NL8802872A

NL8802872A - Smeltveiligheid.

Info

Publication number: NL8802872A
Application number: NL8802872A
Authority: NL
Original assignee: Littelfuse Tracor
Priority date: 1988-11-21
Filing date: 1988-11-21
Publication date: 1990-06-18
Also published as: US5130688A; JPH03138834A; EP0370572A1

Description

Smeltveiligheid

De uitvinding heeft betrekking op een smeltveiligheid,omvattende een huis uit isolerend materiaal met in het huis aan of nabij twee op afstand van elkaar gelegen uiteinden daarvan metalen aansluitplaatsen voor een smeltdraad en met een aan die aan-sluitplaatsen bevestigde, daartussen in het huis ingespannen smeltdraad.

Een dergelijke smeltveiligheid is algemeen bekend, bijvoorbeeld uit het Amerikaanse octrooischrift 3.845.439. Bij de bekende smeltveiligheid worden de aansluitplaatsen voor de smeltdraad gevormd door de binnenzijde van de respectievelijke metalen eindkappen van de smeltveiligheid. De smeltdraad verloopt in een min of meer rechte lijn van de ene aansluitplaats naar de andere aansluitplaats.

Bij de bestaande behoefte aan zeer kleine smeltveiligheden, bij voorbeeld ten behoeve van het gebruik bij de zogenaamde "surface mount" technologie doen zich bij de tot dusverre gebruikelijke opbouw van de smeltveiligheden problemen voor indien men wenst te beschikken over een smeltveiligheid met een betrekkelijk hoog doorsmeltvermogen, dat wil zeggen een smeltveiligheid, die geschikt is voor grote stroomsterkten (in de orde van 100 A en meer) bij hoge spanningen (van bijvoorbeeld 125 V of meer gelijkspanning of wisselspanning).Bij dergelijke smeltveiligheden doet zich bij het doorsmelten het verschijnsel van boog-vorming voor. Een dergelijke boogvorming is nodig voor een goede werking van de smeltveiligheid, maar het verschijnsel dient wel goed beheerst te worden. Zo dient men ervoor te zorgen dat de boog niet buiten de smeltveiligheid treedt. Beheersing van de boog wordt moeilijker, naarmate de afmetingen van de smeltveiligheid afnemen. Bij een kleine smeltveiligheid is de lengte van de smeltdraad eveneens gering en zullen, om goede doorsmelt-karakteristieken te bereiken per cm smeltdraad hoge hoogspanningen dienen op te treden.Het toepassen van een vulling uit boogblussend materiaal, zoals fijn zand, is voor boogbeheersing bekend, maar kan niet worden gebruikt bij smeltveiligheden, die men met min of meer volautomatische vervaardigingstechnieken wil vervaardigen.

De uitvinding nu heeft tot doel een smeltveiligheid te verschaffen, die zeer geringe afmetingen kan hebben, terwijl daarin niettemin het verschijnsel van boogvorming zeer goed kan worden beheerst, terwijl de smeltveiligheid desgewenst met behulp van geautomatiseerde vervaardigingstechnieken kan worden vervaardigd. Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt met een smeltveiligheid waarin zich tussen de twee aansluitplaatsen in het huis tenminste een rug of wand van isolerend materiaal bevindt, zodat ieder van de aansluitplaatsen zich als het ware in een afgescheiden kamer bevindt, terwijl de smeltdraad verloopt over de rand van de rug of door een min of meer nauwe sleuf in de rand van de rug of door een min of meer nauwe opening in de wand tussen de aansluitplaatsen en ter plaatse van de passage van rug of wand een hoek maakt.

Door in de smeltveiligheid volgens de uitvinding tenminste een wand of rug toe te passen wordt het huis verdeeld in tenminste twee vrijwel geheel of grotendeels gescheiden compartimenten. De aansluitplaatsen bevinden zich in verschillende compartimenten en liggen, door de daartussen opgerichte wand of rug niet in eikaars zicht. De smeltdraad verloopt dan ook niet in een rechte lijn van de ene aansluitplaats naar de andere aansluitplaats, maar in de smeltdraad treedt tenminste een "knik” op ter plaatse van de wand of rug. Bij het doorsmelten van de smeltveiligheid volgens de uitvinding zal door de wijze van opbouw niet een enkele boog tussen de aansluitplaatsen worden gevormd, maar worden als het ware twee bogen in serie gevormd, waarbij elke boog maar één voetpunt heeft. Bij het boogvormen worden de plasmastromen, dankzij de knik in de smeltdraad, in een richting gestuwd, die afwijkt van de richting waarin de smeltdraad verloopt. De plasmastromen worden derhalve niet op de aansluitplaatsen gericht, en kunnen dus niet via die aansluitplaatsen naar buiten treden. Door de van de smeltdraadrichting afwijkende richting van de plasmastroom van de boog blijkt een vergrote energie-overdracht van de boog en een gemakkelijker koeling mogelijk te zijn. Een voordeel van het geknikt over de wand of rug verlopen van de smeltdraad is voorts nog dat de lengte van de smeltdraad groter kan zijn dan in smeltveiligheden met vergelijkbare afmetingen zonder tussenwand of -rug in het huis. Hierdoor is een grotere hoogspanning mogelijk, terwijl de smelt-veiligheid minder gevoelig is voor hitte-overdracht naar de uiteinden.

