DE60131592T2

DE60131592T2 - Sicherung ohne Endkappe

Info

Publication number: DE60131592T2
Application number: DE60131592T
Authority: DE
Inventors: Chiu Kan Taikoo Shing Wong
Original assignee: Bel Fuse Inc
Current assignee: Bel Fuse Inc
Priority date: 2000-04-10
Filing date: 2001-03-24
Publication date: 2008-10-23
Anticipated expiration: 2021-03-25
Also published as: JP2002056760A; HK1040457B; DE60131592D1; EP1146535B1; US6552646B1; CN1317814A; JP4703884B2; EP1146535A2; ATE379845T1; CN1242446C; EP1146535A3; TW490699B; HK1040457A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf rohrförmige elektrische Sicherungen, und insbesondere auf Sicherungen ohne Endkappe sowie Verfahren zu ihrer Herstellung.
Eine Sicherung von dieser Art, wie sie zum Beispiel in DE 4025993A offenbart ist, umfasst herkömmlicherweise einen hohlen Sicherungskörper, ein Sicherungselement, das in den Körper hineinragt, Kappen zum Verschließen der Enden des Körpers, an denen die gegenüberliegenden Enden der Sicherungselemente befestigt sind, und Anschlussstifte oder Leitungen, die mit den Kappen verbunden sind.
Wenn im Betrieb einer solchen herkömmlichen Sicherung überhöhter Strom durch das Sicherungselement fließt, erwärmt sich die Sicherung, schmilzt und verdampft dann, wobei sie eine hohe Druckschwankung im Inneren des Sicherungskörpers verursacht. Dies erfordert, dass die Endkappen derart an dem Körper befestigt sind, dass die physikalische Funktionsweise der Sicherung während des Verdampfens bewahrt wird. Das heißt, während des Verdampfens müssen die Endkappen in der Lage sein, dem hohen Druck im Inneren des Sicherungskörpers standzuhalten, ohne sich von ihm abzulösen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Sicherung ohne Endkappe, die in der Lage ist, solchen Druckschwankungen standzuhalten und ihre physikalische Funktionsweise zu bewahren. Eine solche Konstruktion ohne Endkappe ermöglicht eine einfachere, kostengünstigere Sicherung mit einem kleineren exponierten stromführenden Bereich.
Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der Erfindung ersichtlich, die auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG(EN)
1 ist eine Querschnittsansicht einer Sicherung ohne Endkappe gemäß einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
2 ist eine Querschnittsansicht einer Abwandlung des in 1 gezeigten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.
3a ist eine auseinandergezogene Teilansicht im Querschnitt, die Schritte des Zusammenbaus der Sicherung ohne Endkappe von 1 zeigt.
3b ist eine Teilansicht im Querschnitt, die einen anderen Schritt des Zusammenbaus der Sicherung ohne Endkappe von 1 zeigt.
4 ist eine Querschnittsansicht eines zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.
5 zeigt eine Abwandlung des in 4 gezeigten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.
6 ist eine auseinandergezogene Teilansicht im Querschnitt, die einen Schritt des Zusammenbaus der Sicherung ohne Endkappe von 4 zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS BEZIEHUNGSWEISE DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
In 1 der Zeichnungen ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Sicherung ohne Endkappe 10 zu sehen, das gewisse Prinzipien der Erfindung veranschaulicht. Die Sicherung ohne Endkappe 10 umfasst einen hohlen Sicherungskörper 11, der entweder eine runde oder eine andere Querschnittsform haben kann, und der aus Glas, Keramik oder sonstigem elektrisch isolierenden Material hergestellt sein kann. Im Inneren des Sicherungskörpers 11 ist ein Sicherungselement 12 angeordnet, das aus einem im Wesentlichen geraden, elektrisch isolierenden Kern 13 aus Glas, Keramik oder anderen Fasern besteht, der ein metallisches Element beziehungsweise Elemente 14 hat, die schraubenförmig um ihn gewickelt sind oder ihn umhüllen. Die Sicherung 10 umfasst zudem ein Paar Anschlusselemente 15, 15, die jeweils mit einem Ende in eine Spiralfeder 16 mit mehreren Windungen übergehen, wobei die Steigung der Spiralfeder 16 geringfügig größer ist als der Durchmesser des Drahts, aus dem das Anschlusselement gemacht ist. Jede der Federn 16, 16 ist so dimensioniert, dass sie durch Presspassung in ein entsprechendes Ende des Hohlkörpers 11 eingesetzt werden kann und durch Federdruck darin festgehalten wird. Vorteilhafterweise können die Enden des Körpers 11 feuerpoliert sein, oder die Endbereiche seiner Innenwand können gescheuert sein, um das Verriegeln der Federn 16, 16 im Körper 11 zu fördern.
