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Elektrische Schmelzsicherung und Verfahren zu ihrer Her-
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stellung Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Schmelzsicherung
mit einer Schmelzzone und daran zu beiden Seiten anschließend je einem Kontaktteil,
das mit Gegenkontaktteilen eines Sicherungsaufnehmers kontaktgebend in Verbindung
steht.
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Bei einer bekannten derartigen Schmelzsieheruntr (US 3 909 767) bestehen
die Schmelzzone und die Kontaktteile aus demselben Material. Besitzt dieses Material,
wie für die Schmelzzone normalerweise erforderlich, geringe Leitfähigkeit und niedrigen
Schmelzpunkt, wie z. B.
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Zink, so führt dies an den Übergangsstell<jn der Kontaktteile mit
den Gegenkontaktteilen zu erheblichen Korrosionserscheinungen. Ist dieses Material
hingegen, wie für die Kontaktteile sinnvoll, von großer Leitfähigkeit und hohem
Schmelzpunkt, wie z. B. Kupfer, so hat dies zur Folge, daß aufgrund des relativ
hohen Schmelzpunktes derartiger Metalle die Schmelzsicherung im Störfall vor dem
Unterbrechen der Schmelzzone eine hohe und für die angrenzenden Bauteile schädliche
Temperatur einnimmt.
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Auch ein Material, das in seinen Eigenschaften zwischen denen eines
typischen Schmelzzonen- und Kontaktteilematerials liegt, vermeidet nicht mit Sicherheit
gleichzeitig die beiden aufgezeigten Nachteile der Kontaktkorrosion und der zu hohen
Aur,:l.0.3(tcrnr)er:l1,uro
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
eine elektrische Schmelzsicherung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine
Kontaktkorrosion vermeidet und eine niedrige Auslösetemperatur besitzt.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß die Kontaktteile an
den Berührflächen mit den Gegenkontaktteilen wesentlich bessere elektrische Leitfähigkeit
und/oder Kontakteigenschaften als das Material der Schmelzzone besitzen.
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Durch den Aufbau der Schmelzsicherung aus zwei, den beiden wichtigen
Stellen - Schmelzzone und Kontaktflächen - angepaßten Materialien läßt sich eine
korrosionsfreie Kontaktgabe an den Berührflächen zwischen Kontaktteilen und Gegenkontaktteilen
und eine niedrige Auslösetemperatur der Schmelzzone erzielen. Eine übermäßige Erwärmung
der Schmelz sicherung und der benachbarten Bauteile läßt sich damit mit Sicherheit
vermeiden. Ferner verändert sich der Ubergangswiderstand der Schmelzsicherung an
den Kontaktflächen mit den Gegenkontaktteilen nicht, so daß die Sicherung auch nach
längerem Einsatz bei unverändertem Auslösestrom,anspricht.
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Als Materialien der Schmelzzone kommt, wie bereits erwähnt, relativ
unedles Metall mit geringer elektrischer Leitfähigkeit und niedrigem Schmelzpunkt
in Frage. Bevorzugt kann Zink oder eine Zinklegierung verwendet werden.
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Im Gegensatz hierzu soll das Material der Kontaktteile ein relativ
edles Metall mit hohem Schmelzpunkt und großer elektrischer Leitfähigkeit sein.
Hier bieten sich Kupfer oder eine Kupferlegierung an.
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Eine derartige Schmelzsicherung kann in verschiedener Weise aufgebaut
sein. So ist es möglich, aus dem Material der Schmelzzone mit dieser einstückig
Träger für die Kontaktteile
zu bilden und diese Träger mit einem
elektrisch besser leitenden, gut kontaktgebundenen ein- oder mehrschichtigen Überzug
zu versehen. Eine derartige Schmelzsicherung unterscheidet sich von der bekannten
Sicherung im Prinzip dadurch, daß die Kontaktteile diesen Überzug besitzen,der beispielsweise
wieder aus Kupfer bestehen kann.
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Besteht der Überzug ferner aus zwei Schichten, von denen die untere
als Diffusionssperre für das Material der Schmelz zone und die obere als Korrosionsschutz
dient, so bietet die Schmelzsicherung eine optimale Lösung der beiden genannten
Probleme. Die untere Schicht verhindert, daß das Material der Schmelzzone im Laufe
der Zeit an die Oberfläche der Kontaktteile gelangt und damit möglicherweise Korrosionserscheinungen
hervorruft. Die obere Schicht verhindert zusätzlich derartige Korrosionserscfieinungen
und kann ferner so abriebsarm und resistent beschaffen sein, daß sie die untere
Schicht vor mechanischen Beschädigungen schützt.
