EP1511057A1 - Röhrenschmelzsicherungsbauelement mit Endkappen mit hermetisch abdichtender Kunststoffdichtungskörpereinlage - Google Patents

Röhrenschmelzsicherungsbauelement mit Endkappen mit hermetisch abdichtender Kunststoffdichtungskörpereinlage Download PDF

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EP1511057A1
EP1511057A1 EP04018792A EP04018792A EP1511057A1 EP 1511057 A1 EP1511057 A1 EP 1511057A1 EP 04018792 A EP04018792 A EP 04018792A EP 04018792 A EP04018792 A EP 04018792A EP 1511057 A1 EP1511057 A1 EP 1511057A1
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EP
European Patent Office
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tube
end caps
interior
sealing body
cap
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EP04018792A
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English (en)
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Lutger Dipl.Ing Richter
André Dipl.Ing Jöllenbeck
Andreas Dipl.Ing Baus
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Wickmann Werke GmbH
Original Assignee
Wickmann Werke GmbH
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    • H01H85/02—Details
    • H01H85/04—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
    • H01H85/041—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges characterised by the type
    • H01H85/0411—Miniature fuses
    • H01H85/0415—Miniature fuses cartridge type
    • H01H85/0418—Miniature fuses cartridge type with ferrule type end contacts
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    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/0013—Means for preventing damage, e.g. by ambient influences to the fuse
    • H01H85/0021—Means for preventing damage, e.g. by ambient influences to the fuse water or dustproof devices
    • H01H85/003—Means for preventing damage, e.g. by ambient influences to the fuse water or dustproof devices casings for the fusible element

Definitions

  • the invention relates to a fuse element with a fusible conductor, located in a gas-filled interior a cylindrical tube between two end faces of the Tubule extends, with two end caps from an electric conductive material so on the two ends of the tube are applied, that in each case an electrical contact to the Melt conductor is made. Furthermore, the invention relates a method of manufacturing such a fuse component.
  • the cylindrical tube made a ceramic material and a circular cylindrical Interior and a square outer contour with rounded Has edges.
  • the fuse element is for example a wire that extends diagonally in the interior in such a way that he only the walls of the tube at the Ends touched.
  • the wire of the fusible conductor is around the Front sides of the tube led around, the ends of the Melt wire on the outer walls of the tube.
  • On the two ends of the tube are metallic End caps fitted.
  • the end caps can be off an elastic material and on the ends of the tube be pressed on, with the pressing not only for a tight fit of the end caps, but beyond that too provides electrical contact to the fusible conductor.
  • the Metal caps can also be glued to the ends of the tube or after appropriate preparation of the surface of the Outer wall of the tube to be soldered on this. There are a number of techniques of applying the end caps are known Both for a tight fit of the caps as well ensure good electrical contact with the fuse element.
  • a disadvantage of a fuse element with hermetic dense interior is, however, that the pressure increase is generated in the interior even if the fuse component, for example, during the manufacturing process, is heated from the outside. Such heating occurs, for example then, when to make a solder joint between the ends of the fusible conductor and the attached metallic End caps the end caps briefly to a higher Temperature be brought.
  • a temperature increase can also occur in a curing process of an adhesive that the End caps should connect to the tube.
  • the one with such Warming associated pressure rise in the interior of the tube leads to a desired load on the fuse component and possibly to a formation of a pressure equalization channel (Capillary channel) between the interior of the Tube and the environment through the gap between the tube and the end cap.
  • a pressure equalization channel Capillary channel
  • the object of the invention is therefore, a fuse component of the type mentioned above, whose interior hermetically sealed in operation, but in which when sudden temperature and pressure rises during the Component manufacturing problems occurring above Kind be avoided.
  • the fuse element according to the invention is a Component of the type mentioned, which is characterized is that at least one of the two ends of the Tube in a space between the cap bottom of the End cap and the front side of the tube and in one at the Cap bottom adjoining part of the interior of the tube Sealing body of a predominantly elastically compressible but at the same time creepable (in the sense of flowable) plastic material is introduced, wherein the sealing body during Placing the end cap during manufacture of the fuse element between the front and the cap bottom has been compressed. The compressed in the introduction Sealing body is then anxious to expand again, being mainly in the interior of the tube inside.
  • fuse component allows a relative simple production because instead of any liquid Sealant material is a substantially solid seal body is used, whose shape previously to the dimensions of End cap can be adjusted.
  • the elastically compressible but at the same time creepable Plastic material is preferably a silicone.
  • This plastic material can at the subsequent manufacturing steps well withstand occurring temperatures.