Bij een geschikte uitvoeringsvorm van de smeltveiligheid volgens de uitvinding is het huis opgebouwd uit een bodemdeel van isolerend materiaal, in of nabij de uiteinden waarvan de metalen aansluitplaatsen zijn bevestigd en in het midden waarvan de rug of wand is opgericht, en uit een deksel uit isolerend materiaal, dat op of over het bodemdeel is bevestigd. Bij voorkeur maken daarbij de metalen aansluitplaatsen deel uit van in de bodem van het huis ingegoten strookvormige metalen delen, die tevens dienen voor externe aansluiting, welke strookvormige delen buiten het huis kunnen zijn omgevouwen tot om het deksel, in welk geval zij mede dienen om het deksel op de bodem bevestigd te houden. De strookvormige delen kunnen buiten het huis echter ook een andere geschikte vorm hebben, bijvoorbeeld om de smeltveiligheid geschikt te maken voor zogenaamde "through-hole" print montage.

De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de tekening, waarin: figuur 1 een weergave in doorsnede is door een uitvoeringsvorm van de smeltveiligheid volgens de uitvinding; figuren 2a, 2b en 2c respectievelijk weergaven in zijaanzicht in doorsnede, in bovenaanzicht en in vooraanzicht zijn van het bodemdeel met ingegoten aansluitplaatsen van de smeltveiligheid volgens figuur 1; figuren 3a, 3b en 3c respectievelijk weergaven in zijaanzicht in doorsnede, in onderaanzicht en in vooraanzicht in doorsnede zijn van het dekseldeel van de smeltveiligheid volgens figuur 1; figuur 4 een weergave in bovenaanzicht is van de smeltveiligheid volgens figuur 1; figuur 5 een schematische weergave is van een andere uitvoeringsvorm van de smeltveiligheid volgens de uitvinding, en figuur 6 nog een andere uitvoeringsvorm van de smeltveiligheid volgens de uitvinding in doorsnede weergeeft.

In de figuren zijn gelijke onderdelen met gelijke verwijzings-cijfers aangeduid.

In de figuren 1 tot 4 is een eerste uitvoeringsvorm van de smeltveiligheid volgens de uitvinding weergegeven. Deze uitvoeringsvorm omvat een bodemdeel 1. Het bodemdeel 1 bestaat uit een in wezen langwerpige, platte bodem met een rondom opstaande rand 2. Het bodemdeel 1 bestaat bijvoorbeeld uit kunststof en kan worden vervaardigd met bekende spuitgiettechnieken. Aan weerszijden (aan de korte zijden) zijn metalen aansluitstroken 3 en 4 in het bodemdeel bevestigd. Zoals uit figuur 2b blijkt zijn de aansluitstroken 3 en 4 op de plaats, waar zij in het bodemdeel zijn bevestigd, voorzien van verbrede, aan de vorm van het bodemdeel ter plaatse aangepaste, uiteinden. De aansluitstroken 3 en 4 kunnen op geschikte wijze in het bodemdeel zijn ingegoten, zodanig dat in het door het bodemdeel 1 gevormde , door de opstaande rand 2 begrensde bakje de aansluitplaatsen 5 en 6 bloot liggen. In het midden van het bodemdeel 1 is de opstaande wand 7 voorzien, die dwars staat op de lange zijden van het bodemdeel 1 en van rand tot rand loopt. Zoals in het bijzonder uit figuur 2c blijkt is de opstaande wand 7 in het midden van de bovenrand voorzien van een verdiept gedeelte of gleuf 8. Een smeltdraad 9 is aan de aansluitplaatsen 5 en 6 bevestigd en verloopt over de wand 7 door de gleuf 8 daarin van de ene zijde van het bodemdeel 1 naar de andere zijde. Het bevestigen van de smeltdraad 9 aan de aansluitplaatsen 5 en 6 kan geschieden op verschillende in de techniek bekende wijzen, zoals laser-lassen of de techniek, die bekend staat als "bonding". Bij deze laatste techniek wordt de smeltdraad opde aansluitplaats met hoogfrequente energie in trilling gebracht. Door wrijving treedt plaatselijk smelting van het materiaal en vastlassen daarvan op. De aldus verkregen "bond" kan worden afgedekt met een druppel epoxyhars, siliconen of soortgelijk geschikt isolatiemateriaal.

