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Diese
Erfindung betrifft im allgemeinen Hochspannungssicherungen und insbesondere
Sicherungen mit Sicherungselementen, die schmelzen und anschließend
durch eine Feder auseinander gezogen werden, wenn sie einer den
Nennstrom übersteigenden Stromstärke ausgesetzt
werden. Die Feder kann mit dem Sicherungselement oder dem Sicherungseinsatz,
gewöhnlich ein dünnes Stück Draht in
Reihe geschaltet sein. Federsicherungen schützen elektrische
Schaltungen vor nicht normalen Stromstärkenüberlastungen
und Kurzschlüssen. Der Sicherungseinsatz schmilzt oder öffnet
sich aufgrund einer Selbsterhitzung innerhalb einer bestimmten Zeitdauer,
unterbricht den nicht normalen Stromfluss, wodurch die assoziierte
Schaltung und Ausrüstung vor Feuer geschützt wird.
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Es
werden zahlreiche Sicherungen vom Federtyp in umfassenden Anwendungen,
wie beispielsweise Mikrowellen, verwendet und sind folglich so gestaltet,
dass sie für einen Betrieb zwischen 200 Volt und 7000 Volt
ausgelegt sind. Wenn sich ein schmelzbarer Einsatz beziehungsweise
eine Schmelzsicherung in Hochspannungssicherungen öffnet,
bildet sich zwischen den Enden der Schmelzsicherung ein Lichtbogen
und wird nur gelöscht, wenn das Element bis auf einen Abstand
abschmilzt, bei dem die offene Schaltungsspannung nicht ausreichend
ist eine Lichtbogenbildung aufrechtzuerhalten. Bei geringeren Spannungen
wird der Lichtbogen keinen ernsthaften Schaden an den Metall- und
Kunststoffbereichen der Sicherung und dem Sicherungsgehäuse
bewirken. Bei höheren Spannungen kann jedoch eine umfassende
Schädigung der Metall- und Kunststoffbereiche der Sicherung
und deren Umgebungen auftreten.
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Folglich
besteht ein Bedarf eine Lichtbogenbildung und eine Schädigung
der anderen Bereiche der Sicherung zu verhindern. Ein Weg dies zu
erreichen, besteht darin die Rate zu erhöhen, mit der die Enden
der schmelzenden Sicherung getrennt werden. Ebenfalls besteht ein
Bedarf an Hochspannungsschaltungen, um zu gewährleisten,
dass nachdem die Sicherung arbeitet eine angemessene Trennung auftritt,
um ein Nachschlagen des Licht bogens und einen übermäßigen
Leckstrom zu verhindern. Ältere Sicherungen können
eine Feder in Reihe mit der Schmelzsicherung, wie beispielsweise
US-P-341,289 , umfassen. Diese
in diesem Patent beschriebene Sicherung stellt eine schnelle Trennung
bereit, jedoch, wenn sie Hochspannungselektrizität unterbricht,
können sich die Enden der Federn und das Sicherungselement
immer noch bewegen und mit umgebenden Gegenständen in Kontakt
treten. Verbesserungen, wie beispielsweise
US-P-3,246,105 verwendeten eine Feder,
die in einer nicht leitfähigen Weise angebracht war, um
die Schmelzsicherung auseinander zu ziehen, wenn die Sicherung arbeitet.
Derartige, wie in
5 gezeigte Schemata, können
sehr komplex und in der Herstellung kostspielig sein.
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Andere
komplizierte Schemata, die immer noch einer Lichtbogenbildung ausgesetzt
sind, sind in
WO 82/03724 offenbart.