  • Such a seal body is preferably dimensioned so that it the cap bottom filled in and pressed hard when putting the caps and then penetrates into the interior of the tube. Due to the creep of the material is subsequently the preferably diagonally through the interior Fusible conductor completely enclosed in the area of the ends.
  • a fuse introduced into the interior of a cylindrical tube being at both ends around the ends of the tube is guided on the outer wall of the tube.
  • end caps are attached to the ends of the tube with the put the end faces around the melt conductor ends. This is an electrical contact between the end caps and made the fusible link ends.
  • a sealing body from a predominantly elastically compressible and at the same time introduced creep plastic material, wherein compressed the sealing body when placing the end cap becomes.
  • the fuse element becomes for securing an electrical contact and / or mechanical Fixing the end caps to the tube of a temperature treatment subjected to temperatures above 150 ° C.
  • a hermetic seal of the interior forms by creeping (slow flow) of the material of the Sealing body off. In this manufacturing process is ensures that at the temperature treatment step possibly forming channels then by flowing into it Material to be closed again.
  • the inventive method easily allow the production of Fusible elements with hermetic sealing of the Interior.
  • a fuse component 1 which has a fusible conductor 2, which is located in an interior 3 of a cylindrical Tube 4 extends diagonally.
  • the fuse element 2 can in the embodiment shown as well as in all others Embodiments of the invention, both a wire with any Cross-sectional profile as well as an insulating one Core be wound fuse wire.
  • the tube 4 has a cylindrical shape, which is an arbitrary cross-sectional profile may have.
  • the interior 3 is, for example, circular cylindrical.
  • the tube 4 is made of an electrically insulating Material manufactured, for example from glass, ceramic or plastic.
  • the Melt conductor 2 is guided diagonally through the interior 3. at other embodiments are other arrangements of the fusible conductor 2 in the interior 3 conceivable.
  • the fuse element 2 is preferably wrapped around the end faces 8 of the tube 4, so that the ends of the fusible conductor 2 on the outer walls of the Rest tube.
  • End caps 5 made of an electrically conductive material.
  • the metallic end caps are set up in this way, on the one hand, an electrical contact between the end caps 5 and the fusible conductor 2 and on the other hand a mechanically fixed connection between the end caps 5 and the Tube 4 is formed.
  • the fuse element 2 is with the end caps 5, for example, connected via an external soldering, d. h.,
  • a solder joint 6 connects the on the outer wall of the tube 4 resting ends of the fuse conductor 2 with the inner walls of the metallic end caps 5.
  • each one Inserted sealing body 7 is made made of a plastic material that is elastically compressible (i.e. H. elastically deformable), but at the same time capable of creeping (in the sense of of flowable) is.
  • FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view, wherein the section out in the designated in Figure 1 with A level is.
  • FIG. 2 shows the state for a certain time the manufacture of the fuse element suitable for a sufficient flow of the introduced material of the seal body 7 is sufficient.
  • Figure 2 is that of the inner wall of the tube 4 in the cut area spaced fuse element 2 completely from the material enclosed by the seal body 7. Such enclosing is not possible with a purely elastic sealing body, but requires a flowable material.
  • the following is a preferred method for the production given a fuse element according to the invention.
  • the fuse element 2 for the production of the fuse element is initially provided the fuse element 2 in a predetermined length and inserted into the interior 3 of the tube 4 and then bent around the end faces 8 of the tube, so that the ends of the fusible conductor 2 on the outer surfaces of the tube 4 rest.
  • a thermal hardenable adhesive on the end faces 8 over the entire surface applied.
  • the amount of glue and the method of application are chosen so that it is avoided that while or at subsequent process steps larger amounts of the adhesive get into the interior 3 of the tube 4.
  • Subsequently is applied to the outer surfaces of the tube 4 in the places where the fusible conductor 2 rests, each a small amount Applied solder paste.
  • the solder paste contains a flux.
  • the Flux may also not in the interior of the 3 Get the fuse.
  • For this purpose also serves the on the front side 8 applied adhesive. This forms one Barrier and prevents the solder paste by capillary action along the fusible conductor 2 via the end face 8 continues to flow into the interior 3.
  • the End caps 5 prepared by placing in the inner cap bottom molded piece of foam material (a slightly foamed silicone) is inserted.
  • the caps are preferably rectangular, so that the inserted into the cap bottom Piece of foam material also of essentially rectangular shape is.
  • the tube has a Inner diameter of about 2.5 mm and outer dimensions of about 4mm x 4mm x 9.6mm.
  • the end caps are about 2.8 mm deep and have a cross section of about 4.4 mm x 4.4 mm.
  • the in the cap bottom inserted foam gasket body has a thickness of about 1.5 - 2.0 mm.
  • the prepared end caps are placed on the ends of the tube set with a predetermined force, so that deforms the foam and the applied adhesive distributed.
