DE3909303A1 - Schmelzsicherung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schmelzsicherung und insbesondere eine patronenartige Schmelzsicherung.

Auf dem Gebiet der Schmelzsicherungspatronen gibt es eine besonders interessante bekannte Schmelzsicherung, die in der japanischen offengelegten Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 59-66 844 beschrieben ist, bei welcher ein schmelzbarer, metallischer Leiter mit hohem Schmelzpunkt, wie beispielsweise ein Kupfer- oder verzinnter Kupferleiter mit einem Metallplättchen mit niedrigem Schmelzpunkt versehen ist, beispielsweise einem Zinnplättchen. In dieser Schmelzsicherung wird das Plättchen mit niedrigem Schmelzpunkt so gewählt, daß es schmilzt und sich mit dem Leiter mit hohem Schmelzpunkt verschmelzt, um mit diesem eine Legierung zu bilden, wenn der durch den metallischen Leiter hindurchtretende Strom den vorgegebenen Nennwert der Schmelzsicherung überschreitet. Das Endergebnis ist, daß die Legierung, die einen verhältnismäßig hohen elektrischen Widerstand aufweist, entweder bricht oder als Folge des übermäßigen elektrischen Stroms schmilzt.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 ist ein spezifisches Ausführungsbeispiel der vorstehend erwähnten Schmelzsicherungsbauart dargestellt. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, umfaßt dabei ein Schmelzsicherungselement (1) einen metallischen Leiter (2) mit einer Ausnehmung (2 a) und einem Klemmstreifen (2 b) im mittigen Abschnitt desselben zur Halterung eines Zinnplättchens (3). Der metallische Leiter (2) ist ferner mit Schweißabschnitten (2 c) und an seinen beiden Enden mit Anschlägen (2 d) ausgestattet.

Ferner ist unter Bezugnahme auf Fig. 2 eine Schmelzsicherung (5) dargestellt, die das Schmelzsicherungselement (1) und endseitige Halterungen (4) umfaßt, die mit dem Schmelzsicherungselement (1) verschweißt werden sollen. Wie dargestellt, befindet sich das Schmelzsicherungselement in einem Zustand, in dem das Klemmstreifen (2 b) um das Zinnplättchen (3) gebogen ist, und die endseitigen Halterungen umfaßen gemäß der Darstellung Grundabschnitte (4 a), Ausschnitte (4 c) zur Aufnahme der Anschläge (2 d) des metallischen Leiters (2), und Schweißflächen (4 b) zur Aufnahme der mit ihnen zu verschweißenden Schweißabschnitte (2 c). Ferner ist die Schmelzsicherung (5), obgleich es aus den Fig. 1 und 2 nicht ersichtlich ist, teilweise in einer Schutzisolierung eingeschlossen.

Neben dem gerade gegebenen Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, die gleiche Bauart einer Schmelzsicherungspatrone zu bauen, indem der metallische Leiter und die endseitigen Halterungen zusammen als einziges Element ausgebildet sind, hodurch der Schweißschritt vermieden wird. Darüber hinaus ist es ebenfalls möglich, die Ausnehmung in dem metallischen Leiter durch eine Anzahl seitlicher Nuten zu ersetzen, um den Kontakt zwischen dem Zinnplättchen und dem metallischen Leiter zu verbessern, wie dies durch die japanische offengelegte Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 62-1 349 vorgeschlagen wird.

Bedauerlicherweise haben jedoch alle diese bekannten Schmelzsicherungspatronen den Nachteil, daß ihre Ansprechzeiten, d.h. die Zeit, die für das Schmelzsicherungselement erforderlich ist, um entweder zu schmelzen oder als Folge des übermäßigen elektrischen Stromflusses aufzubrechen, bei längerem Gebrauch zunehmen. Bezüglich der Frage, warum diese Zunahmen der Ansprechzeit auftreten, haben ausgedehnte Untersuchungen gezeigt, daß das Zinnplättchen bei längerem Gebrauch oxidiert, besonders wenn es in einer Umgebung mit verhältnismäßig hoher Temperatur verwendet wird. Diese Oxidation führt dabei zu einer unmittelbaren Verlangsamung der Fähigkeit des Plättchens, zu schmelzen und sich mit dem metallischen Leiter mit hohem Schmelzpunkt zu verschmelzen.