Dieses Patent offenbart ein Sicherungselement in Reihe mit einer
Feder, um das Sicherungselement in Spannung zu halten, und wird
durch einen Widerstand umgeben. Bei einem Überlaststrom
eines niedrigen Grades erhitzt sich der Widerstand selbst, wodurch
das die Feder und das Sicherungselement verbindende Lötmittel
schmilzt, was ermöglicht die zwei zu trennen. Es ist klar,
dass eine Anordnung der Sicherung innerhalb des gewickelten Widerstandes
arbeitsintensiv sein wird. Was benötigt wird, ist ein besserer
Weg ein Sicherungselement bereitzustellen, das schnell und einfach
herzustellen, schnell aktiviert werden kann, um einen Überstrom-
oder Überspannungsschutz bereitzustellen, wobei eine übermäßige
Lichtbogenbildung während einer Aktivierung unwahrscheinlich
ist.
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Zusammenfassung
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Die
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine
derartige Sicherung bereit. Eine Ausführungsform stellt
eine Sicherung dar. Die Sicherung umfasst ein Gehäuse mit
einem ersten Teil und einem zweiten Teil, einen ersten Anschluss,
der nahe dem ersten Teil angebracht vorliegt und einen zweiten Anschluss,
der nahe dem zweiten Teil angebracht vorliegt, ein Sicherungselement,
das in dem ersten Teil des Gehäuses angebracht und mit
dem ersten Anschluss verbunden vorliegt, eine leitfähige Feder,
die in dem zweiten Teil des Gehäuses angebracht vorliegt,
wobei die Feder mit dem zweiten Anschluss verbunden vorliegt und
mit der Sicherung nahe dem ersten Teil verbunden ist, worin das
Sicherungselement und die Feder so konfiguriert sind, dass das Sicherungselement
in einem Zustand der Flexur bzw. des Biegens angeordnet vorliegt,
und so konfiguriert vorliegen, dass, falls sich das Sicherungselement öffnet,
sich die Feder von dem ersten Teil wegzieht, und eine Abdeckung
zum Abdecken des ersten Teils und des zweiten Teils konfiguriert.
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Eine
andere Ausführungsform stellt eine Sicherung dar. Die Sicherung
umfasst ein Gehäuse, das einen ersten Teil und einen von
dem ersten Teil getrennten zweiten Teil aufweist, einen ersten Anschluss,
der nahe dem ersten Teil angebracht vorliegt und einen zweiten Anschluss,
der nahe dem zweiten Teil angebracht vorliegt, ein Sicherungselement,
das in dem ersten Teil des Gehäuses angebracht und mit der
ersten Anschluss verbunden vorliegt, eine leitfähige Feder,
die in dem zweiten Teil des Gehäuses angebracht vorliegt,
wobei die Feder mit dem zweiten Anschluss verbunden und mit der
Sicherung nahe dem ersten Teil verbunden ist, worin das Sicherungselement
und die Feder so konfiguriert sind, dass das Sicherungselement in
einem Zustand einer Flexur angeordnet vorliegt, und ebenfalls so
konfiguriert sind, dass, falls sich das Sicherungselement öffnet, sich
die Feder von dem ersten Teil wegzieht, und eine Abdeckung zum Abdecken
des ersten Teils und des zweiten Teils konfiguriert.
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Eine
andere Ausführungsform stellt eine Sicherung dar. Die Sicherung
umfasst ein Gehäuse, einen ersten Anschluss und einen zweiten
Anschluss, die an dem Gehäuse angebracht sind, ein Sicherungselement,
das in dem Gehäuse angebracht und mit dem ersten Anschluss
und dem zweiten Anschluss verbunden vorliegt, eine nicht leitfähige
Feder, die in dem Gehäuse zwischen dem ersten und zweiten
Anschluss angebracht vorliegt, worin die Feder so konfiguriert vorliegt,
dass das Sicherungselement in einem Zustand einer Flexur angeordnet
vorliegt und ebenfalls so konfiguriert ist, dass die Feder auf ein
Schmelzen des Sicherungselements das Sicherungselement wegdrängt,
und wobei eine Abdeckung konfiguriert vorliegt, um den ersten Teil
und den zweiten Teil abzudecken.
