DE8703456U1 - Electrical fuse - Google Patents
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Description
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Patentanwälte 1 1768.5Patent attorneys 1 1768.5
Wenzel & Kalkoff
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5810 Witteri/RuhrWenzel & Kalkoff
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Anmelderini Wickmann-Werke GmbHApplicantini Wickmann-Werke GmbH
Annenstr.113 5810 Witten 6Annenstr.113 5810 Witten 6
Bezeichnung: Elektrische SicherungDescription: Electrical fuse
Die Erfindung betrifft eine elektrische Sicherung mit einem bei überlast schmelzenden oder verdampfenden Schmelzleiter in einem mit einer Schale im wesentlichen druckfest abgeschlossenen/ gas- oder flüssigkeitsgefüllten oder luftleeren Raum.The invention relates to an electrical fuse with a fuse element that melts or evaporates in the event of an overload in a space that is essentially pressure-tight and sealed with a shell/filled with gas or liquid or is empty of air.
Elektrische Sicherungen dieser Art dienen zur irreversiblen Abschaltung elektrischer Verbraucher von der Stromquelle, wenn Überströme, bis hin zum Kurzschlußstrom, oder Übertemperaturen die Sicherung auslösen, d.h. den Schmelzleiter zum Schmelzen oder zum Verdampfen bringen. Die Erfindung bezieht sich ausschließlich auf Sicherungen, bei denen sich der Schmelzleiter in einem Raum befindet, der von einer druckfesten Schale umschlossen ist. Der Raum ist mit einem strömungsfähigen Medium gefüllt oder luftleer, damit der Schmelzleiter im Raum freiliegt undElectrical fuses of this type are used to irreversibly disconnect electrical consumers from the power source if overcurrents, up to short-circuit currents, or excessive temperatures trigger the fuse, i.e. cause the fuse element to melt or evaporate. The invention relates exclusively to fuses in which the fuse element is located in a space that is enclosed by a pressure-resistant shell. The space is filled with a flowable medium or is evacuated of air so that the fuse element is exposed in the space and
nicht, wie beispielsweise im Falle von Sand- oder Glasfüllungen, eng umschlossen ist. Die freie Lage des Schmelzleiters im Raum ermöglicht die Vorgabe und Einhaltung bestimmter Strom-Zeit-Charakteristiken der Sicherung .is not tightly enclosed, as is the case with sand or glass fillings, for example. The free position of the fusible element in the space enables the specification and compliance with certain current-time characteristics of the fuse.
Im Gebrauch der Sicherung stellt sich nach einer gewissen Zeit ein Beharrungszustand auf einem bestimmten Temperaturniveau ein, bei dem die der Sicherung zugeführte Energie gleich der abgeführten Energie ist. Bestimmungsgemäß soll die Sicherung abschalten, wenn ein höherer Überstrom oder sogar ein Kurzschlußstrom durch die Sicherung fließt. Dann übersteigt die zugeführte Energie die abführbare Energie, und zwar mit der Folge, daß der Schmelzleiter eine so hohe Temperatur erreicht, daß er abschmilzt bzw. schlagartig verdampft. Der Stromfluß wird dadurch im allgemeinen noch nicht unterbrochen, da der Ladungsträgertransport nunmehr über einen sich bildenden Lichtbogen erfolgt. Deshalb muß für eine endgültige Trennung dem Lichtbogen soviel Energie entzogen werden, daß er verlöscht. Die Lichtbogenlöschung wird durch hohen Druck in dem Raum begünstigt, weil dann die freie Weglänge für die Erzeugung neuer Ladungsträger bei gegebener Spannung zu klein ist. Deshalb soll die Umhüllung der Sicherung möglichst druckfest sein.When the fuse is in use, after a certain time a steady state occurs at a certain temperature level, at which the energy supplied to the fuse is equal to the energy dissipated. The fuse is designed to switch off when a higher overcurrent or even a short-circuit current flows through the fuse. Then the energy supplied exceeds the energy that can be dissipated, with the result that the fuse element reaches such a high temperature that it melts or suddenly evaporates. The flow of current is generally not interrupted by this, since the charge carrier transport now takes place via an arc that forms. For this reason, so much energy must be removed from the arc for it to be extinguished for it to be finally separated. The arc extinguishing is promoted by high pressure in the space, because then the free path for the generation of new charge carriers is too small at a given voltage. The casing of the fuse should therefore be as pressure-resistant as possible.
Der beim Verdampfen des Schmelzleiters entstehende hohe Innendruck führt jedoch bei Sicherungen bekannter Bauart häufig zu einer explosionsartigen Zerstörung der den Sicherungsraum umgebenden Umhüllung, beispielsweise einer Kunststoffkappe, und in anderen Fällen gelingt die Löschung des Lichtbogens nicht oder jedenfalls nicht innerhalb der durch die Sicherungscharakteristik vorgegebenen Zeit.However, in fuses of known design, the high internal pressure that develops when the fusible element evaporates often leads to an explosive destruction of the casing surrounding the fuse compartment, for example a plastic cap, and in other cases the arc is not extinguished or at least not within the time specified by the fuse characteristics.