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Eine alternative Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß
sich die Materialien von Schmelzzone und Kontaktteilen nur in einem kleinen Übergangsbereich
überlappen. Eine derartige Schmelzsicherung ist besonders sparsam im Materialverbrauch.
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Sind zusätzlich die beiden Überlappungsbereiche der Schmelz zone mit
den Kontaktteilen in gleicher Weise ausgebildet, so kann eine derartige Schmelzsicherung
in besonders einfacher Weise hergestellt werden. Hierzu können Bänder aus dem Material
der Schmelzzone und der Kontaktteile an den Seitenkanten mit geringer Überlappung
fest miteinander verbunden werden und das aus Schmelzzone und Kontaktteile bestehende
Sicherungselement aus diecm M<hrfl'i<'hband ;1".1:f -stanzt werden. Die Verbindung
der Bänder kann In untere schiedlicher Weise durch Schweißen, Löten, Orimpen, Plattinen
oder dgl. erfolgen. Durch diese Verbindung oder anschließend
daran
werden die Bänder im wesentlichen nebeneinanderliegend angeordnet und der Sicherungskörper
daraus gewonnen.
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Für die erstgenannte Ausführungsform der an den Kontaktteilen vorzugsweise
mit Kupfer überzogenen Schmelzsicherung bietet sich als ebenso einfaches Herstellungsverfahren
an, die aus dem Material der Schmelzzone bestehenden Träger zunächst cyanisch vorzuverkupfern
und anschließend sauer nachzuverkupfern. Der Verkupferung kann mittels Bandgalvanisierung
nach vorhergehendem Abdecken des Bereichs außerhalb des Trägers mit Fotolack oder
durch individuelle Glavanisierung vorgenommen werden. In analoger Weise kann eine.einzige
Schicht, z.B. aus Messing, nach Fotolackbehandlung des Schmelzzonenbereichs, galvanisch
gebildet werden.
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Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen
weiter erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen aus mehreren Metallstreifen zusammengesetzten
Mehrfachstreifen, aus dem Einsätze für Stecksicherungen ausgestanzt werden, Fig.
2 einen alternativen Mehrfachstreifen für herkömmliche Schmelzsicherungen, Fig.
3 den Einbau einer derartigen Schmelzsicherung in entsprechende Gegenkontaktteile
im Ausschnitt, Fig. 4 einen alternativen Aufbau der Stecksicherung von Fig. 1 in
perspektivischer Ansicht und Fig. 5 die Stecksicherung von Fig. 4 in der Seitenansicht.
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Fig. 1 zeigt in Aufsicht und im Querschnitt ein Mehrfachband aus einem
Band 1 mit relativ unedlem" Metall, geringer Leitfähigkeit und niedrigem Schmelzpunkt,
wie z. B.
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Zink und einem Band 2 relativ mit unedlem Metall, großer Leitfähigkeit,
hohem Schmelzpunkt und guten Kontakteigenschaften, wie z. B. Kupfer. Die Bänder
1 und 2 überlappen sich an ihren Seitenkanten 1' und 2' geringfügig und sind in
ihrem Überlappungsbereich mechanisch fest, beispielsweise durch Schweißen, gasdicht
miteinander verbunden.
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Aus dem Mehrfachband sind mehrere Sicherungseinsätze 3 ausgestanzt,
die aus Kontaktteilen 4 und einer dazwischenliegenden Schmelzzone 5 bestehen. Die
Schmelzzonen 5 bestehen aus dem unedlen und die Kontaktteile 4 aus dem edlen Metall.