Im Hinblick auf die Nachteile der bekannten Schmelzsicherungen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schmelzsicherung zu schaffen, die ein konstantes Ansprechverhalten aufweist, selbst wenn sie während längerer Zeitdauer in beheizten Umgebungen eingesetzt wird.

Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schmelzsicherung zu schaffen, die ein Schmelzsicherungselement aufweist, das einen metallischen Leiter mit hohem Schmelzpunkt und ein metallisches Plättchen mit niedrigem Schmelzpunkt umfaßt, wobei das metallische Plättchen gegenüber Oxidation geschützt ist.

Zur Lösung obiger Aufgabenstellungen umfaßt die erfindungsgemäße Schmelzsicherung ein Schmelzsicherungselement mit einem metallischen Leiter mit hohem Schmelzpunkt und ein Metallplättchen mit niedrigem Schmelzpunkt, das durch den metallischen Leiter gehalten wird, bei welcher das metallische Plättchen aus einem oxidationsbeständigen Werkstoff gemacht ist, der schmelzen und sich mit dem metallischen Leiter verschmelzen kann, um eine Legierung zu bilden, die schmilzt oder aufbricht, wenn ein durch die Schmelzsicherung fließender elektrischer Strom den vorgegebenen Nennwert der Schmelzsicherung überschreitet.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine Schmelzsicherung mit einem vorgegebenen elektrischen Stromnennwert, die gekennzeichnet ist durch:
ein erstes Schmelzsicherungselement, das aus einem Werkstoff hergestellt ist, der einen relativ hohen Schmelzpunkt hat, und
ein zweites Schmelzsicherungselement, das am ersten Schmelzsicherungselement befestigt ist und aus einem Werkstoff besteht, der einen verhältnismäßig niedrigen Schmelzpunkt hat, wobei das zweite Schmelzsicherungselement aus einem oxidationsbeständigen Werkstoff besteht, der schmilzt und sich mit dem ersten Schmelzsicherungselement verschmilzt, um mit diesem eine Legierung zu bilden, wenn ein durch die Schmelzsicherung fließender elektrischer Strom den vorgegebenen Nennwert der Schmelzsicherung überschreitet, und die gebildete Legierung einen verhältnismäßig hohen elektrischen Widerstand hat, so daß die Legierung durch den übermäßigen, durch die Schmelzsicherung fließenden elektrischen Strom schmilzt oder aufbricht.

Obige und weitere Aufgabenstellungen, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich im einzelnen aus der näheren Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines bekannten Schmelzsicherungselementes, das für Schmelzsicherungspatronen verwendet wird;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer bekannten Schmelzsicherungspatrone, die das Schmelzsicherungselement nach Fig. 1 in bezug auf die endseitigen Halterungen der Schmelzsicherungen darstellt; und

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schmelzsicherung.

Es wird auf die Einzelbeschreibung einer bevorzugten Ausführungsform Bezug genommen.

In Verbindung mit Fig. 3 wird eine erfindungsgemäße Schmelzsicherung beschrieben. In Fig. 3 umfaßt eine Schmelzsicherung (5) ein Schmelzsicherungselement (1) und endseitige Halterungen (10). Das Schmelzsicherungselement (1) umfaßt seinerseits einen metallischen Leiter (2) mit hohem Schmelzpunkt, der einstückig mit den endseitigen Halterungen (10) ausgebildet ist, ein Metallplättchen (3) mit niedrigem Schmelzpunkt, das an einer Oberfläche des metallischen Leiters (2) vorgesehen ist, und Klemmabschnitte (2 b) zur Befestigung des Metallplättchens (3) mit niedrigem Schmelzpunkt am metallischen Leiter (2).

Für den vorstehenden Aufbau kann der metallische Leiter (2) aus jedem Metall mit hohem Schmelzpunkt, wie beispielsweise Kupfer, verzinntem Kupfer, Kupferlegierungen, Aluminium und Aluminiumlegierungen gebildet werden, wobei verzinntes Kupfer die bevorzugte Wahl bildet.