  • the caps preferably successively heated
  • the adhesive 5 is pre-cured so that the caps mechanically fixed become.
  • the adhesive becomes the fuse component to temperatures above 150 ° C, for example about Heated to 300 ° C.
  • the case in the interior 3 due to the gas filling resulting overpressure can thereby partly offset be that a thin channel between the interior and the external environment, for example, along the Melting conductor or along the wall of the tube 4 forms.
  • the Backup device again to a temperature of, for example heated to about 150 ° C, so that the adhesive final is cured.
  • the seal body could 7 fill only a portion of the cap bottom, for example be annular, so that it is the space between completely fills the end faces 8 and the cap base, but only to a lesser extent in the interior 3 penetrates.
  • a sealing body of the type mentioned only at one of the two Ends of the tube is introduced; the other end could be hermetically sealed in a conventional manner, for example by pouring with a liquid and then curing plastic.

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Abstract

Ein Schmelzsicherungsbauelement (1) weist einen Schmelzleiter (2) auf, der sich in einem gasgefüllten Innenraum (3) eines zylindrischen Röhrchens (4) zwischen zwei Stirnseiten (8) erstreckt. Zwei Endkappen (5) aus einem elektrisch leitenden Material sind derart auf die Enden des Röhrchens (4) aufgebracht, daß ein elektrischer Kontakt zu dem Schmelzleiter (2) hergestellt ist. An wenigstens einem der beiden Enden des Röhrchens (4) ist in einem Zwischenraum zwischen dem Endkappenboden und der Stirnseite (8) des Röhrchens (4) und in einem an den Kappenboden angrenzenden Teil des Innenraums (3) ein Dichtungskörper aus einem überwiegend elastisch kompressiblen aber zugleich kriechfähigen Kunststoffmaterial eingebracht. Der Dichtungskörper (7) ist beim Aufsetzen der Endkappe (5) während der Herstellung des Schmelzsicherungsbauelements (1) zwischen der Stirnseite (8) und dem Kappenboden zusammengedrückt worden. Der zusammengedrückte Dichtungskörper (7) ist bestrebt, wieder zu expandieren, wobei er sich vor allem in den Innenraum (3) hinein ausdehnt. Findet kurz nach dessen Einbringen während des Herstellungsverfahrens aufgrund einer Temperaturerhöhung ein plötzlicher Druckanstieg im Innenraum statt, so kann der Fall eintreten, daß sich dieser Überdruck über einen vorübergehend gebildeten Kanal zwischen dem Röhrchen, dem Dichtungskörper und der Endkappe hindurch in die äußere Umgebung ausgleicht. Anschließend wird der gebildete Kanal aufgrund der Kriechfähigkeit des Kunststoffmaterials wieder verschlossen. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Schmelzsicherungsbauelement mit einem Schmelzleiter, der sich in einem gasgefüllten Innenraum eines zylindrischen Röhrchens zwischen zwei Stirnenseiten des Röhrchens erstreckt, wobei zwei Endkappen aus einem elektrisch leitenden Material derart auf die beiden Enden des Röhrchens aufgebracht sind, daß jeweils ein elektrischer Kontakt zu dem Schmelzleiter hergestellt ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Schmelzsicherungsbauelements.
Röhrenschmelzsicherungsbauelemente der eingangs genannten Art sind seit langem bekannt. Beispielsweise gibt es Schmelzsicherungsbauelemente, bei denen das zylindrische Röhrchen aus einem keramischen Material besteht und einen kreiszylinderförmigen Innenraum sowie eine quadratische Außenkontur mit abgerundeten Kanten aufweist. Der Schmelzleiter ist beispielsweise ein Draht, der sich in dem Innenraum diagonal derart erstreckt, daß er die Wandungen des Röhrchens lediglich an dessen Enden berührt. Der Draht des Schmelzleiters ist um die Stirnseiten des Röhrchens herumgeführt, wobei die Enden des Schmelzleiterdrahts auf den Außenwandungen des Röhrchens anliegen. Auf die beiden Enden des Röhrchens sind metallische Endkappen aufgesetzt. Die Endkappen können beispielsweise aus einem elastischem Material sein und auf die Enden des Röhrchens aufgepreßt werden, wobei das Aufpressen nicht nur für einen festen Sitz der Endkappen, sondern darüber hinaus auch für den elektrischen Kontakt zu dem Schmelzleiter sorgt. Die Metallkappen können auch auf die Enden des Röhrchens aufgeklebt oder nach entsprechender Vorbereitung der Oberfläche der Außenwandung des Röhrchens auf diese aufgelötet sein. Es sind eine Reihe von Techniken des Aufbringens der Endkappen bekannt, die sowohl für einen festen Sitz der Kappen als auch für einen guten elektrischen Kontakt zum Schmelzleiter sorgen.