Op het bodemdeel 1 is het deksel 10 bevestigd. Het deksel 10 bestaat in wezen uit een bakje met opstaande, rondom verlopende rand 11. Afmetingen en vorm van het deksel 10 zijn zodanig, dat de opstaande rand 11 precies past op de opstaande rand 2 van het bodemdeel 1. In het door de rand 11 begrensde bakje bevinden zich ongeveer in het midden van de lange zijden aan weerszijden twee van de rand 11 binnenwaarts uitstekende ribben 12 en 13, resp. 14 en 15. Tussen de ribben 12 en 13 en tussen de ribben 14 en 15 bevindt zich juist voldoende ruimte om plaats te bieden aan de opstaande wand 7 van het bodemdeel 1, als het deksel 10 op het bodemdeel 1 wordt bevestigd. Aldus bestaat, zoals uit figuur 1 blijkt, het huis van de weergegeven uitvoeringsvorm van de smeltveiligheid volgens de uitvinding uit twee vrijwel geheel gescheiden compartimenten 16 en 17. De enige verbinding tussen de compartimenten 16 en 17 wordt gevormd door de gleuf 8 bovenin de wand 7 en eventueel door een geringe ruimte tussen de bovenrand van de wand 7 en het deksel 10.

In de bovenzijde van het deksel 10 zijn aan de buitenzijde twee min of meer cirkelvormoge verdiepte gedeelten 18 en 19 voorzien. Deze verdiepingen 18 en 19 bevinden zich, als de smeltveiligheid is gemonteerd, ongeveer midden boven de respectievelijke aan-sluitplaatsen 5 en 6. Bodemdeel 1 en deksel 10 worden in de praktijk op geschikte wijze op elkaar bevestigd, bijvoorbeeld met behulp van ultrasoon lassen of door geschikt verlijmen. De aansluitstroken 3 en 4 worden rond het deksel 10 gevouwen, zodanig dat de respectieve, geschikt gevormde uiteinden van de aansluitstroken 3 en 4 precies grijpen in de verdiepingen 18 en 19, een en ander zoals weergegeven in figuur 1.

In figuur 5 is een andere uitvoeringsvorm van de smeltveiligheid volgens de uitvinding weergegeven. Deze uitvoeringsvorm omvat een bodemdeel, dat in wezen bestaat uit een rond schijfvormig plateau 20 van een geschikt kunststofmateriaal, dat door een opstaande wand 21 in twee ongeveer gelijke delen is verdeeld. Vanaf de onderzijde van de schijf 20 steken twee metalen aan-sluitpennen 22 en 23 door de schijf, zodanig dat het uiteinde 24 van pen 22 zich aan de ene zijde van de wand 21 en het uiteinde 25 van pen 23 zich aan de andere zijde van de wand 21 bevindt. Bovenin de wand 21 is een verdiept gedeelte of gleuf 26 voorzien. Een smeltdraad 27 verloopt van het uiteinde 24 van pen 22 door de gleuf 26 in de wand 21 naar het uiteinde 25 van pen 23. De verbinding van smeltdraad 27 met de metalen aansluitpunten 24 en 25 kan op iedere geschikte wijze zijn gerealiseerd, bijvoorbeeld door solderen.

Over de schijf 20 met de wand 21 en de smeltdraad 27 past het deksel 28, dat in figuur 5 op afstand van het bodemdeel is weergegeven. Het deksel 28 is zodanig gevormd, dat dit juist past over en rond schijf 20, zodat door verlijmen of dergelijke een hermetisch afgesloten huis wordt verkregen. Binnen het deksel 28 steekt de wand 21 zover omhoog, dat twee goeddeels gescheiden compartimenten bestaan, in elk waarvan een aansluit-plaats voor de smeltdraad 27 zich bevindt.

In figuur 6 is nog een andere uitvoeringsvorm van de smelt-veiligheid volgens de uitvinding schematisch weergegeven. Deze uitvoeringsvorm omvat een bodemdeel 29 met een rondom opstaande rand 30 en twee op een kwart en op ongeveer driekwart van de lengte dwars op de lengterichting opgerichte tussenwanden 31 en 32. In het bodemdeel 29 zijn de aansluitstroken 33 en 34 zodanig ingegoten, dat een aansluitplaats 35 van de strook 33 en een aansluitplaats 36 van de strook 34 binnen het door het bodemdeel 29 en de ópstaande rand 30 bepaalde bakje vrijblijven. Op het bodemdeel 29 is het deksel 37 bevestigd, bijvoorbeeld door verlijmen. Het deksel 37 van geschikt kunststofmateriaal omvat een vlak dekseldeel en een neerwaarts gerichte, langs de omtrek van het vlakke deel verlopende rand 38, waarvan de afmetingen zijn aangepast aan die van de opstaande rand 30 van het bodemdeel 29. In het midden van het deksel 37 is dwars op de lengterichting daarvan de neerwaarts gerichte tussenwand 39 voorzien. Zoals uit figuur 6 blijkt wordt het huis van de smeltveiligheid door de tussenwanden 31, 32 en 39 in vier goeddeels gescheiden compartimenten Verdeeld. Een smeltdraad 40 is ingespannen tussen de aansluitplaatsen 35 en 36 en verloopt in zig-zag vorm door de vier compartimenten via geschikte gleuven of openingen in respectievelijk de bovenrand van tussenwand 31, de benedenrand van tussenwand 39 en de bovenrand van tussenwand 32.