Aus der DE-OS 31 18 943 der Anmelderin geht bereits eine Sicherung der eingangs genannten Art hervor, die eine Kunststoffkappe auf einem Kunststoffsockel aufweist, wobei die Kappe ganz oder teilweise mit einem IsolierstoffDE-OS 31 18 943 of the applicant already discloses a fuse of the type mentioned above, which has a plastic cap on a plastic base, whereby the cap is completely or partially covered with an insulating material
auf Keramikbasis ausgekleidet ist. Die Auskleidung besteht insbesondere aus einem eingeklebten oder eingelegten Keramikpapier oder aus einer inneren Beschichtung der Kappe mit einer Suspension aus Aluminiumoxid oder SiIiziumoxid. Durch diese Maßnahmen kann die Gefahr der Zerstörung der Sicherung bereits reduziert werden, und zwar offenbar dadurch, daß die Keramikauskleidung zur Absorption der Wärme beiträgt und dadurch eine Drucksenkung begünstigt wird. Eine wesentliche Verbesserung des Schalt-Vermögens und der Schaltgenauigkeit, insbesondere eine rasche sowie definitive Lichtbogenlöschung, ist damit jedoch nicht erreichbar.is lined with ceramics. The lining consists in particular of glued or inserted ceramic paper or of an inner coating of the cap with a suspension of aluminum oxide or silicon oxide. These measures can already reduce the risk of the fuse being destroyed, apparently because the ceramic lining contributes to the absorption of heat and thus promotes a reduction in pressure. However, a significant improvement in the switching capacity and switching accuracy, in particular rapid and definitive arc extinguishing, cannot be achieved in this way.
Aus der US-PS 4,283,700 ist eine Gerätesicherung in Röhrchenform mit Endkappen bekanntgeworden, wobei das Röhrchen einen zweischichtigen Aufbau hat und eine zylindrische Kammer bildet, in der der Schmelzleiter zentral sowie koaxial zwischen den Kappen verläuft. Die Außenschicht des Rörhrchen soll aus einem Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit und hohem Widerstandsvermögen gegenüber dem Hitzestoß beim Durchschmelzen des Schmelzleiters bestehen. Umgekehrt soll die Innenschicht aus einem Material hoher Wärmeleitfähigkeit aber niedrigem Widerstandsvermögen gegenüber dem Hitzestoß gebildet sein. Damit wird bezweckt, daß die Innenschicht beim Auslösen der Sicherung möglichst viel Wärme absorbiert und gleichzeitig durch den Hitzestoß zerstört wird, nämlich in kleine Teilchen zerfällt. Der Lichtbogen und die Metallteilchen des zerstörten oder verdampften Schmelzleiters sollen in die Lücken und Zwischenräume zwischen den Schichtteilchen eindringen zwecks Absorption der Lichtbogenenergie und Abkühlung der Gase. Die Außenschicht soll dem Hitzestoß widerstehen und eine sichere Umhüllung bilden. Die absichtlich herbeigeführte Zerstörung der Innenschicht führt jedoch zu einer unkontrollierbaren Verteilung der geborstenen Schicht im Innenraum der Sicherung, die unerwünschte Brückenbi!düngen durch größere, Schmelzleiterniederschlag führende Schichtteilchen nicht ausschließt. Diese Sicherung ist auch der DE-OS 30 35 666 zu entnehmen.US-PS 4,283,700 discloses a device fuse in the form of a tube with end caps, whereby the tube has a two-layer structure and forms a cylindrical chamber in which the fuse element runs centrally and coaxially between the caps. The outer layer of the tube should be made of a material with low thermal conductivity and high resistance to the heat shock when the fuse element melts through. Conversely, the inner layer should be made of a material with high thermal conductivity but low resistance to the heat shock. The aim of this is that the inner layer absorbs as much heat as possible when the fuse is triggered and is simultaneously destroyed by the heat shock, i.e. breaks down into small particles. The arc and the metal particles of the destroyed or vaporized fuse element should penetrate into the gaps and spaces between the layer particles in order to absorb the arc energy and cool the gases. The outer layer is designed to withstand the heat shock and form a safe enclosure. However, the deliberate destruction of the inner layer leads to an uncontrollable distribution of the burst layer in the interior of the fuse, which does not exclude undesirable bridging by larger layer particles that lead to melting conductor deposits. This fuse can also be found in DE-OS 30 35 666.
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Bei einer aus der Ud-PS 4,540,970 bekannten Kleinst- oder Feinsicherung in RÖhrchenform 1st ein Keramikröhrchen mit einer Epoxyschicht überzogen. Die glatte Innenwandung des KeramikrÖhrchens dient der Wärmeabsorption sowie der Aufnahme des Metallpartikelniederschlags beim Verdampfen des Schmelzleiters, während die Epoxyschicht. eine druckfeste Umhüllung bilden soll. Es hat sich jedoch gezeigt, daß auch diese bekannte Sicherung nicht in allen Fällen die erforderliche elektrische Trennung sowie die gewünschte lÖ rasche Energieabsorption herbeiführen kann.In a miniature or fine tube-shaped fuse known from Ud-PS 4,540,970, a ceramic tube is covered with an epoxy layer. The smooth inner wall of the ceramic tube serves to absorb heat and to absorb the metal particle deposit when the fusible element evaporates, while the epoxy layer is intended to form a pressure-resistant casing. However, it has been shown that even this known fuse cannot bring about the necessary electrical separation and the desired rapid energy absorption in all cases.