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Eine
andere Ausführungsform der Erfindung liegt als Sicherung
vor. Die Sicherung umfasst ein Gehäuse, eine Feder und
ein Sicherungselement in Reihe mit der Feder, und einen ersten Anschluss
und einen zweiten Anschluss, die mit der Feder und den Sicherungselement
verbunden vorliegen, wobei die ersten und zweiten Anschlüsse
in dem Gehäuse angebracht vorliegen. Die Sicherung umfasst
ebenfalls eine Abdeckung mit einem Stopper, wobei die Abdeckung
und das Gehäuse so konfiguriert sind, dass, wenn die Abdeckung
an dem Gehäuse angeordnet vorliegt, das Sicherungselement
durch einen Weg in den Stopper passt, und worin die Feder und das
Sicherungselement durch den Stopper und mindestens einen der ersten
und zweiten Anschlüsse in Spannung gehalten werden.
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Eine
andere Ausführungsform liegt als Sicherung vor. Die Sicherung
umfasst ein Gehäuse, einen Verschluss für das
Gehäuse, zwei Anschlüsse, die in dem Verschluss
angeordnet vorliegen, zwei Lichtbogengrenzen bzw. -barrieren innerhalb
des Gehäuses, wobei die Lichtbogenbarrieren so konfiguriert
sind, dass sie sich auf Aktivierung der Sicherung einer Lichtbogenbildung
widersetzen, und ein Sicherungselement liegt verbunden zwischen
den Anschlüssen vor, und durchlauft bzw. überschreitet einen
schlangeartigen Weg zwischen den Anschlüssen.
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Eine
andere Ausführungsform ist ein Verfahren, um eine elektrische
Einrichtung mit einer Sicherung zu schützen. Das Verfahren
umfasst einen Schritt eines Verbindens der elektrischen Einrichtung mit
einer in Reihe mit einer Sicherung geschalteten Quelle von elektrischer
Energie, wobei die Sicherung ein Gehäuse einschließt,
das einen ersten Teil und einen zweiten Teil aufweist, einen ersten
Anschluss, der nahe dem ersten Teil angebracht vorliegt und einen
zweiten Anschluss, der nahe dem zweiten Teil angebracht vorliegt,
ein Sicherungselement, das mit dem ersten Anschluss und dem zweiten
Anschluss verbunden vorliegt, und eine Feder, die in dem Gehäuse
angebracht vorliegt, wobei das Sicherungselement und die Feder so
konfiguriert sind, dass die Feder das Sicherungselement in Flexur
bzw. gebogen anordnet. Das Verfahren umfasst ebenfalls Schritte eines Öffnens
der Sicherung durch Trennen des Sicherungselements mit der Feder,
wenn das Sicherungselement schmilzt und eines Trennens der Enden
des Sicherungselements um einen bestimmten minimalen bzw. Minimums-Abstand.
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Es
werden hier zusätzliche Merkmale und Vorteile beschrieben
und von der folgenden ausführlichen Beschreibung und den
Figuren offenbar werden.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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1 stellt
eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform
einer Hochspannungssicherung dar, die die Vorteile davon einschließt;
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2 stellt
eine zweite Ausführungsform einer Hochspannungssicherung
dar;
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3 stellt
eine dritte Ausführungsform einer Hochspannungssicherung
dar;
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4a und 4b stellen
eine vierte Ausführungsform einer Hochspannungssicherung
dar;
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5 stellt
eine fünfte Ausführungsform einer Hochspannungssicherung
dar;
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6 stellt
eine andere Ausführungsform einer Hochspannungssicherung
dar;
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7a–b
stellen eine andere Ausführungsform einer Hochspannungssicherung
dar;
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8a–b
stellen eine andere Ausführungsform einer Hochspannungssicherung
dar;
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9a–b
stellen alternative Gehäuse für die Ausführungsformen
von 7a–b und 8a–b
dar; und
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10a–10c stellen
zusätzliche Ausführungsformen einer Hochspannungssicherung
dar.
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Ausführliche Beschreibung
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Es
werden hier zahlreiche Ausführungsformen der Hochspannungssicherung
offenbart. Der Vorteil besteht in einer schnellen Freigabe bzw.