Es gibt Schmelzsicherungsbauelemente der eingangs genannten Art, bei denen zwischen den Endkappen und der Wandung des Röhrchens ein Spalt derart verbleibt, daß der Innenraum des Röhrchens über den Spalt mit der Umgebung des Röhrchens verbunden ist. In diesem Fall gibt es einen Gasaustausch zwischen dem Innenraum und der Umgebung. Bei einer Erwärmung und Ausdehnung des Gases im Innenraum strömt dieses aus dem Innenraum aus, so daß ein relativ schneller Druckausgleich erfolgt.
Daneben gibt es Schmelzsicherungsbauelemente, bei denen die Kappen derart auf die Enden des Röhrchens aufgebracht sind, daß der Innenraum hermetisch abgedichtet ist. Bei diesen Bauelementen kann der Innenraum mit Luft oder mit einem speziellen Gas (beispielsweise Stickstoff) unter Normaldruck oder vermindertem Druck gefüllt sein.
Wenn der Schmelzleiter im Innenraum des Röhrchens durchtrennt wird (durchschmilzt; d.h. die Sicherung abschaltet), bildet sich in der Regel ein Lichtbogen aus. Die impulsartige Energiezufuhr aufgrund des Lichtbogens erwärmt das im Innenraum gegebenenfalls vorhandene Gas und die beim Durchschmelzen verdampfenden Materialien. Bei einem Schmelzsicherungsbauelement mit einem hermetisch dichtem Innenraum und Luft- bzw. Gasfüllung führt die über den Lichtbogen zugeführte Energie zu einem plötzlichen, sprunghaften Anstieg des Drucks im Innenraum des Sicherungsbauelements. Dieser Druckimpuls wirkt auf den Lichtbogen löschend und ist somit erwünscht.
Nachteilig bei einem Schmelzsicherungsbauelement mit hermetisch dichtem Innenraum ist allerdings, daß der Druckanstieg im Innenraum auch dann erzeugt wird, wenn das Sicherungsbauelement, beispielsweise während des Herstellungsverfahrens, von außen erwärmt wird. Eine solche Erwärmung tritt beispielsweise dann auf, wenn zur Herstellung einer Lötverbindung zwischen den Enden des Schmelzleiters und den aufgesetzten metallischen Endkappen die Endkappen kurzzeitig auf eine höhere Temperatur gebracht werden. Eine Temperaturerhöhung kann auch bei einem Aushärtevorgang eines Klebstoffs auftreten, der die Endkappen mit dem Röhrchen verbinden soll. Der mit einer solchen Erwärmung verbundene Druckanstieg im Innenraum des Röhrchens führt zu einer erwünschten Belastung des Sicherungsbauelements und möglicherweise zu einer Ausbildung eines Druckausgleichskanals (Kapillarkanal) zwischen dem Innenraum des Röhrchens und der Umgebung durch den Spalt zwischen dem Röhrchen und der Endkappe hindurch. Die Ausbildung einer solchen unerwünschten Kapillare neben dem Schmelzleiter wurde beispielsweise bei Sicherungsbauelementen festgestellt, die in ihren Endbereichen mit einem gießfähigen Silikon abgedichtet wurden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Schmelzsicherungsbauelement der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Innenraum in Betrieb hermetisch abgedichtet ist, bei dem aber die bei plötzlichen Temperatur- und Druckanstiegen während der Bauelementeherstellung auftretenden Probleme der oben genannten Art vermieden werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Schmelzsicherungsbauelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Außerdem wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen eines Schmelzsicherungsbauelements mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst.