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Die entsprechend dem gewünschten Auslösestrom ggf. nachträglich in
ihrer Dicke verringerte Schmelzzone 5 der Sicherungsteile 3 ermöglicht ein Auslösen
der Schmelzsicherung, d. h. eine Unterbrechung der elektrischen Verbindung im Bereich
der Schmelzzone bei einem definierten Auslösestrom. Aufgrund der Eigenschaften des
Bandes 1 erfolgt diese Auslösung bei einer relativ niedrigen Temperatur. Bei Verwendung
von Zink liegt diese Temperatur bei etwa 420 OC (Schmelzpunkt). Die Verwendung edlen
Metalls für die Kontaktteile 4 verhindert Korrosionserscheinungen an den Berührflächen
der Kontakt teile 4 mit nicht dargestellten Gegenkontaktteilen, so daß auch bei
längerem Einsatz eine Veränderung der Auslösestromwerte, beispielsweise durch Korrosionserscheinungen
an diesen Berührilächen, mit Sicherheit vermieden ist. Durch die optimaGc Anpassung
de, Sicherungsteils 3 in der Schmelzzone 5 und den Kontaktteilen 4 an die.jeweiligen
Erfordernisse wird eine unveränderte Funktion der Schmelzsicherung ohne Beeinträchtigung
benachbarter Bauteile, beispielsweise auch benachbarter Schmelzsicherungen, gewihrleitet.
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Fig. 2 zeigt ein Mehrfachband für Sichert;n~ teile herkömmlicher (Torpedo-)Schmelzsicherungen.
Dieses besteht aus drei Bändern 7, 8 und 9, von denen die Bänder 7 und 9 aus dem
gleichen, relativ edlem Metall, z. B. Kupfer und das Band 8 aus relativ unedlem
Metall, z. B. wieder Zink bestehen. Die Bänder 7 und 8 bzw. 8 und 9 sind wie die
Bänder 1 und 2 von Fig. 1 an ihren Längskanten überlappt und miteinander fest verbunden.
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Aus dem Mehrfachband sind in der dargestellten, wiederum schraffierten
Weise Sicherungsteile 10 ausgestanzt, die aus, zwei Kontaktteilen 11 und einer-
Schmelzzone 12 bestehen.
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Die Schmelzzone 12 ist wie die Schmelzzone 5 aus unedlem und die Kontaktteile
11 wie die Kontaktteile 4 aus edlem Metall.
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Dic Sicherungsteile 10 sind, wie ausschnittsweise in Fig. 3 zu erkennen,
auf einem Isolierkörper 13 aufgebracht. Dabei werden die Kontaktteile 11 tiefgezogen
und um die Enden des Isolierkörpers 13-herumgelegt. Die aus dem Sicherungsteil 10
und dem Isolierkörper 13 bestehende Sicherung ist in einem der Kontur der Sicherung
angepaßten federnden Gegenkontaktteil 14 eines Sicherungsaufnehmers gehalten.
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Durch diese Ausbildung des z.B. aus Federbronze bestehenden Gegenkontaktteils
wird ein guter elektrischer Kontakt zwischen der Sicherung und dem Sicherungsaufnehmer
bei geringer Stromdichte erzielt. Dies hat in Verbindung mit der Ausbildung der
Kontaktteile 11 aus elektrisch gut lciten(3em Material zur Folge, daß Korrosionserscheinungen
vermiet3en werden. Auch hier läßt sich durch die Wahl des Werkstoffs für die Schmelzzone
12 und ggf. durch entsprechende Dickenwahl ein definierter Auslösestrom erzielen
und aufgrund der übrigen Eigenschaft der Sicherung auch langfristig konstant beibehalten.
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Anhand von Fig. 4 ist ein alternativer Aufbau des Sicherungsteils
entsprechend dem Sicherungsteile 4 für eine Stecksicherung dargestellt. Das Sicherungsteil
15 entsprechend dem Sicherungsteil 3 von Fig. 1 besteht aus einem unedlen Metall,
das einerseits die Schmelzzone 5 und andererseits einen Träger 16 für die eigentlichen
Kontaktteile 17 bildet. Die Kontaktteile 17 sind auf den Träger nachträglich aufgebracht.
Sie bestehen aus zwei Schichten, von denen die untere Schicht 17 als Diffusionssperre
und die obere Schicht 18 als Korrosionsschutzschicht dient. Bestehen diese Schichten
17 und 18 beispielsweise aus Kupfer, so können sie durch entsprechende chemische
Behandlung erzeugt werden. Die Schicht 17 ergibt sich beispielsweise durch cyanisches
Vorverkupfern, die Schicht 18 durch saures Nachverkupfern. Auf diese Weise besitzt
das Sieherungsteil 15 für die Schmei vzone 3 wieder. ein relativ leicht schmel-
-zendes Material und für die Berührflächen zu Gegenkontaktteilen 19 eines nicht
dargestellten Sicherungsaufnehmers einen niedrigen und langfristig sich nicht ändernden
Übergangswiderstand. Auf diese Weise ist eine ungestörte Funktion der Sicherung
gewährleistet.
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