Es besteht daher die Aufgabe, eine Sicherung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der eine rasche Lichtbogenlöschung sowie eine sichere Trennung des Metallpartikelniederschlage erreichbar ist, der durch Verdampfen des Schmelzleiters gebildet wird.The task is therefore to create a fuse of the type mentioned above, with which a rapid arc extinguishing and a safe separation of the metal particle deposit that is formed by evaporation of the fusible conductor can be achieved.
Als Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die innere Wandung des Raumes mindestens zu einem erheblichen Teil derart mit geometrisch beliebig, regelmäßig oder unregelmäßig, geformten Vertiefungen und/oder Erhebungen bedeckt ist, daß die Oberfläche der inneren Wandung zunimmt.To achieve this object, the invention provides that the inner wall of the space is covered at least to a significant extent with geometrically arbitrary, regular or irregular, shaped depressions and/or elevations in such a way that the surface of the inner wall increases.
Es hat sich gezeigt, daß eine in dieser Weise gestaltete Sicherung zuverlässig abschaltet und nicht mehr der Gefahr einer explosionsartigen Zerstörung ausgesetzt ist. Durch eine mit Vertiefungen und/oder Erhebungen versehene innere Wandung der Sicherung steht eine gegenüber einer glatten Wandung wesentlich vergrößerte Oberfläche für die Wärmeabfuhr zur Verfügung, so daß auch ein in der ersten Phase des Auslösevorgangs relativ hoher Innendruck der eine wirksame Lichtbogenlöschung begünstigt, rasch abbaubar ist.It has been shown that a fuse designed in this way switches off reliably and is no longer exposed to the danger of explosive destruction. An inner wall of the fuse with recesses and/or elevations provides a much larger surface area for heat dissipation compared to a smooth wall, so that even a relatively high internal pressure in the first phase of the tripping process, which promotes effective arc extinguishing, can be quickly reduced.
Die Vertiefungen bzw. Erhebungen vergrößern jedoch nicht nur die Oberfläche die die von den Gasen und/oder Strahlen auf die innere Wandung einwirkende Wärme absorHowever, the depressions or elevations not only increase the surface area that absorbs the heat from the gases and/or rays acting on the inner wall,
bieren kann, sondern sie bilden auch eine wesentlich vergrößerte Aufnahmefläche für den Metallpartikelniederschlag. Darüber hinaus findet die Oberflächenvergrößerung nicht etwa auf gleichem Flächenniveau sondern, bedingt durch die Vertiefungen bzw. Erhebungen, auf verschiedenen in der Tiefe gestaffelten Ebenen statt. Deshalb werden die Metallpartikel beim Niederschlag auf einer derartigen Rauhfläche entsprechend weit voneinander getrennt, selbst wenn sie, in der Flächenprojektion gesehen, unmittelbar aneinander angrenzen oder sich sogar teilweise überdecken. Denn ein | Teil erreicht die Vertiefungen, während ein anderer Teil ^ auf oder an den Erhebungen der inneren Wandung niederger:;l_l„ | schlagen wird. Auf diese Weise ist eine sichere Trennung | der Metallpartikel voneinander sowie von möglichen Schmelz- f leiterüberresten gewährleistet, wodurch die Sicherung bei f noch anstehender Spannung nicht wieder stromführend werden \ kann. Dabei spielt es für die Wärmeabsorption und für eine j sichere elektrische Trennung der an der Innenwandung nieder- ' geschlagenen Metallpartikel keine Rolle, ob die Vertiefungen bzw. Erhebungen eine bestimmte geometrische Form aufweisen oder ob sie regelmäßig oder unregelmäßig sind. Der mit einer Rauhfläche erreichbaren Wirkungen wegen wird man jedoch im allgemeinen einen möglichst großen Teil der inneren Wandung des Raums, in dem sich der Schmelzleiter befindet, mit entsprechenden Vertiefungen bzw. Erhebungen versehen.Not only can they absorb the metal particles, they also form a much larger surface area for them to collect. In addition, the surface area is not enlarged at the same level, but rather at different levels staggered in depth due to the depressions and elevations. This is why the metal particles are separated from one another by a corresponding distance when they deposit on such a rough surface, even if, viewed in surface projection, they are directly adjacent to one another or even partially overlap. This is because some of them reach the depressions, while others will deposit on or at the elevations of the inner wall. This ensures that the metal particles are safely separated from one another and from any fusible conductor residue, meaning that the fuse cannot become live again if the voltage is still present. For heat absorption and for reliable electrical separation of the metal particles deposited on the inner wall, it is irrelevant whether the depressions or elevations have a specific geometric shape or whether they are regular or irregular. However, because of the effects that can be achieved with a rough surface, as large a part of the inner wall of the space in which the fusible conductor is located as possible will generally be provided with corresponding depressions or elevations.
Nach einer sehr wesentlichen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die innere Wandung, insbesondere die Vertiefungen und/oder Erhebungen, des Raumes mindestens zu einem erheblichen Teil aus einem Material hoher thermischer Leitfähigkeit und/oder hoher Wärmespeicherfähigkeit besteht. Optimal ist ein Material mit hoher Leitfähigkeit bei gleichfalls hoher Speicherfähigkeit.According to a very important development of the invention, it is provided that the inner wall, in particular the depressions and/or elevations, of the space consists at least to a significant extent of a material with high thermal conductivity and/or high heat storage capacity. A material with high conductivity and also high storage capacity is optimal.