Das erfindungsgemäße Schmelzsicherungsbauelement ist ein Bauelement der eingangs genannten Art, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß an wenigstens einem der beiden Enden des Röhrchens in einem Zwischenraum zwischen dem Kappenboden der Endkappe und der Stirnseite des Röhrchens und in einem an den Kappenboden angrenzenden Teil des Innenraums des Röhrchens ein Dichtungskörper aus einem überwiegend elastisch kompressiblen aber zugleich kriechfähigen (im Sinne von fließfähigen) Kunststoffmaterial eingebracht ist, wobei der Dichtungskörper beim Aufsetzen der Endkappe während der Herstellung des Schmelzsicherungsbauelements zwischen der Stirnseite und dem Kappenboden zusammengedrückt worden ist. Der bei der Einbringung zusammengedrückte Dichtungskörper ist anschließend bestrebt, wieder zu expandieren, wobei er sich vor allem in den Innenraum des Röhrchens hinein ausdehnt. Findet kurz nach dessen Einbringung während des Herstellungsverfahrens aufgrund eines Herstellungsschrittes, der zu einer Temperaturerhöhung im Innenraum führt, ein plötzlicher Druckanstieg im Innenraum statt, so kann der Fall eintreten, daß sich dieser Überdruck über einen vorübergehend gebildeten Kanal zwischen dem Röhrchen, dem Dichtungskörper und der Endkappe hindurch in die äußere Umgebung ausgleicht. Aufgrund des Umstands, daß das Kunststoffmaterial kriechfähig ist, werden so gebildete Kanäle sowie darüber hinaus sämtliche verbleibenden Spalte zwischen dem Röhrchen, der Endkappe und dem dazwischen eingezogenen Schmelzleiter durch Hineinfließen des Kunststoffmaterials wieder geschlossen. Nach einer bestimmten Zeit des Ausgleichs bzw. der Lagerung bildet sich somit eine hermetische Abdichtung des Innenraums des Röhrchens aus. Das erfindungsgemäße Schmelzsicherungsbauelement gestattet darüber hinaus eine relativ einfache Herstellung, da anstelle irgendeines flüssigen Abdichtungsmaterials ein im wesentlichen fester Dichtungskörper verwendet wird, dessen Form zuvor an die Dimensionen der Endkappe angepaßt werden kann.
Das elastisch kompressible aber zugleich kriechfähige Kunststoffmaterial ist vorzugsweise ein Silikon. Dieses Kunststoffmaterial kann den bei nachfolgenden Herstellungsschritten auftretenden Temperaturen gut wiederstehen. Vorteilhafterweise wird ein Dichtungskörper aus einem leicht geschäumten, geschlossenzelligen Silikon verwendet. Ein solcher Dichtungskörper wird vorzugsweise so dimensioniert, daß er den Kappenboden ausfüllt und beim Aufsetzen der Kappen zunächst stark zusammengedrückt wird und dann in den Innenraum des Röhrchens eindringt. Aufgrund der Kriechfähigkeit des Materials wird anschließend der durch den Innenraum vorzugsweise diagonal verlaufende Schmelzleiter im Bereich der Enden vollständig umschlossen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Schmelzsicherungsbauelements wird zunächst ein Schmelzleiter in den Innenraum eines zylindrischen Röhrchens eingebracht, wobei er an beiden Enden um die Stirnseiten des Röhrchens herum auf die Außenwandung des Röhrchens geführt wird. Anschließend werden Endkappen auf die Enden des Röhrchens mit dem um die Stirnseiten herumgeführten Schmelzleiterenden aufgesetzt. Dabei wird ein elektrischer Kontakt zwischen den Endkappen und den Schmelzleiterenden hergestellt. Ferner wird dabei zwischen dem Innenboden wenigstens einer der beiden Endkappen und der dem Innenboden zugewandten Stirnseite des Röhrchens ein Dichtungskörper aus einem überwiegend elastisch kompressiblen und zugleich kriechfähigen Kunststoffmaterial eingebracht, wobei der Dichtungskörper beim Aufsetzen der Endkappe zusammengedrückt wird. Anschließend wird das Schmelzsicherungsbauelement zur Sicherung eines elektrischen Kontakts und/oder zur mechanischen Befestigung der Endkappen am Röhrchen einer Temperaturbehandlung bei Temperaturen oberhalb 150°C unterzogen. Schließlich bildet sich eine hermetische Abdichtung des Innenraums durch Kriechen (langsames Fließen) des Materials des Dichtungskörpers aus. Bei diesem Herstellungsverfahren wird gewährleistet, daß sich bei dem Temperaturbehandlungsschritt ggf. ausbildende Kanäle anschließend durch hineinfließendes Material wieder verschlossen werden. Das erfindungsgemäße Verfahren gestatte auf einfache Weise die Herstellung von Schmelzsicherungsbauelementen mit hermetischer Abdichtung des Innenraums.
Vorteilhafte und bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
  • Figur 1 eine schematische Längsschnitt-Darstellung des erfindungsgemäßen Sicherungsbauelements; und
  • Figur 2 eine schematische Querschnitt-Ansicht des in Figur 1 gezeigten Bauelements.