Het voordeel van het volgens de uitvinding oprichten van tenminste een tussenwand in het huis van een smeltveiligheid, zodat daarin tenminste twee goeddeeels gescheiden compartimenten bestaan, waarbij de aansluitplaatsen voor de smeltdraad in verschillende compartimenten gelegen zijn, is onder meer gelegen in het feit dat de lengte van de smeltdraad daardoor wordt vergroot, waardoor een hogere hoogspanning mogelijk is, terwijl de smeltveiligheid minder kwetsbaar is voor hitte-overdracht naar de uiteinden van de smeltdraad. Bij een uitvoeringsvorm als weergegeven in figuur 1 is bijvoorbeeld bij een totale lengte van de smeltveiligheid van ongeveer 7 mm, de lengte van de smeltdraad ongeveer 6,5 mm.

Een verder voordeel is nog dat tijdens het boogvormen bij doorsmelten van de smeltveiligheid de plasmastralen als het ware uit de gleuf of opening in de tussenwand worden gestuwd in een richting, die beduidend afwijkt van de richting waarin de smeltdraad zelf verloopt. Dit betekent een vergrote energie-overdracht vanaf de boog, waardoor een betere koeling mogelijk is.

Proefnemingen zijn uitgevoerd met een uitvoeringsvorm van de smeltveiligheid volgens de uitvinding zoals weergegeven in figuur 1, met afmetingen van ongeveer 7 mm lengte, 4 mm breedte en 2,8 mm hoogte. Een dergelijke smeltveiligheid vertoonde een goed beheersbare hoogspanning, die vrijwel constant was over de gehele periode van boogvorming en ongeveer 300 V bedroeg. De smeltveiligheid onderbrak op betrouwbare wijze een stroom van 150 A bij 150 V gelijkspanning.

Met name de smeltveiligheid volgens de figuren 1-4 leent zich zeer goed voor volautomatische produktie, waarbij de metalen delen met behulp van de techniek van "insert moulding" in het huis van kunststof worden ingegoten. Het zal duidelijk zijn dat veel varianten van de smeltveiligheid volgens de uitvinding kunnen worden bedacht en ontworpen, zonder dat men buiten het kader van de uitvinding treedt. Een mogelijke variant is bijvoorbeeld reeds het toepassen van een losneembare tussenwand in plaats van de met het bodemdeel een geheel vormende tussenwand.

Claims

1.Smeltveiligheid,omvattende een huis uit isolerend materiaal met in het huis aan of nabij twee op afstand van elkaar gelegen uiteinden daarvan metalen aansluitplaatsen voor een smeltdraad en met een aan die aansluitplaatsen bevestigde, daartussen in , het huis ingespannen smeltdraad, met het kenmerk dat zich tussen de twee aansluitplaatsen in het huis tenminste een rug of wand van isolerend materiaal bevindt, zodat ieder van de aansluitplaatsen zich als het ware in een afgescheiden kamer bevindt, terwijl de smeltdraad verloopt over de rand van de rug of door een min of meer nauwe sleuf in de rand van de rug of door een min of meer nauwe opening in de wand tussen de aansluitplaatsen en ter plaatse van de passage van rug of wand een hoek maakt.

2.Smeltveiligheid volgens conclusie 1, met het kenmerk dat het huis is opgebouwd uit een bodemdeel van isolerend materiaal, in of nabij de uiteinden waarvan de metalen aansluitplaatsen zijn bevestigd en in het midden waarvan de rug of wand is opgericht, en uit een deksel uit isolerend materiaal, dat op of over het bodemdeel is bevestigd.

3.Smeltveiligheid volgens conclusie 2, met het kenmerk dat de metalen aansluitplaatsen deel uitmaken van in de bodem van het huis ingegoten strookvormige metalen delen, die tevens dienen voor externe aansluiting, welke strookvormige delen buiten het huis kunnen zijn omgevouwen tot om het deksel, in welk geval zij mede dienen om het deksel op de bodem bevestigd te houden.