Trennung der Sicherung, die durch eine Feder, vorzugsweise eine
Blattfeder, die die Enden des Sicherungselementes auseinander drängt,
bewirkt wird. Die Enden des Sicherungselementes werden während
des Vorgangs des Öffnens der Sicherung aktiv auseinander
bewegt, vielmehr als auf ein langsameres Rückschmelzen
und die assoziierte verlängerte Lichtbogenbildung angewiesen
zu sein. Dies hilft die Wahrscheinlichkeiten einer übermäßigen
Lichtbogenbildung und Schädigung der elektrischen Ausrüstung zu
minimieren, die vorgesehener maßen von der Sicherung geschützt
werden soll. Die hier offenbarten Sicherungen sind vorgesehen mit
einer elektrischen Energie bei Wechselspannungen von ungefähr
125 Volt bis ungefähr 7000 Volt Effektivwert und für Gleichstrom
bei Spannungen von ungefähr 125 Volt bis ungefähr
7000 Volt verwendet zu werden. Nennströme können
von ungefähr 200 Milli-Ampere bis ungefähr 20
Ampere betragen.
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Eine
erste Ausführungsform wird in 1 offenbart.
Die Hochspannungssicherung 10 umfasst ein Gehäuse 12 und
eine Abdeckung 18, die beide vorzugsweise aus isolierenden
Kunststoffmaterialien, wie beispielsweise Polyethylen, Polypropylen, Acryl,
oder beliebig anderen nicht leitfähigen thermoplastischen
oder wärmehärtenden Materialien geformt sind,
die für isolierende elektrische Anwendungen geeignet sind.
Das Gehäuse 12 liegt in der allgemeinen Form eines
Polygons, in diesem Fall als ein unregelmäßiges
Hexagon vor. In der industriellen Praxis ist es normal, dass derartige
Formen nicht streng polygonal sind, da die Ecken zur Vereinfachung
der Herstellung, Vermeidung von Belas tungskonzentratoren, und die
Sicherheit für das Anordnung- und Montagepersonal gerundet
sind.
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Das
Gehäuse umfasst eine Bodenseite mit zwei Öffnungen 12a, 12b für
Anschlüsse zum Verbinden mit einer Quelle elektrischer
Energie und für eine Anwendung oder andere Einrichtung,
die Elektrizität verwendet. Andere Ausführungsformen
können Öffnungen an mehr als einer Seite aufweisen. Öffnung 12a öffnet
sich auf den ersten Gehäuseteil 12e, während Öffnung 12b sich
in den zweiten Gehäuseteil 12f öffnet.
Das Gehäuse umfasst ebenfalls eine Innenwand 12c mit
einer Öffnung 12d. Die Innenwand 12c kann,
falls sich die Sicherung öffnet, als eine Lichtbogenbarriere
dienen.
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Die
Sicherung 10 umfasst ebenfalls eine erste Leiterbahn 14 einschließlich
eines ersten Anschlusses 14a und eines Sicherungselementes 14b, einen
dünnen Draht. Die Sicherung 10 umfasst ebenfalls
eine zweite Leiterbahn 16 einschließlich eines zweiten
Anschlusses 16a und einer leitfähigen Blattfeder 16b.
Ein Verbinder 16c wird verwendet, um die leitfähige
Blattfeder 16b mit dem Sicherungselement 14b zu
verbinden, wodurch ein Stromdurchgang zwischen den Anschlüssen 14a, 16a bereitgestellt
wird. Wenn die Sicherung angeordnet ist, werden die ersten und zweiten
Leiterbahnen so montiert, dass sich die ersten und zweiten Anschlüsse
von den Öffnungen 12a, 12b erstrecken,
während das Sicherungselement 14b und die Blattfeder 16b mit
dem Verbinder 16c nahe der Wandöffnung 12d verbunden
sind. Die Blattfeder wurde gebogen bzw. gekrümmt und befindet
sich in einem Zustand der Flexur oder Biegung. Deren Elastizität
oder Widerstand gegenüber dieser Konfiguration versetzt
bzw. führt das Sicherungselement 14b in einen
Zustand der Flexur, in dem Teil der Kraft der Feder, die auf das
Sicherungselement wirkt, ist entlang einer Langsachse des Sicherungselementes
gerichtet, während ein anderer Teil der Kraft senkrecht
zu der Längsachse ausgerichtet ist. Im Gegensatz dazu verwendeten
vorherige Sicherungen in Spannung befindliche Schraubenfedern, das
heißt direkt entgegengesetzt zu dem Sicherungselement.