    • In der schematischen Längsschnitt-Darstellung der Figur 1 ist ein Sicherungsbauelement 1 gezeigt, das einen Schmelzleiter 2 aufweist, der sich in einem Innenraum 3 eines zylindrischen Röhrchens 4 diagonal erstreckt. Der Schmelzleiter 2 kann bei der gezeigten Ausführungsform wie auch bei allen anderen Ausführungsformen der Erfindung sowohl ein Draht mit einem beliebigen Querschnittsprofil als auch ein um einen isolierenden Kern gewickelter Schmelzleiterdraht sein. Das Röhrchen 4 weist eine zylindrische Form auf, die ein beliebiges Querschnittsprofil haben kann. Der Innenraum 3 ist beispielsweise kreiszylinderförmig. Das Röhrchen 4 ist aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt, beispielsweise aus Glas, Keramik oder Kunststoff. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Schmelzleiter 2 diagonal durch den Innenraum 3 geführt. Bei anderen Ausführungsformen sind andere Anordnungen des Schmelzleiters 2 im Innenraum 3 denkbar. Der Schmelzleiter 2 ist vorzugsweise um die Stirnseiten 8 des Röhrchens 4 herumgelegt, so daß die Enden des Schmelzleiters 2 auf den Außenwandungen des Röhrchens aufliegen. Auf die beiden Enden des Röhrchens 4 sind Endkappen 5 aus einem elektrisch leitenden Material aufgesetzt. Die metallischen Endkappen sind dabei so aufgesetzt, daß einerseits ein elektrischer Kontakt zwischen den Endkappen 5 und dem Schmelzleiter 2 hergestellt und andererseits eine mechanisch feste Verbindung zwischen den Endkappen 5 und dem Röhrchen 4 gebildet wird. Der Schmelzleiter 2 ist mit den Endkappen 5 beispielsweise über eine Außenlötung verbunden, d. h., eine Lötverbindung 6 verbindet die auf der Außenwandung des Röhrchens 4 aufliegenden Enden des Schmelzleiters 2 mit den Innenwandungen der metallischen Endkappen 5. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die mechanische Befestigung der Endkappen 5 auf dem Röhrchen 4 zusätzlich durch eine Klebstoffverbindung 9 gesichert.
    Wie in Figur 1 zu sehen ist, ist in den Zwischenräumen zwischen den Böden der Endkappen 5 und den jeweiligen Stirnseiten 8 des Röhrchens 4 sowie in einem an den Kappenboden angrenzenden Teil des Innenraums 3 des Röhrchens 4 jeweils ein Dichtungskörper 7 eingebracht. Der Dichtungskörper 7 besteht aus einem Kunststoffmaterial, das elastisch kompressibel (d. h. elastisch verformbar), aber zugleich kriechfähig (im Sinne von fließfähig) ist. Beim Aufsetzen der Endkappen 5 auf die Enden des Röhrchens 4 werden die zuvor eingebrachten Dichtungskörper 7 stark zusammengedrückt und dehnen sich anschließend, vorzugsweise in den Innenraum 3, wieder aus. Aufgrund der Fließfähigkeit dringen Teile des sich ausdehnenden Dichtungskörpers 7 in die zwischen Kappen 5 und Röhrchen 4 vorhandenen Spalten ein und umschließen die in der Nähe der Enden des Röhrchens 4 verlaufenden Abschnitte des Schmelzleiters 2.
    Figur 2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, wobei der Schnitt in der in Figur 1 mit A bezeichneten Ebene geführt ist. Dabei zeigt Figur 2 den Zustand eine gewisse Zeit nach der Herstellung des Schmelzsicherungsbauelements, die für ein ausreichendes Fließen des eingebrachten Materials des Dichtungskörpers 7 ausreicht. Wie in Figur 2 zu erkennen ist, ist der von der Innenwandung des Röhrchens 4 im geschnittenen Bereich beabstandete Schmelzleiter 2 vollständig vom Material des Dichtungskörpers 7 umschlossen. Ein solchen Umschließen ist mit einem rein elastischen Dichtungskörper nicht möglich, sondern erfordert ein fließfähiges Material.
    Im folgenden wird ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Schmelzsicherungsbauelements angegeben. Zur Herstellung des Schmelzsicherungsbauelements wird zunächst der Schmelzleiter 2 in einer vorgegebenen Länge bereitgestellt und in den Innenraum 3 des Röhrchens 4 eingelegt und anschließend um die Stirnseiten 8 des Röhrchens herumgebogen, so daß die Enden des Schmelzleiters 2 auf den Außenflächen des Röhrchens 4 aufliegen. Anschließend wird ein thermisch aushärtbarer Klebstoff auf die Stirnseiten 8 ganzflächig aufgebracht. Die Klebstoffmenge und die Art der Aufbringung werden dabei so gewählt, daß vermieden wird, daß dabei oder bei nachfolgenden Verfahrensschritten größere Mengen des Klebstoffs in den Innenraum 3 des Röhrchens 4 gelangen. Anschließend wird auf die Außenflächen des Röhrchens 4 an den Stellen, wo der Schmelzleiter 2 aufliegt, jeweils eine geringe Menge Lotpaste aufgebracht. Die Lotpaste enthält ein Flußmittel. Das Flußmittel darf ebenfalls nicht in den Innenraum 3 der Schmelzsicherung gelangen. Zu diesem Zweck dient ebenfalls der auf die Stirnseite 8 aufgebrachte Klebstoff. Dieser bildet eine Barriere und verhindert, daß die Lotpaste durch Kapillarwirkung entlang des Schmelzleiters 2 über die Stirnseite 8 weiter in den Innenraum 3 fließt.