Vor allem wenn die Vertiefungen bzw. Erhebungen an der inneren Wandung selbst aus einem aolchen Material bestehen, vergrößert sich die wärmeiabsorptiönsfähigkeit der Wandung entsprechend, weil sich die die Wärmeabsorp=Especially if the depressions or elevations on the inner wall itself are made of such a material, the heat absorption capacity of the wall increases accordingly, because the heat absorption
tion begünstigenden Faktoren addieren. Das Schaltvermögen der Sicherung nimmt entsprechend zu. Durch die hohe thermisch Leitfähigkeit wird die durch die Gase und durch die Strahlung und schließlich durch die Metallpartikel transportierte Wärme von der Innenwandung rasch aufgenommen.tion. The switching capacity of the fuse increases accordingly. Due to the high thermal conductivity, the heat transported by the gases and radiation and finally by the metal particles is quickly absorbed by the inner wall.
Infolge hoher Wärmespeicherfähigkeit wird ein unerwünschter Wärmestau an der Oberfläche der inneren Wandung vermieden, wenn nämlich die Wärme nicht mit gleicher Geschwindigkeit nach außen abgegeben werden kann, wie sie von der inneren Wandung absorbiert wird. Die Oberflächenvergrößerung durch die Vertiefungen bzw. Erhebungen stellt eine ausreichend große Aufnahmefläche für den Wärmeübergang zur Verfügung.Due to the high heat storage capacity, an undesirable heat build-up on the surface of the inner wall is avoided, if the heat cannot be released to the outside at the same speed as it is absorbed by the inner wall. The increase in surface area through the depressions or elevations provides a sufficiently large absorption area for heat transfer.
Erfindungsgemäß können die Vertiefungen und Erhebungen ^5 wahlweise mechanisch, chemisch oder mittels Formung anAccording to the invention, the depressions and elevations ^5 can be formed either mechanically, chemically or by molding
der vorzugsweise druckfesten und beispielsweise aus Kunststoff, Keramik oder Glas bestehenden Schale, die den Raum umhüllt, gebildet sein. In diesem Fall bestehen die Vertiefungen bzw. Erhebungen der Rauhfläche aus dem gleichen 2Q Material wie die Schale der Sicherung.the shell, which is preferably pressure-resistant and made of plastic, ceramic or glass, for example, and which encloses the space. In this case, the depressions or elevations of the rough surface are made of the same 2Q material as the shell of the fuse.
Alternativ hierzu können die Vertiefungen und Erhebungen an der inneren Wandung erfindungsgemäß aus einer Innenschale aus oder mit Sand (SiO2; Al2O3) auf einer vorzugs-Alternatively, the depressions and elevations on the inner wall can be made according to the invention from an inner shell made of or with sand (SiO 2 ; Al 2 O 3 ) on a preferred
2g weise druckfesten Außenschale aus z.B. Kunststoff, Keramik oder Glas bestehen. Für die Bildung einer solchen innenschale und deren Verbindung mit der druckfes^en Außenschale gibt es ebenso wie für die oben genannte Bildung der Vertiefungen und Erhebungsn auf mechanischem,2g pressure-resistant outer shell made of e.g. plastic, ceramic or glass. For the formation of such an inner shell and its connection with the pressure-resistant outer shell, as well as for the above-mentioned formation of the depressions and elevations, there are mechanical,
gg chemischen oder mittels Formung stattfindenden Weg zahlreiche Möglichkeiten.So kann die Innenschale als selbständiger Körper beispielsweise in Rohr- oder Kappenform aus durch Kunststoff gebundenem Sand mit vorzugsweise glatter Außenfläche bestehen und durch Einpressen oder Einkleben mitThere are numerous possibilities, either chemically or by means of molding. The inner shell can be an independent body, for example in the form of a tube or cap, made of sand bound with plastic, preferably with a smooth outer surface, and can be pressed or glued with
g5 der Außenschale verbunden sein. Der Sand läßt sich jedoch auch auf die innere Wandung einer Schale aus Glas, Keramik öder Kunststoff aufkleben oder mit der Oberfläche verschweißen oder auf andere Weise dauerhaft mit dieser ver-g 5 of the outer shell. However, the sand can also be glued to the inner wall of a bowl made of glass, ceramic or plastic, or welded to the surface or permanently bonded to it in some other way.
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binden. Dabei wird der Sand vorzugsweise als Granulat aufgebracht. Sand weist eine optimale Eignung für den hier vorliegenden Zweck auf, weil er in dem gewünschten Maß wärmeleitfähig sowie wärmespeicherfähig ist und darüber hinaus durch Bildung von im allgemeinen unregelmäßigen Vertiefungen bzw. Erhebungen zu einer sehr wesentlichen Vergrößerung der Oberfläche der inneren Wandung des den Schmelzleiter umgebenden Raums führt.bind. The sand is preferably applied as granules. Sand is ideally suited for the purpose at hand because it is thermally conductive and capable of storing heat to the desired degree and, in addition, by forming generally irregular depressions or elevations, it leads to a very significant increase in the surface area of the inner wall of the space surrounding the fusible element.