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Falls
der Strom in dem elektrischen Weg ausreichend ansteigt, wird das
Sicherungselement 14b selbst erwärmt bzw. erhitzt
und schmilzt schließlich. Die Blattfeder 16b hilft
zu gewährleisten, dass die Schaltung geöffnet
wird, indem Verbinder 16c und der mit dem Verbinder 16c eng
verbundene Bereich des Sicherungselementes auseinander gedrängt
werden. Die Feder hilft eine schnelle Trennung des Elements zu gewährleisten, während
Wand 12c als eine Lichtbogenbarriere wirkt, um die Lichtbogenbildung
zu verringern, die, während die Sicherung sich in dem Vorgang
eines Unterbrechens des Stroms befindet, auftreten kann. Die Feder
wird sich von der Sicherungselementöffnung 12d einen
maximalen Abstand von der Öffnung 12d zu einem
Punkt nahe der Rückwand des Gehäuses 12 trennen
bzw. entfernen. In mehreren Ausführungsformen ist es notwendig,
dass ein minimaler Trennabstand zwischen Enden der geschmolzenen
Sicherung besteht. In einem Beispiel besteht ein Minimum von 17,5
mm. Der Abstand von 17,5 mm stellt ein Erfordernis dar, das durch
eine Sicherheitsbehörde in Deutschland, TÜV (Abkürzung
für Technischer Überwachungsverein oder Technical
Monitoring Association in Englisch) festgesetzt wurde. Andere Ausführungsformen können
andere bekannte minimale Trennabstände verwenden.
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Dieser
Abstand hilft zu gewährleistet, dass keine Lichtbogenbildung
auftritt und dass keine versehentliche Wiederverbindung hergestellt
wird. Der aktuelle minimale Abstand zwischen den geschmolzenen Enden
wird durch Testen bestimmt, wobei ein Ergebnis mit dem Augenmerk
auf statistische Abweichungen erhalten wird. Selbst mit einer passenden Gestaltung
des Sicherungselementes besteht die Schwierigkeit die Menge einer
Sicherungselementrückschmelzung zu gewährleisten.
Folglich wird eine gewisse Variation in den Längen der
Enden der geschmolzenen Sicherung auftreten, und es wird eine gewisse
Variation in der erreichten Trennung auf Schmelzen auftreten. Beim
Testen der Ausführungsform von 1 und mit
den Gehäuseabmessungen von ungefähr 51 × 48
mm (ungefähr 2 Zoll × 2 Zoll), einer 10,8 mm Dicke
(ungefähr 1/2 Zoll) wurde eine minimale Trennung von 20
mm erreicht.
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Das
Gehäuse ist, wie erwähnt, vorzugsweise ein geformtes
Kunststoffteil mit den Innenwänden und mit den Öffnungen
in den Innen- und Außenwänden. Das Gehäuse
ist vorzugsweise um mindestens eine der ersten oder zweiten Leiterbahnen 14, 16 einsatzgeformt
bzw. Insert gemoldet. Die Leiterbahn oder Leiterbahnen werden in
dem Spritzgusswerkzeug oder anderem Werkzeug angeordnet, wobei das
Gehäuse geformt wird, das die Leiterbahn mit dem Gehäuse
eng verbindet. Das Ende des Sicherungselements 14b sollte
sich ausreichend hinter die Wand 12c so erstrecken, dass
ein Montagearbeiter die Verbindung erstellen kann, wobei alternativ
die ersten und zweiten Leiterbahnen vor einem Formen zusammen angeordnet
werden können, wobei diese Anordnung dann ein Einsatzformen
darstellt.