Bei der Auswahl eines Werkstoffes für das Metallplättchen (3) muß die Wahl folgenden drei Bedingungen genügen:

(1) der Werkstoff muß bei verhältnismäßig niedriger Temperatur schmelzen, vorzugsweise unterhalb 300°C; (2) der Werkstoff muß geeignet sein, mit dem metallischen Leiter (2) zu verschmelzen, um eine Legierung zu bilden, die schmilzt oder aufbricht, wenn ein durch die Schmelzsicherung fließender elektrischer Strom seinen vorgegebenen Nennwert überschreitet; und (3) der Werkstoff muß oxidationsbeständig sein. Unter Berücksichtigung dieser drei Erfordernisse werden Wismut (Bi) und Indium (In) bevorzugt verwendet. Die Wahl von Wismut stützt sich auf den Umstand, daß, obgleich der Schmelzpunkt von Wismut mit 271°C geringfügig größer als jener von Zinn mit 232°C ist, Wismut viel oxidationsbeständiger als Zinn sowohl in feuchter als auch trockener Umgebung ist. Was Indium betrifft, so machen sein niedriger Schmelzpunkt von 156°C, die hohe Oxidationsbeständigkeit und die gute Eignung zur Bildung von Legierungen mit Metallen, wie beispielsweise jenen, die vorstehend für den metallischen Leiter (2) angegeben wurden, zu einer ausgezeichneten Wahl.

Bei der vorausgehend beschriebenen Ausführungsform wurden das Schmelzsicherungselement und die endseitigen Halterungen als in einer einzigen Einheit einstückig hergestellt angegeben. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß es auch möglich ist, eine Ausführungsform zu bauen, die ein Schmelzsicherungselement und endseitige Halterungen hat, die getrennt hergestellt und anschließend verbunden werden, wie dies für die Schmelzsicherung des Standes der Technik gemäß den Fig. 1 und 2 zutrifft. Ferner kann zur Halterung des Metallplättchens der metallische Leiter derart ausgebildet sein, daß er eine ebene Fläche, eine Ausnehmung, seitliche Nuten oder dergleichen aufweist.

Im Einklang mit den der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabenstellungen bleiben durch Verwendung eines Metallplättchens aus einem oxidationsbeständigen Werkstoff die Eigenschaften des Plättchens im wesentlichen während der Lebensdauer der Schmelzsicherung konstant. Überschreitet somit ein durch die Schmelzsicherung fließender elektrischer Strom deren vorgegebenen Nennwert, so schmilzt das Plättchen und verschmilzt sich mit dem metallischen Leiter zur Bildung einer Legierung, die entweder schmilzt oder bricht, und dies erfolgt ohne merkliche Änderung in der Ansprechzeit, selbst wenn die Schmelzsicherung für lange Zeit in aufgeheizter Umgebung verwendet worden ist. Schließlich wird darauf hingewiesen, daß, auch wenn die Erfindung in ihren bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, viele Abänderungen und Verbesserungen möglich sind, und diese werden im Rahmen der anliegenden Ansprüche von der Erfindung mitumfaßt.

Claims (5)

1. Schmelzsicherung mit einem vorgegebenen elektrischen Stromnennwert, gekennzeichnet durch:
ein erstes Schmelzsicherungselement (2) das aus einem Werkstoff hergestellt ist, der einen relativ hohen Schmelzpunkt hat; und
ein zweites Schmelzsicherungselement (3), das am ersten Schmelzsicherungselement (2) befestigt ist und aus einem Werkstoff besteht, der einen verhältnismäßig niedrigen Schmelzpunkt hat, wobei das zweite Schmelzsicherungselement aus einem oxidationsbeständigen Werkstoff besteht, der schmilzt und sich mit dem ersten Schmelzsicherungselement verschmilzt, um mit diesem eine Legierung zu bilden, wenn ein durch die Schmelzsicherung fließender elektrischer Strom den vorgegebenen Nennwert der Schmelzsicherung überschreitet, und die gebildete Legierung einen verhältnismäßig hohen elektrischen Widerstand hat, so daß die Legierung durch den übermäßigen, durch die Schmelzsicherung fließenden elektrischen Strom schmilzt oder aufbricht.

2. Schmelzsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oxidationsbeständige Werkstoff Wismut (Bi) umfaßt.

3. Schmelzsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oxidationsbeständige Werkstoff Indium (In) umfaßt.

4. Schmelzsicherung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Schmelzsicherungselement (2) ein Metall umfaßt, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Kupfer, Kupferlegierung, verzinntem Kupfer, Aluminium und Aluminiumlegierung besteht.

5. Schmelzsicherung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Schmelzsicherungselement (2) ein Metall umfaßt, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Kupfer, Kupferlegierung, verzinntem Kupfer, Aluminium und Aluminiumlegierung besteht.