Für Rohr- bzw. Röhrchensicherungen ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Raum für den Schmelzleiter im wesentlichen rohrförmig gestaltet und als innere Wandung insbesondere die Mantelfläche des Rohres mit Vertiefungen und/oder Erhebungen ausgestattet ist. Auf diese Weise liegt die zur Lichtbogenlöschung und zur definitiven Abschaltung der Sicherung maßgeblich beitragende Wandung dem Schmelzleiter unmittelbar gegenüber.For tubular or tube fuses, the invention provides that the space for the fusible conductor is essentially tubular and that the inner wall, in particular the outer surface of the tube, is provided with depressions and/or elevations. In this way, the wall that makes a significant contribution to arc extinguishing and to the definitive shutdown of the fuse is directly opposite the fusible conductor.
Aus dem gleicnen Grund ist für einen anderen SicherungstvP vorgesehen, daß der Raum im wesentlichen aus dem Innenraum einer insbesondere zylindrisch geformten K&rppe besteht, die z.B. mit einem Sockel verschlossen ist, wobei insbesondere die innere Wandung der Kappe ganz oder teilweise mit Vertiefungen und/oder Erhebungen versehen ist.For the same reason, it is provided for another safety device P that the space essentially consists of the interior of a particularly cylindrically shaped cap, which is closed, for example, with a base, wherein in particular the inner wall of the cap is provided entirely or partially with depressions and/or elevations.
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Als weitere Maßnahme zur Verbesserung des Schaltvermögens ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß sich an den an seiner Innenwandung mindestens teilweise mit Vertiefungen und/oder Erhebungen versehenen Raum ein Nebenraum mit einer Kühlung, 30 beispielsweise einem Kühlmedium, anschließt und die beiden Räume eine wärmeleitende Verbindung aufweisen. Durch dieseAs a further measure to improve the switching capacity, the invention provides that an adjacent chamber with a cooling system, for example a cooling medium, is connected to the chamber, which is at least partially provided with depressions and/or elevations on its inner wall, and that the two chambers have a heat-conducting connection. This
Weiterbildung erhöht sich das Wärmeableit- und Wärmespeicher vermögen, so daß eine entsprechende Steigerung des Schaltvermögens der Sicherung erreicht wird.Further development increases the heat dissipation and heat storage capacity, so that a corresponding increase in the switching capacity of the fuse is achieved.
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Die Erfindung ist im Prinzip auf alle elektrischen Sicherungen anwendbar, bei denen ein Schmelzleiter in einem druckdichten Raum von einem strömungsfähigen Medium oderThe invention is in principle applicable to all electrical fuses in which a fusible element is surrounded by a flowing medium or
von Vakuum umgeben ist. Es gibt auch keine Begrenzung der Anwendbarkeit hinsichtlich des Schaltvermögens der jeweiligen Sicherung . Insofern ist die Erfindung ebenso wirksam bei Kleinst- bzw. Feinsicherungen wie bei Hochspannungssicherungen. surrounded by vacuum. There is also no limitation on the applicability with regard to the switching capacity of the respective fuse. In this respect, the invention is just as effective for miniature or fine fuses as it is for high-voltage fuses.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigen:Embodiments of the invention are explained below with reference to the drawings. In the drawings:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer herkömmlichen Kleinstsicherung,Fig. 1 is a cross-sectional view of a conventional sub-miniature fuse,
Fig. 2-8 Querschnittsansichten von in verschiedener Weise erfindungsgemäß gestalteten Kappen für eine . Kleinstsicherung nach Fig. 1;Fig. 2-8 cross-sectional views of caps designed in various ways according to the invention for a sub-miniature fuse according to Fig. 1;
Fig. 9 eine Querschnittsansicht einer mit einer zusätzlichen Wärmeableitung versehenen sowie erfindungsgemäß gestalteten Kappe für eine Kleinstsicherung gemäß Fig. 1;Fig. 9 is a cross-sectional view of a cap for a sub-miniature fuse according to Fig. 1, provided with additional heat dissipation and designed according to the invention;
Fig. 10Fig.10
bis 12 drei Ansichten von der Anwendung der Erfindung auf Röhrchensicherungen in schematischer Darstellung; 11 to 12 show three views of the application of the invention to tube fuses in a schematic representation;
Fig. 13Fig. 13
bis 15 Wandungsausschnitte jeweils als Querschnittsansicht zur Darstellung verschiedener Gestaltungen einer mit Vertiefungen und Erhebungen versehenenup to 15 wall sections, each as a cross-sectional view to show different designs of a wall with depressions and elevations
inneren Wandung eines Sicherungsraums,inner wall of a security room,
Die in Figur 1 dargestellte handelsübliche Kleinstsicherung besteht im wesentlichen aus einem im Querschnitt kreisförmigen SoGkel 1, auf dem eine entsprechend hohlzylindrische Kappe 2 in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise angeordnet und befestigt ist. Beide Teile bestehen aus Kunststoff. Durch den Sockel 1 hindurch erstreckenThe commercially available miniature fuse shown in Figure 1 consists essentially of a base 1 with a circular cross-section, on which a corresponding hollow-cylindrical cap 2 is arranged and fastened in the manner shown in the drawing. Both parts are made of plastic.