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Nach
dem Formen können das Gehäuse und die inneren
Teile geprüft werden. Die Abdeckung kann dann hinzugefügt
werden. Die Abdeckung kann durch Schnappverschlüsse an
der Unterseite der Abdeckung angebracht werden, die mit männlichen Schnappverschlüssen
oder Öffnungen bzw. Mündungen zusammenpassen,
die in die Innenseite des Gehäuses 12, beispielsweise
ein oder zwei Schnappverschlüsse in jedes der ersten und
zweiten Teile des Gehäuses, geformt sind. Laschen und Schlitze
oder beliebig anders geeignete Anbringungen können verwendet
werden. Außerdem kann das Gehäuse 12 ebenfalls Öffnungen,
wie beispielsweise Mündungen 12g zum Anbringen
der Sicherung 10 an eine außenseitige Struktur,
wie beispielsweise eine Anwendung oder anderes Gehäuse
für die Einrichtung umfassen, die die Sicherung vorgesehener
maßen schützen soll.
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Eine
zweite Ausführungsform wird in 2 dargestellt.
Die Hochspannungssicherung 20 umfasst ein Gehäuse 22 und
eine Abdeckung 28. In dieser Ausführungsform wird
Gehäuse 22 mit vier Seiten geformt, und liegt
allgemein rechteckig vor, obwohl Herstellungsteile erwartungsgemäß gerundete Ecken
aufweisen, und folglich wird das Gehäuse nicht streng polygonal
sein, sondern wird hingegen die allgemeine Form eines Polygons,
in diesem Fall eines Rechecks, aufweisen. Das Gehäuse umfasst zwei Öffnungen 22a, 22b für
die Anschlüsse 24, 26 und eine gekrümmte
Innenwand 22c, eine Lichtbogenbarriere. Die Innenseite
des Gehäuses wird allgemein durch die Lichtbogenbarriere 22c in
einen ersten Bereich 22e zum Anbringen eines Sicherungselementes
und einen zweiten Bereich 22f zum Anbringen einer Feder
geteilt. Anschluss 24 wird mit dem Sicherungselement 24a verbunden,
während Anschluss 26 mit der leitfähigen
Blattfeder 26a verbunden vorliegt. Die Blattfeder ist durch
den Verbinder 24b mit dem Sicherungselement verbunden.
Das Gehäuse 22 umfasst ebenfalls an einer Seite
des Gehäuses Anbringungslaschen 22d.
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In
dieser Ausführungsform wird, wenn die Sicherung aktiviert
ist, das Sicherungselement selbst erwärmt und schließlich
durch die Blattfeder 26a in zwei Hälften gezogen.
Die Lichtbogenbarriere 22c wird hilfreich sein eine Lichtbogenbildung
zwischen den Reststoffen bzw. Resten des Sicherungselementes 24a zu
verhindern. Die Blattfeder 26a kann mit Anschluss 26 Crimp
verbunden sein, oder kann gelötet, hartgelötet,
oder sogar geschweißt sein. Das Sicherungselement 24a kann
an Anschluss 24 Crimp verbunden sein und wird vorzugsweise
nicht hartgelötet oder gelötet verbunden. Der
Verbinder 24a liegt vorzugsweise als ein Crimpverbinder
vor, obwohl jeglicher geeigneter mechanische Ver binder verwendet werden
kann. In dieser Ausführungsform wird, wenn das Sicherungselement
schmilzt, sich die Feder 26 biegen bis sie die obere Innenseite
des Gehäuses, oder die Nähe der oberen Seite erreicht
hat, während das Sicherungselement dazu neigt in die entgegengesetzte
Richtung zu gehen. Folglich wird eine signifikante Trennung zwischen
den Enden des Sicherungselements erreicht werden. In einer Ausführungsform
wird dieser Abstand ein Minimum von 17,5 mm betragen. In anderen
Ausführungsformen können andere Abstände
gestaltet und erreicht werden.