Die entsprechenden Enden des Sicherungselements 12 sitzen in entsprechenden Öffnungen, die von den Spiralfedern 16, 16 definiert werden. Vorzugsweise sind die Enden des Sicherungselements 12 in einer solchen Weise mit Lötmittel 17 an den entsprechenden Federn 16, 16 befestigt, dass die Spiralfedern 16, 16 mit ausreichend geschmolzenem Lötmittel überströmt werden, um die Enden des Hohlkörpers 11 zu verschließen. Das Lötmittel 17 befeuchtet und überflutet die mehreren Windungen 16a der Spiralfedern 16, 16 und erzeugt so einen Stopfen von beträchtlicher Fülle und thermischer Masse, um Perforation durch die Bildung von elektrischen Lichtbögen, die mit der Verdampfung des Metallelements 14 des Sicherungselements 12 verbunden sind, zu widerstehen.
In 2 ist eine Abwandlung der Sicherung ohne Endkappe 10 gezeigt, die ein Sicherungselement 12' verwendet, das aus einem oder mehreren im Wesentlichen geraden, gewellten oder verflochtenen Metallelementen 14' besteht.
In 3a, bei dem Zusammenbau der Sicherung ohne Endkappe 10, werden die Spiralfedern 16, 16 (von denen nur eine dargestellt ist) der Anschlussstifte 15, 15 durch Presspassung in die entsprechenden Enden des Hohlkörpers 11 eingefügt. Anschließend wird das Sicherungselement 12 (oder 12') durch die in den Spiralfedern 16, 16 definierten Öffnungen in das Innere des Hohlkörpers 11 eingesetzt.
Danach werden die Enden des Sicherungselements 12 (oder 12'), wie in 3b gezeigt, mit Lötmittel 17 an den Spiralfedern 16, 16 (von denen nur eine dargestellt ist) befestigt. Während das geschmolzene Lötmittel die Teile des hohlen Sicherungskörpers 11 überströmt, die die Spiralfedern 14, 14 enthalten, erstarrt es von außen nach innen, wobei sich sein Volumen um 4% reduziert, während es vom flüssigen in den festen Zustand übergeht. Dies wiederum bewirkt, dass die Windungen 16a von jeder Spiralfeder 16 zusammengezogen werden (d. h. es bewirkt, dass die Steigung reduziert wird), so dass der Durchmesser der Spiralfedern 16, 16 versucht, geringfügig abzunehmen und dabei fester an der Innenwand des Körpers 11 anliegt, wobei er die Spiralfedern 16, 16 formschlüssig sichert. Des Weiteren dient das Lötmittel 17 auch als Füllmittel und bewirkt, dass die Außenflächen der Spiralfedern 16, 16 zusätzlichen Halt bekommen, indem sie sich vorteilhaft an die Form, die Ungleichförmigkeiten, das Feuerpolieren und das Scheuern der inneren Enden des Körpers 11 anpassen.
Im Betrieb hat man festgestellt, dass die Sicherung 10, obwohl sie keine Endkappe hat, in der Lage ist, ihre physikalische Funktionsweise zu bewahren, während das Metallteil 14 (oder 14') des Sicherungselements 12 (oder 12') verdampft.
In 4 ist ein alternatives erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel gezeigt. Dieses Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine Sicherung ohne Endkappe 20, die einen Hohlkörper 21 mit einer viereckigen oder sonstigen Querschnittsform hat und vorzugsweise aus Keramik hergestellt ist. Die Enden 22 des Körpers 21 sind metallisiert. Ein Paar Anschlussstifte 23, 23 sind an den entsprechenden Enden des Körpers 11 befestigt. Jeder Anschlussstift 23 geht mit jeweils einem Ende in eine offene Spiralfeder 24 mit mehreren Windungen über, wie es im Ausführungsbeispiel von 1 gezeigt ist. Die äußerste Windung 25 jeder Feder 24 hat jedoch einen breiteren Durchmesser (siehe 6) und ist so geformt, dass sie an der metallisierten Stirnfläche des Körpers anliegt 21, wenn die Federn 24, 24 in die entsprechenden Enden des Sicherungskörpers 21 eingesetzt sind. Im Inneren des Sicherungskörpers 21 ist ein Sicherungselement 26 angeordnet, dessen gegenüberliegende Seiten sich durch Öffnungen erstrecken, die von den Spiralfedern 24, 24 definiert werden.