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sich jeweils zwei elektrische Leiter 3, an deren über den Sockel 1 hinausragenden Enden ein Schmelzleiter 5 mittels Lot 4 befestigt ist. Die Kappe 2 bildet mit dem Sockel 1 einen druckfesten sowie mit Gas gefüllten Raum 6, an dessen innerer Wandung 7 sich die Metallpartikel niederschlagen, wenn der Schmelzleiter 5 beim Auslösen der Sicherung verdampft .There are two electrical conductors 3, to the ends of which protrude beyond the base 1, a fusible conductor 5 is attached using solder 4. The cap 2 forms with the base 1 a pressure-resistant and gas-filled space 6, on the inner wall 7 of which the metal particles settle when the fusible conductor 5 evaporates when the fuse is triggered.
In Fig. 2 bis 9 sind Ausführungsbeispiele für insbesondere innen in verschiedener Weise gestaltete Kappen 2 dargestellt, die für eine Kleinstsicherung nach Figur 1 verwendbar sind, um die Erfindung zu verwirklichen. Jedoch kann auch die Oberfläche 8 des Sockels in erfindungsgemäßer Weise gestaltet sein.In Fig. 2 to 9, embodiments of caps 2 are shown, which are designed in different ways, in particular on the inside, and which can be used for a miniature fuse according to Fig. 1 in order to implement the invention. However, the surface 8 of the base can also be designed in the manner according to the invention.
Allen Ausführungsbeispielen der Kappen 2 nach Figur 2 bis 9 ist gemein, daß ihre innere Wandung 7 ganz oöer teilweise mit Vertiefungen 9 und Erhebungen 10 versehen ist.All embodiments of the caps 2 according to Figures 2 to 9 have in common that their inner wall 7 is entirely or partially provided with depressions 9 and elevations 10.
Bei den Ausführungsbeispielen nach Figur 2 und 3 sind die Vertiefungen 9 und Erhebungen 10 jeweils direkt an der inneren Wandung 7 der aus Kunststoff bestehenden Schale 11 der Kappe 2 ausgebildet, nach Figur 2 mit einem etwa zick-zack-förmigen Querschnittsverlauf in den Vertiefungen 9 und den Erhebungen 10, während diese nach Figur 3 jeweils als regelmäßige Rechtecke geformt sind, und zwar jeweils als über den Kappengrund verlaufende Nuten oder als einzelne Vertiefungen 9 und Erhebungen 10, die ein entsprechendes Muster am Kappengrund bilden. Über den Kappengrund hinaus kann auch der zylindermantelförmige Teil der inneren Wandung 7 der Kappe 2 in der gleichen Weise mit einer Rauhfläche versehen sein. Die Kappe 2 kann auch aus Keramik, Glas oder auch aus Metall bestehen, solange der Sockel 1 aus Isoliermaterial besteht.In the embodiments according to Figures 2 and 3, the depressions 9 and elevations 10 are each formed directly on the inner wall 7 of the plastic shell 11 of the cap 2, according to Figure 2 with an approximately zigzag-shaped cross-section in the depressions 9 and the elevations 10, while according to Figure 3 these are each formed as regular rectangles, namely as grooves running across the cap base or as individual depressions 9 and elevations 10, which form a corresponding pattern on the cap base. In addition to the cap base, the cylinder-shaped part of the inner wall 7 of the cap 2 can also be provided with a rough surface in the same way. The cap 2 can also be made of ceramic, glass or even metal, as long as the base 1 is made of insulating material.
Im Gegensatz zu der einschaligen Ausführung der Kappe nach Figur 2 und 3 zeigen die Figuren 4 bis 7 zweischalige Ausführungen. Nach Figur 4 ist die Kappe 2 nur teilweise.In contrast to the single-shell design of the cap according to Figures 2 and 3, Figures 4 to 7 show double-shell designs. According to Figure 4, the cap 2 is only partially.
nämlich am Kappengrund, mit einer Innenschale 12 versehen, die im vorliegenden Fall aus Sand besteht. Der Sand ist beispielsweise mittels Epoxykleber auf die innere Wandung 7 aufgeklebt oder in diese eingeschweißt oder in anderer Weise dort befestigt, in jedem Falle so, daß die Sandkörner mit dem größten Teil ihrer Oberfläche frei nach innen vorstehen, so daß auf diese Weise die gewünschten Vertiefungen 9 und Erhebungen 10 gebildet werden. Die Vorteile einer Sandauskleidung bestehen vor allem darin, daß nicht nur, wie eingangs bereits ausführlich dargelegt, die Oberfläche der inneren Wandung 7 wesentlich vercjrößert wird, sondern daß der Sand ein Material hoher thermischer Leitfähigkeit und hoher Wärmespeicherfähigkeit bildet, so daß eine rasche Wärmeabsorption beim Auslösen der Sicherung erreicht wird. In Figur 5 wird veranschaulicht, daß die durch eine Sandbeschichtung der inneren Wandung gebildete Rauhfläche auch die gesamte Innenoberfläche der Kappe 2 bedeckeen kann. Je mehr Oberfläche im Raum 6 für die Wärmeabsorption und für den Metallpartikelniederr ' schlag zur Verfügung steht, desto rascher und wirksamer verläuft die Abschaltung der Sicherung. Deshalb ist eine möglichst großflächige Bedeckung der inneren Wandung 7 des Raums 6 der Sicherung mit einer Schicht aus Vertiefungen 9 und Erhebungen 10 einer teilweisen Bedeckung grundsätzlich vorzuziehen.namely at the base of the cap, with an inner shell 12, which in this case consists of sand. The sand is glued to the inner wall 7, for example using epoxy glue, or welded into it or secured there in another way, in any case in such a way that the sand grains protrude freely inwards with most of their surface, so that the desired depressions 9 and elevations 10 are formed in this way. The advantages of a sand lining are primarily that not only, as already explained in detail at the beginning, the surface of the inner wall 7 is significantly increased, but that the sand forms a material with high thermal conductivity and high heat storage capacity, so that rapid heat absorption is achieved when the fuse is triggered. Figure 5 shows that the rough surface formed by a sand coating of the inner wall can also cover the entire inner surface of the cap 2. The more surface area in the chamber 6 is available for heat absorption and for the precipitation of metal particles, the quicker and more effectively the fuse is switched off. Therefore, covering as large an area as possible of the inner wall 7 of the chamber 6 of the fuse with a layer of depressions 9 and elevations 10 is generally preferable to partial covering.