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Es
gibt immer noch andere Ausführungsform der Hochspannungssicherung. 3 stellt
eine Ausführungsform einer Hochspannungssicherung 30 dar,
bei der Gehäuse 32 an einer Unterseite des Gehäuses
Anbringungslaschen 32e umfasst. Das Gehäuse 32 umfasst
ebenfalls eine Innenwand 32a für eine Lichtbogenbarriere
und eine Öffnung 32b für ein Sicherungselement.
In dieser Ausführungsform wird Gehäuse 32 in
einen ersten Bereich 32f und einen zweiten Bereich 32g geteilt.
Verbinder 36a ist in einer Öffnung 32d des
Gehäuses 32 angebracht und Verbinder 34a ist
in der Öffnung 32c des Gehäuses 32 angebracht.
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Die
Verbinder 34a, 36a können männliche Messersteckverbinder
sein, die zum Zusammenpassen mit weiblichen Messersteckverbindern
an eine Quelle von elektrischer Energie (36a) und an eine Anwendung
(34a) geeignet sind. Die Verbinder können vor
einer Anordnung in dem Gehäuse mit der Blattfeder 34b und
dem Sicherungselement 36b verbunden sein, und können,
wie vorstehend ausgeführt, sogar aneinander angeordnet
sein. Die Blattfeder ist mit dem Sicherungselement durch Löten
oder Schweißen in dem Bereich bzw. Gebiet des zweiten Bereichs 32g verbunden.
Stattdessen könnte ein Verbinder oder mit einem Lötmittel-
oder einer Schweißverbindung bzw. -fuge verwendet werden. Anschluss 34a kann
an die Blattfeder 34b gecrimpt oder gelötet, geschweißt
oder hartgelötet sein. Das Sicherungselement 36b kann
an Anschluss 36a gecrimpt oder ebenfalls an den Anschluss
gelötet, geschweißt, oder hartgelötet
sein.
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Diese
Teile können dann über ein Spritzgussverfahren,
Formpressverfahren oder ein anderes Verfahren zum Herstellen von
thermoplastischen oder wärmehärtenden Teilen zusammen
oder getrennt in das Gehäuse 32 Einsatz geformt
werden. Diese Ausführungsform zeigt ebenfalls durch einen Vergleich
mit 2, die Erleichterung bzw. Leichtigkeit eines Bestimmens
des Trennabstandes von Bereichen des Sicherungselements, wenn die
Sicherung aktiviert ist. Das Gehäuse 32 ist, wie
die Blattfeder 34b, gestreckt.
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Noch
eine andere Ausführungsform verwendet keine leitfähige
Blattfeder, sondern eher eine nicht leitfähige Blattfeder.
Die in 4A dargestellte Hochspannungssicherung 40 umfasst
ein vierseitiges Gehäuse 42, eine Abdeckung (nicht
gezeigt) und eine Blattfeder 46, die als Teil der inneren
Struktur geformt vorliegt. Es kann jeglicher geeigneter Kunststoff
verwendet werden, wobei Polypropylen, häufig für
"lebende Gelenke", insbesondere wegen dessen Befähigung
biegsam zu sein und abzuwinkeln bzw. abzuknicken, geeignet sein
kann. Andere Möglichkeiten umfassen steifere Grade bzw.
Härtegrade von Polyethylen, ABS, Nylon und geeigneten technischen
Polymeren. Die nicht leitfähige Blattfeder 46 teilt
das Innere des Gehäuses in einen ersten Bereich 42a und
einen zweiten Bereich 42b, beide wie bereitgestellt und
wenn die Sicherung aktiviert wird. Die Feder hilft, wenn die Sicherung
aktiviert wird, die Enden der Sicherung in einem bekannten besonderen Abstand
zu trennen.