Wie in dem in 1 gezeigten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel umfasst das Sicherungselement 26 in diesem Ausführungsbeispiel einen elektrisch isolierenden, im Wesentlichen geraden Kern 27 aus Glas, Keramik oder anderen Fasern, der ein metallisches Element beziehungsweise Elemente 28 hat, die schraubenförmig um ihn gewickelt sind oder ihn umhüllen. Ebenso wie die in 2 gezeigte Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels, umfasst eine in 5 gezeigte Abwandlung dieses Ausführungsbeispiels ein Sicherungselement 26' mit einem im Wesentlichen geraden oder gewellten metallischen Element beziehungsweise Elementen 28'.
Bei dem Zusammenbau der Sicherung ohne Endkappe 20 werden die Enden 22 des Sicherungskörpers 21 zunächst mit einem lötfähigen Metall oder einer lötfähigen Legierung auf herkömmliche Weise metallisiert. Anschließend werden die Spiralfedern 24, 24 (von denen nur eine dargestellt ist), wie in 6 gezeigt, in die entsprechenden Enden des Hohlkörpers 21 eingesetzt, so dass die Windungen mit dem größeren Durchmesser 25, 25 der Federn 24, 24 auf den metallisierten Stirnflächen 22 des Körpers 21 oder in unmittelbarer Nähe liegen. Anschließend können Lötmittel oder andere Bindemittel, zum Beispiel Schweißen, verwendet werden, um die äußeren Windungen 25, 25 der Federn 24, 24 an den entsprechenden metallisierten Stirnflächen des Hohlkörpers 21 zu befestigen. Im Anschluss daran wird das Sicherungselement 26 (oder 26') durch die von den Spiralfedern 24, 24 definierten Öffnungen in den Körper 21 eingesetzt. Danach werden die Enden des Sicherungselements 26 (oder 26') in einer solchen Weise mit Lötmittel 29 befestigt, dass die Spiralfedern 24, 24 mit ausreichend geschmolzenem Lötmittel überströmt werden, um die Enden des hohlen Sicherungskörpers 21 zu verschließen. Das Lötmittel 29 befeuchtet und überflutet die mehreren Windungen der Spiralfedern 24, 24 und die äußersten Windungen 25, 25, um einen Stopfen von beträchtlicher Fülle und thermischer Masse herzustellen, und so der Perforation durch die Bildung von elektrischen Lichtbögen, die mit dem Verdampfen des Elements 28 (oder 28') verbunden sind, zu widerstehen. Ebenso wie im ersten Ausführungsbeispiel bewirkt die Erstarrung des Lötmittels eine Verkleinerung der Steigung von jeder Spiralfeder 24, was wiederum bewirkt, dass die Spiralfedern versuchen, ihre Durchmesser zu vergrößern, um die Spiralfedern besser formschlüssig zu sichern.
Ebenso wie die Sicherung ohne Endkappe 10 ist die Sicherung ohne Endkappe 20 im Betrieb in der Lage, ihre physikalische Funktionsweise zu bewahren, wenn sie hohen inneren Druckschwankungen, die durch die Verdampfung der Elemente 28 (oder 28') erzeugt werden, unterworfen wird. Der Zweck des in den 4 bis 6 gezeigten Ausführungsbeispiels ist die Bereitstellung einer verbesserten Bindung zwischen dem Hohlkörper 21 und den Anschlussstiften 23, 23 in Situationen, in denen man auf hohe Druckspitzen treffen kann, die die Fähigkeiten des in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiels überschreiten.

Claims

Sicherung ohne Endkappe (10; 20), umfassend: einen hohlen Sicherungskörper (11; 21) mit entgegengesetzten Enden; ein Sicherungselement (12; 12'; 26) mit entgegengesetzten Enden, die im Sicherungskörper (11; 21) angeordnet sind; und ein Paar Anschlussstifte (15; 23) mit ersten und zweiten Enden, wobei die entsprechenden ersten Enden der Anschlussstifte (15; 23) direkt mit den entsprechenden Enden der entgegengesetzten Enden des Sicherungskörpers (11; 21) und mit den entgegengesetzten Enden des Sicherungselements (12; 12'; 26; 26') verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der ersten Enden der Anschlussstifte (15; 23) eine Spiralfeder (16; 24) umfasst, die durch Federdruck direkt mit dem Sicherungskörper (11; 21) verbunden ist, und dass die Spiralfedern (16; 24) mit den entgegengesetzten Enden des Sicherungselements (12; 12'; 26; 26') und den entsprechenden entgegengesetzten Enden des Sicherungskörpers (11; 21) verlötet sind, wobei die Erstarrung des Lötmittels (17; 29) bewirkt, dass die Windungen der Spiralfedern (16; 24) zueinander gezogen werden, sodass sie dazu neigen, die Durchmesser der Windungen zu vergrößern, um die Spiralfedern (16; 24) sicherer in den entgegengesetzten Enden des Hohlkörpers (11; 21) zu halten.