Bei den Ausführungsbeispielen gemäß Figur 6 und 7 sind die Innenschalen 12 als selbständige Teile gefertigt und anschließend in die Schale 11 eingesetzt und dort befestigt worden. Während im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6 eine möglichst großflächige Innenschale 12 mit einem Muster aus unregelmäßig geformten Vertiefungen 9 und Erhebungen 10 veranschaulicht wird, zeigt Figur 7 nur eine kreisförmige Innenschale 12 mit regelmäßig geformten Vertiefungen 9 und Erhebungen 10 auf dem Kappengrund. In the embodiments according to Figures 6 and 7, the inner shells 12 are manufactured as independent parts and then inserted into the shell 11 and secured there. While in the embodiment according to Figure 6 an inner shell 12 with the largest possible surface area with a pattern of irregularly shaped depressions 9 and elevations 10 is illustrated, Figure 7 only shows a circular inner shell 12 with regularly shaped depressions 9 and elevations 10 on the cap base.
Figuren 10-12 veranschaulichen die Anwendung der Erfindung auf Röhrchensicherungen, wobei Figur 10 und 11 Ruhrchenkörper 13 in Halbschaienbauweise darstellen. Figur 10 zeigt eine einschalige Ausführung, bei der die Schale 11 eine innere Wandung 7 mit Vertiefungen 9 und Erhebungen 10 aufweist, die in ähnlicher Weise gebildet sein können wie bei den Ausführungsbeispielen gemäß Figur 2 und 3. Bei der zweischaligen Ausführung gemäß Figur 11 besteht die in die Schale 11 eingesetzte Innenschale 12 beispielsweise aus einem aus Sand geformten, beispielsweise gesinterten Bauteil mit entsprechenden Vertiefungen 9 und Erhebungen 10. Das Material der Schale 11 ist praktisch beliebig, solange ein Mindestmaß an Wärmedurchgang und Druckfestigkeit gewährleistet ist. Ob es ! 15 sich um ein leitendes oder ein nicht leitendes Material handelt, hängt vom jeweiligen Anwendungsfall ab. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 12 ist der Röhrchenkörper hohlzylindrisch ausgebildet und an seiner inneren Wandung 7 beispielsweise mit einer die gewünschten Vertiefungen 9 sowie die Erhebungen (10) bildenden Sandschicht überzogen.Figures 10-12 illustrate the application of the invention to tube fuses, with Figures 10 and 11 showing tube bodies 13 in a half-shell design. Figure 10 shows a single-shell design in which the shell 11 has an inner wall 7 with depressions 9 and elevations 10, which can be formed in a similar way to the embodiments according to Figures 2 and 3. In the double-shell design according to Figure 11, the inner shell 12 inserted into the shell 11 consists, for example, of a component formed from sand, for example sintered, with corresponding depressions 9 and elevations 10. The material of the shell 11 is practically arbitrary, as long as a minimum level of heat transfer and pressure resistance is ensured. Whether it is a conductive or non-conductive material depends on the respective application. In the embodiment according to Figure 12, the tube body is hollow-cylindrical and its inner wall 7 is covered, for example, with a layer of sand forming the desired depressions 9 and the elevations (10).