    Parallel zu den genannten Herstellungsschritten werden die Endkappen 5 vorbereitet, indem in den inneren Kappenboden ein an die Form angepaßtes Stück eines Schaumstoffmaterials (eines leicht geschäumten Silikons) eingelegt wird. Die Kappen sind vorzugsweise rechteckig, so daß das in den Kappenboden eingelegte Stück Schaumstoffmaterial ebenfalls von im wesentlichen rechteckiger Form ist.
    Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat das Röhrchen einen Innendurchmesser von etwa 2,5 mm und Außenabmessungen von etwa 4 mm x 4 mm x 9,6 mm. Die Endkappen sind etwa 2,8 mm tief und haben einen Querschnitt von etwa 4,4 mm x 4,4 mm. Der in den Kappenboden eingelegte Schaumstoff-Dichtungskörper weist eine Dicke von etwa 1,5 - 2,0 mm auf.
    Die vorbereiteten Endkappen werden auf die Enden des Röhrchens mit einer vorgegebenen Krafteinwirkung aufgesetzt, so daß sich der Schaumstoff deformiert und der aufgetragene Klebstoff verteilt. Anschließend werden die Kappen (vorzugsweise nacheinander) erhitzt, so daß einerseits die Lotpaste eine Lötverbindung zwischen dem Schmelzleiter 2 und den Innenflächen der Endkappen 5 herstellt und andererseits der Klebstoff 5 vor-ausgehärtet wird, so daß die Kappen mechanisch fixiert werden. Bei diesem Schritt des Herstellens der Lötverbindung und des Vor-Aushärtens des Klebstoffs wird das Sicherungsbauelement auf Temperaturen oberhalb 150°C, beispielsweise etwa 300°C erwärmt. Der dabei im Innenraum 3 aufgrund der Gasfüllung entstehende Überdruck kann dabei zum Teil dadurch ausgeglichen werden, daß sich ein dünner Kanal zwischen dem Innenraum und der äußeren Umgebung, beispielsweise entlang des Schmelzleiters oder entlang der Wandung des Röhrchens 4 ausbildet. In einem nachfolgenden Herstellungsschritt wird das Sicherungsbauelement nochmals auf eine Temperatur von beispielsweise etwa 150°C erwärmt, so daß der Klebstoff endgültig ausgehärtet wird.
    Im Rahmen des Erfindungsgedankens sind alternative Ausführungsformen denkbar. Beispielsweise könnte der Dichtungskörper 7 nur einen Teil des Kappenbodens ausfüllen, beispielsweise ringförmig ausgebildet sein, so daß er den Zwischenraum zwischen den Stirnseiten 8 und dem Kappenboden vollständig ausfüllt, aber nur in einem geringeren Maße in den Innenraum 3 eindringt. Es sind auch Ausführungsformen denkbar, bei denen ein Dichtungskörper der genannten Art nur an einem der beiden Enden des Röhrchens eingebracht wird; das andere Ende könnte auf herkömmliche Weise hermetisch abgedichtet werden, beispielsweise durch ein Vergießen mit einem flüssigen und dann aushärtenden Kunststoff.

    Claims (16)

    1. Schmelzsicherungsbauelement (1) mit einem Schmelzleiter (2), der sich in einem gasgefüllten Innenraum (3) eines zylindrischen Röhrchens (4) zwischen zwei Stirnseiten (8) des Röhrchens (4) erstreckt, wobei zwei Endkappen (5) aus einem elektrisch leitenden Material derart auf die beiden Enden des Röhrchens (4) aufgebracht sind, daß jeweils ein elektrischer Kontakt zu dem Schmelzleiter (2) hergestellt ist,
         dadurch gekennzeichnet,    daß an wenigstens einem der beiden Enden des Röhrchens (4) in einem Zwischenraum zwischen dem Kappenboden der Endkappe (5) und der Stirnseite (8) des Röhrchens (4) und in einem an den Kappenboden angrenzenden Teil des Innenraums (3) des Röhrchens (4) ein Dichtungskörper (7) aus einem überwiegend elastisch kompressiblen aber zugleich kriechfähigen Kunstoffmaterial eingebracht ist, der beim Aufsetzen der Endkappe (5) während der Herstellung des Schmelzsicherungsbauelements (1) zwischen der Stirnseite (8) und dem Kappenboden zusammengedrückt worden ist.
