, was niemals schäd lich ist, jedoch nach Lage des Schmelzleiters inner halb des Innenraumes der Kleinstsicherung nicht immer erforderlich ist.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert; in der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungs gemäßen Auskleidung und

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungs gemäßen Auskleidung.

In den Fig. 1 und 2 ist jeweils eine Kleinstsicherung dar gestellt, die unterschiedlich ausgekleidet ist. Sie besteht im wesentlichen aus einem Kunststoffsockel (Sockel) 1, auf den eine Kunststoffkappe (Kappe) 2 auf gerastet ist. Der Zusammenhalt zwischen dem Sockel 1 und der Kappe 2 wird durch umlaufende Vorsprünge auf dem Sockel 1 und entsprechende Rillen innerhalb der Kappe 2 gewährleistet (nicht dargestellt). Durch den Sockel 1 hindurch erstrecken sich jeweils zwei elektrische Leiter, die als im Querschnitt kreis förmige Metalldrähte ausgebildet sind. Zur Festlegung dieser Drähte innerhalb des Sockels 1 ist im oberen Bereich ein Abschnitt durch Quetschen verformt, wodurch an dieser Stelle eine Klemmwirkung zwischen jedem Draht und dem Sockel 1 ein tritt. An den über den Sockel 1 hinausragenden Enden der beiden Leiter ist ein Schmelzleiter 3 befestigt. Dieser kann als nackter Draht im wesentlichen zwischen den beiden Leitern frei gespannt sein, wenn eine flinke Charakteristik gewünscht ist, oder er kann zu einer Wendel geformt sein, wenn die Kleinst sicherung eine mehr träge Charakteristik haben soll, die Befestigung geschieht in aller Regel durch Anlöten.

Der Boden der Kappe 2 ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 1 mit einer Auskleidung 5 aus Keramikpapier oder -vlies versehen. Aufgrund fertigungstechnischer Überlegungen ist bei diesem Ausführungsbeispiel der Schmelzleiter 3 nämlich besonders nahe an dem Boden der Kappe 2 angeordnet, und zwar mit Hilfe von Lot 4 etwa jeweils an den Enden der beiden Leiter angelötet. Eine Auskleidung 5 nur des Bodens der Kappe 2 ist deshalb für diesen speziellen Fall völlig ausreichend, da die thermische Belastung aller übrigen Bereiche des Innen raumes der Kleinstsicherung nicht so groß ist, daß unbedingt eine weitere Auskleidung auch in diesen Bereichen vorhanden sein muß.

Als Auskleidung 5 können verschiedene Papier- oder Vlies-Materialien verwendet werden; es kommt nur darauf an, daß sie hitzebeständig und bei Tempe raturbeanspruchung wenig gasend sind. Dabei werden sowohl Papier oder zu einem Vlies verarbeitete Fasern aus Al₂O₃, SiO₂ oder MgO ver wendet.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 1 wurde ein Keramik papier verwendet, wobei die hier verwendete Form einer Ronde durch Ausstanzen aus einem entsprechenden Bogen ent standen ist. Sie ist im Durchmesser geringfügig größer gewählt als der Innendurchmesser der im wesentlichen zylindrischen Kappe 2, so daß sie ohne weitere Hilfsmittel durch Einlegen in die Kappe 2 auf den Boden in dieser Lage aufgrund ihrer leichten Klemmwirkung verharrt. Das Keramikpapier kann vor oder nach dem Ausstanzen durch einen Keramikhärter weiter verfestigt sein, wodurch die Auskleidung 5 noch widerstands fähiger gegen Temperatureinflüsse wird.

In der Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Er findung dargestellt. Hier ist der Schmelzleiter 3 mit Hilfe von Lot 4 mehr im Zentrum des aus dem Sockel 1 und der Kappe 2 gebildeten Innenraums der Kleinstsicherung angebracht. Ent sprechend sind auch die zylindrischen Innenwände, soweit sie den Innenraum der Kleinstsicherung bilden, mit der Auskleidung 5 versehen.

Um auch im Bereich des Sockels 1 eine nachteilige thermische Wirkung beim Auslösen der Kleinstsicherung zu vermeiden, kann selbstverständlich auch die Innenseite des Sockels 1 ausge kleidet sein. Die Auskleidung 5 kann z. B. in ein facher Weise durch Auflegen einer Keramikpapierronde auf die entsprechende Seite des Sockels 1 erreicht werden, was vor dem Anlöten des Schmelzleiters 3 erfolgen sollte. In der Regel sind die beiden den Schmelzleiter 3 tragenden Leiter dünn und damit spitz genug, um eine aus Keramikpapier ausgestanzte Ronde beim Auflegen auf den Sockel 1 an den beiden entsprechenden Stellen zu durchbohren, so daß es keiner gesonderten Anspitzung bei der Fertigung dieser beiden Leiter bedarf. Mit einer der artigen Auskleidung 5 aus Keramikpapier des Sockels 1 kann eine Kappe 2 kombiniert werden, deren Auskleidung 5 durch Auf tragen einer Suspension bewirkt worden ist. Es können also ohne weiteres ein Keramikpapier oder -vlies mit einer Keramik suspension jeweils als Auskleidung 5 kombiniert werden.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Auskleidung 5 wird sicher ver hindert, daß sich die Rastverbindung (nicht dargestellt) zwischen der Kappe 2 und dem Sockel 1 im Falle des Ansprechens der Kleinstsicherung löst. Selbst wenn an dieser Stelle eine Trennung zwischen Kappe 2 und Sockel 1 erschwert wäre, beispielsweise durch die Anwen dung eines Klebers oder durch eine Schraubverbindung, wäre eine Zerstörung der Kappe 2 ohne das erfindungsgemäße Auskleidungsmaterial in dem Maße zu erwarten, daß in gefährlicher Weise elektrisch leitende Teile freigelegt wären. Die Bildung eines sehr hohen Innendrucks innerhalb der Kleinstsicherung in Verbindung mit den hohen Temperaturen führt nämlich bei fehlendem Keramikpapier oder -Vlies zunächst zu einer Rißbildung des Kunststoffes und schließlich zum Abplatzen ganzer Bereiche der Kleinstsicherung, so daß eine Situation nach dem Abschalten eintritt, die der einer vollstän dig vom Sockel 1 getrennten Kappe 2 ähnlich ist.

Claims

1. Kleinstsicherung mit einem Kunststoffsockel (Sockel) und einer Kunststoffkappe (Kappe) zur Bildung eines Innenraumes, mit zwei durch den Sockel hindurchtretenden, in den Innenraum hineinragenden Leitern und mit einem Schmelzleiter, der in dem Innenraum die Leiter über brückt, wobei der Innenraum ganz oder teilweise mit einem Keramiksubstrat ausgekleidet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramiksubstrat (5) aus einem Papier oder Vlies aus Keramikfasern besteht.

2. Kleinstsicherung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß ausschließlich der Boden der Kappe (2) oder die Innenflächen der Kappe (2) ausgekleidet sind.

3. Kleinstsicherung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Auskleidung aus einer Keramik-Papierronde besteht, deren Durchmesser geringfügig größer ist als der Innendurchmesser der Kappe (2).