In Figur 13-15 ist anhand vergrößerter Wandungsausschnitte schematisch dargestellt, wie sich die aus Vertiefungen und Erhebungen 10 bestehende Rauhfläche an der inneren Wandung 7, die den Raum 6 der Sicherung einschließt, auswirkt. Figur 13 veranschaulicht anhand eines Ausschnittes einer einschaligen Wandung^ bestehend aus einer Schale 11, wie sich beim Auslösen der Sicherung und dem damit verbundenen Verdampfen des Schmelzleiters, &zgr;. B. 5,Metallpartikel 14 in den Vertiefungen 9 sowie an den Erhebungen 10 niederschlagen, so daß es zu einer sicheren elektrischen Trennung der Metallpartikel kommt. Die Abbildung verdeutlicht ebenso wie die Ansichten nach Figur 14 und auch schematisch die Vergrößerung der Oberfläche der inneren Wandung 7. Entsprechende Ausschnitte der zweischaligen Ausführung mit einer Schale 11 sowie einer Innenschale 12 zeigt Fig^r 14, im oberen Teil mit regelmäßig geformten und angeordneten Vertiefungen 9 und 10 sowieFigures 13-15 show schematically, using enlarged wall sections, how the rough surface consisting of depressions and elevations 10 affects the inner wall 7, which encloses the space 6 of the fuse. Figure 13 uses a section of a single-shell wall consisting of a shell 11 to illustrate how metal particles 14 are deposited in the depressions 9 and on the elevations 10 when the fuse is triggered and the associated evaporation of the fusible conductor, e.g. 5, so that a reliable electrical separation of the metal particles occurs. The illustration, like the views in Figure 14, also shows schematically the enlargement of the surface of the inner wall 7. Figure 14 shows corresponding sections of the double-shell design with a shell 11 and an inner shell 12, in the upper part with regularly shaped and arranged depressions 9 and 10 as well as
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mit unregelmäßigen Vertiefungen und Erhebungen 9 bzw. 10 im unteren Teil. Figur 15 veranschaulicht ebenfalls eine zweischalige Ausführung, wobei die Innenschale 12 jedoch aus Sandkörnern 15 besteht, die mit einer Klebschicht 16 B an der Schale 11 angeklebt sind, Wenn es die Platzverhältnisse gestatten, kann die Sandschicht auch dicker gestaltet sein, so daß die Sandkörner in Schichtdickenrichtung auch übereinander liegen. Wesentlich ist in jedem Falle, daß die Sandkörner 15 nur so weit eingebettet sind, wie es zu ihrer Befestigung notwendig ist, damit ein möglichst großer Teil ihrer Oberfläche für die Wärmeabsorption sowie für den Metallpartikelniederschlag zur Verfügung steht.with irregular depressions and elevations 9 and 10 in the lower part. Figure 15 also illustrates a two-shell design, whereby the inner shell 12, however, consists of sand grains 15 which are glued to the shell 11 with an adhesive layer 16B. If space allows, the sand layer can also be made thicker so that the sand grains lie on top of each other in the direction of the layer thickness. In any case, it is essential that the sand grains 15 are only embedded as far as is necessary for their attachment, so that as large a part of their surface as possible is available for heat absorption and for the deposition of metal particles.
In dem Ausführungsbeispiel nach Figur 9 ist neben einer zweischaligen Kappenausbildung mit entsprechenden Vertiefungen und Erhebungen 9 bzw. 10 ein sich an den Raum 6 der Sicherung anschließender, aber vorzugsweise druckdicht von diesem getrennter Nebenraum 17 vorgesehen, um eine zusätzliche Kühlung der Sicherung zu bewirken.In the embodiment according to Figure 9, in addition to a two-shell cap design with corresponding depressions and elevations 9 and 10, an adjacent chamber 17 is provided which adjoins the chamber 6 of the fuse but is preferably separated from it in a pressure-tight manner in order to provide additional cooling of the fuse.
Hierfür ist zwischen dem Raum 6 und dem Nebenraum 17 eine wärmeleitende Verbindung 18 vorgesehen. Im Nebenraum 17 befindet sich z.B. ein Kühlmedium.For this purpose, a heat-conducting connection 18 is provided between the room 6 and the adjacent room 17. In the adjacent room 17 there is, for example, a cooling medium.
Der jeweils erforderliche Rauhigkeitsgrad der inneren Wandung ist in Abhängigkeit von der Größe der Sicherung , von dem erforderlichen Abschaltvermögen, von dem jeweiligen Material und dessen Verformbarkeit zu wählen. Die herkömmliche Rauhigkeit von Glas- und Keramikoberflächen, wie sie üblicherweise bereits für die innere Wandung von Sicherungen, insbesondere Gerätesicherungen etc. verwendet werden, reicht nicht aus. Sie ist gewöhnlich zu fein, als daß sie zu einer wesentlichen Oberflächenvergrößerung und zu einer ausreichenden Rauhigkeit für die gewünschte Trennung des- Metallpartikelniederschlags führen kann.The required degree of roughness of the inner wall must be selected depending on the size of the fuse, the required breaking capacity, the material in question and its deformability. The conventional roughness of glass and ceramic surfaces, as is usually already used for the inner wall of fuses, especially device fuses, etc., is not sufficient. It is usually too fine to lead to a significant increase in surface area and to sufficient roughness for the desired separation of the metal particle deposit.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE8703456U DE8703456U1 (en) | 1986-07-19 | 1987-03-07 | Electrical fuse |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE8619436 | 1986-07-19 | ||
DE8703456U DE8703456U1 (en) | 1986-07-19 | 1987-03-07 | Electrical fuse |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE8703456U1 true DE8703456U1 (en) | 1987-04-30 |
Family
ID=25950976
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE8703456U Expired DE8703456U1 (en) | 1986-07-19 | 1987-03-07 | Electrical fuse |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE8703456U1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0321771A2 (en) * | 1987-12-16 | 1989-06-28 | Wickmann-Werke GmbH | Miniature fuse |
DE3742532A1 (en) * | 1987-12-16 | 1989-06-29 | Wickmann Werke Gmbh | Miniature fuse |
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1987
- 1987-03-07 DE DE8703456U patent/DE8703456U1/en not_active Expired
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0321771A2 (en) * | 1987-12-16 | 1989-06-28 | Wickmann-Werke GmbH | Miniature fuse |
DE3742532A1 (en) * | 1987-12-16 | 1989-06-29 | Wickmann Werke Gmbh | Miniature fuse |
EP0321771A3 (en) * | 1987-12-16 | 1989-12-06 | Wickmann-Werke Gmbh | Miniature fuse |
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