Sicherung ohne Endkappe (10; 20) nach Anspruch 1, wobei die Spiralfedern (16; 24) entsprechende Öffnungen zur Aufnahme entsprechender entgegengesetzter Enden des Sicherungselements (12; 12'; 26; 26') definieren.
Sicherung ohne Endkappe (10; 20) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Spiralfedern (16; 24) offen gewundene Spiralfedern (16; 24) sind.
Sicherung ohne Endkappe (10; 20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spiralfedern (16; 24) das Sicherungselement (12; 12'; 26; 26') in einer im Wesentlichen zentrierten Position im Sicherungskörper (11; 21) halten.
Sicherung ohne Endkappe (10; 20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spiralfedern (16; 24) das Sicherungselement (12; 12'; 26; 26') in einer Position halten, die von einem beliebigen Kontakt mit dem Sicherungskörper (11; 21) beabstandet ist.
Sicherung ohne Endkappe (10; 20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spiralfeder (16; 24) eine Steigung hat, die geringfügig größer ist als ein Durchmesser des Anschlusses (15; 23).
Sicherung ohne Endkappe (10; 20) nach Anspruch 1, wobei das Sicherungselement (12; 26) einen Kern (13; 27) aus einem elektrisch isolierenden Material mit einem darauf gewickelten metallischen Element (14; 28) umfasst.
Sicherung ohne Endkappe (10; 20) nach Anspruch 1, wobei das Sicherungselement (12; 26) einen Kern (13; 27) aus Glasfasern mit einem darauf gewickelten metallischen Element (14; 28) umfasst.
Sicherung ohne Endkappe (10; 20) nach Anspruch 1, wobei das Sicherungselement (12; 26) einen Kern (13; 27) aus einem elektrisch isolierenden Material mit einer darauf befindlichen metallischen Beschichtung (14; 28) umfasst.
Sicherung ohne Endkappe (10; 20) nach Anspruch 9, wobei der Kern (13; 27) eine Vielzahl von Glasfasern umfasst.
Sicherung ohne Endkappe (20) nach Anspruch 1, wobei die entgegengesetzten Enden des Sicherungskörpers (21) metallisiert sind und die entsprechenden ersten Enden der Anschlussstifte (24) mit den entgegengesetzten metallisierten Enden des Sicherungskörpers (21) verlötet sind.
Sicherung ohne Endkappe (20) nach Anspruch 10, wobei die äußere Windung (25) jeder Spiralfeder (24) einen größeren Durchmesser hat als andere Windungen der Spiralfeder (24).
Sicherung ohne Endkappe nach Anspruch 10, wobei das Sicherungselement (26) einen Kern (27) aus Glasfasern mit einem darauf gewickelten metallischen Element (28) umfasst.
Sicherung ohne Endkappe nach Anspruch 13, wobei das Sicherungselement (26) einen Kern (27) aus Glasfasern mit einer darauf befindlichen metallischen Beschichtung (28) umfasst.
Verfahren zur Herstellung einer Sicherung ohne Endkappe, umfassend: (a) Bereitstellung eines hohlen Sicherungskörpers mit entgegengesetzten Enden; (b) Bereitstellung eines Paars von Anschlussstiften mit jeweiligen Spiralfedern mit einer Vielzahl von Windungen mit entsprechenden Durchmessern; (c) Einsetzen der Spiralfedern in die entsprechenden Enden der entgegengesetzten Enden des Sicherungskörpers, wobei die Spiralfedern durch Federwirkung dort gehalten werden; (d) Einsetzen eines Sicherungselements, das entgegengesetzte Enden aufweist, durch Öffnungen der Spiralfedern und in den Sicherungskörper; und (e) Verlöten der Spiralfedern an den entgegengesetzten Enden des Sicherungselements und den entsprechenden entgegengesetzten Enden des Sicherungskörpers, wobei die Erstarrung des Lötmittels bewirkt, dass die Windungen der Spiralfedern zueinander gezogen werden, sodass sie dazu neigen, die Durchmesser der Windungen zu vergrößern, um die Spiralfedern sicherer in den entgegengesetzten Enden des Hohlkörpers zu halten.
Verfahren zur Herstellung einer Sicherung ohne Endkappe nach Anspruch 15, wobei die entgegengesetzten Enden des Sicherungskörpers metallisiert sind und wobei ferner das Bonden einer äußeren Windung jeder Spiralfeder mit einem entsprechenden Ende der entgegengesetzten Enden des Sicherungskörpers umfasst ist.
Verfahren zur Herstellung einer Sicherung ohne Endkappe nach Anspruch 15, wobei die äußere Windung jeder Spiralfeder einen größeren Durchmesser hat als andere Windungen der Spiralfedern.