    2. Schmelzsicherungsbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungskörper aus einem Silikon besteht.
    3. Schmelzsicherungsbauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungskörper (7) aus einem leicht geschäumten, geschlossenzelligen Silikon besteht.
    4. Schmelzsicherungsbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungskörper (7) den gesamten Kappenboden ausfüllt und in der Art eines Pfropfens in den Teil des Innenraums (3) des Röhrchens (4) eindringt.
    5. Schmelzsicherungsbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzleiter (2) diagonal durch den Innenraum (3) des zylindrischen Röhrchens (4) geführt ist und daß die beiden Enden des Schmelzleiters (2) auf einander gegenüberliegenden Flächen der Außenwandung des Röhrchens (4) befestigt sind.
    6. Sicherungsbauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Röhrchen einen Querschnitt mit einer im wesentlichen kreisförmigen Innenkontur und einer im wesentlichen quadratischen Außenkontur aufweist.
    7. Schmelzsicherungsbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Schmelzleiters zwischen der Außenwandung des Röhrchens (4) und der Innenwandung der Endkappe (5) mittels einer Lötverbindung (6) mechanisch befestigt und mit der Endkappe (5) elektrisch verbunden sind.
    8. Schmelzsicherungsbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungskörper nur an einem Ende eingebracht ist und daß das andere Ende des Röhrchens hermetisch mit einem gießfähigen, ausgehärteten Kunststoff verschlossen ist.
    9. Schmelzsicherungsbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Endkappen (5) durch eine Klebstoffverbindung gehalten werden, wobei sich der Klebstoff (9) in den Spalten zwischen den Stirnseiten (8) des Röhrchens (4), den den Stirnseiten zugewandten Oberflächen des Dichtungskörpers (7) und den Innenwandungen der Endkappen (5) verteilt.
    10. Verfahren zum Herstellen eines Schmelzsicherungsbauelements, wobei:
      (a) ein Schmelzleiter in den Innenraum einen zylindrischen Röhrchens eingebracht wird, wobei er an beiden Enden um die Stirnseiten des Röhrchens herum auf die Außenwandung des Röhrchens geführt wird,
      (b) Endkappen auf die Enden des Röhrchens mit den um die Stirnseiten herum geführten Schmelzleiterenden aufgesetzt werden und dabei ein elektrischer Kontakt zwischen den Endkappen und den Schmelzleiterenden hergestellt wird, wobei zwischen dem Innenboden wenigstens einer der beiden Endkappen und der dem Innenboden zugewandten Stirnseite des Röhrchens ein Dichtungskörper aus einem überwiegend elastisch kompressiblen und zugleich kriechfähigen Kunststoffmaterial eingebracht wird, wobei der Dichtungskörper beim Aufsetzen der Endkappe zusammengedrückt wird,
      (c) das Schmelzsicherungsbauelement zur Sicherung eines elektrischen Kontakts und/oder zur mechanischen Befestigung der Endkappen am Röhrchen einer Temperaturbehandlung bei Temperaturen oberhalb 150°C unterzogen wird, und
      (d) sich anschließend eine hermetische Abdichtung des Innenraums durch Kriechen des Materials des Dichtungskörpers ausbildet.
    11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in die Endkappen vor deren Aufsetzen jeweils ein an die Form der Endkappen angepaßter Dichtungskörper eingebracht wird.
    12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungskörper in die Kappen derart eingebracht wird, daß das Kunststoffmaterial den Kappenboden in einer Schichtdicke von 0,5 mm bis 2,5 mm bedeckt.
    13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aufsetzen der Endkappen ein thermisch aushärtbarer Klebstoff auf die Stirnseiten des Röhrchens aufgebracht wird, wobei die Klebstoffmenge und die Art der Auftragung so gewählt werden, daß dabei und während des weiteren Herstellungsprozesses nur ein möglichst geringer Anteil des Klebstoffs in den Innenraum des Röhrchens gelangt.
    14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Außenflächen des Röhrchens an den Stellen, wo die Schmelzleiterenden aufliegen, jeweils Lotpaste aufgebracht wird.
    15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappen nach dem Aufsetzen erwärmt werden, so daß mit Hilfe der Lotpaste Lötverbindungen zwischen den Schmelzleiterenden und den Endkappen hergestellt und gleichzeitig der Klebstoff zumindest teilweise ausgehärtet wird.
    16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Endkappen nacheinander erhitzt werden, wobei die Endkappen dadurch erhitzt werden, daß zwei benachbarte Elektroden auf die Stirnseite einer Kappe aufgesetzt und mit einem Strom beaufschlagt werden.
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