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Die
Anschlüsse 44a und 44b können
in das Gehäuse Einsatz geformt sein oder können
durch geeignete Öffnungen in der Seite des Gehäuses
angeordnet sein. Die Anschlüsse sind beide mit dem Sicherungsdraht 48 verbunden,
wobei die Verbindungen durch getrennte Verbinder 44c, 44d,
wie gezeigt, oder durch Löten oder Schweißen von
Sicherungselement 48 an die Anschlüsse, oder durch
eine Kombination dieser Techniken hergestellt werden. Aufgrund des
Erfordernisses die Blattfeder 46, wie gezeigt, in Flexur
anzuordnen, wird es erschwert beide Anschlüsse 44a, 44b und
den Sicherungsdraht 48 in dem Gehäuse 42 Insert
zu molden.
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Wird
die Sicherung aktiviert, dann wird die Situation so sein, wie in 4b dargestellt.
Das Ende der Blattfeder 46 wurde vorher nahe dem Anschluss 44b angeordnet,
so dass, falls das Sicherungselement 48 schmilzt, der erste
Bereich 48a länger sein wird als der zweite Bereich 48b.
Außerdem wird die Blattfeder 46 den ersten Bereich 48a von
dem zweiten Bereich 48b und ebenfalls von dem Anschluss 44b wegdrängen.
Folglich werden die Sicherungsenden 48a, 48b gut
getrennt und die Blattfeder selbst wird für die Sicherung
als eine Lichtbogenbarriere wirken werden. Wie aus 4A und 4B klar wird,
trennt die Feder sowohl vor als auch nach Aktivierung des Sicherungselementes
das Innere des Gehäuses 42 in zwei getrennte Teile.
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Andere
Ausführungsformen der Hochspannungssicherung sind ebenfalls
mög lich. Beispielsweise stellt 5, ähnlich
zu 4, eine andere Ausführungsform
dar, in der jedoch die Blattfeder nicht mit dem Gehäuse
integral ausgebildet vorliegt. Die Sicherung 50 umfasst
ein Gehäuse 51 mit einem Kanal oder einer Aussparung 51 zum
Aufnehmen einer getrennten Blattfeder 54, die vorzugsweise
nicht leitfähig ist, die jedoch ebenfalls leitfähig
sein kann. Die Sicherung umfasst erste und zweite Anschlüsse 52, 53 und
das Sicherungselement 56. Die Sicherung 50 arbeitet
auf eine in den anderen vorstehend beschreiben Ausführungsformen ähnliche
Weise. Tritt ein Überstrom auf, dann schmilzt das Sicherungselement 56 und
wird durch die Kraft der Feder 54 teilweise auseinander
gezogen. Wird die Sicherung aktiviert und schmilzt, dann verbleibt
der distale Sicherungsbereich 56a in dem linkshändigen
Bereich 51a des Gehäuses nahe dem ersten Anschluss 52.
Der proximale Sicherungsbereich 56a wird zu dem oberen
Bereich des Gehäuses 51c bewegt. Die Blattfeder 54 trennt
die zwei Bereiche des Gehäuses und trennt ebenfalls die
distalen und proximalen Enden des Sicherungselementes. Mit dieser
Ausführungsform kann die Blattfeder mit einem wünschenswerten Material
und einer Dicke gestaltet werden, um dabei zu helfen die Kraft der
Feder maßzuschneidern.
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Mehrere
Ausführungsformen einer Federoberfläche sind strukturiert
und zusätzliche Ausführungsformen umfassen Abstandsmerkmale,
um eine thermische Kopplung mit dem Sicherungselement zu verringern,
um zu gewährleisten, dass die Sicherungselemente lediglich
bei einer Stromüberlast schmelzen. In 4b sind
Beispiele gezeigt, in denen Feder 46 eine strukturierte
Oberfläche 46a umfasst. Die strukturierte Oberfläche
ergibt sich vorzugsweise aus einer/m zusammenpassenden Struktur
bzw. Gefüge in dem Werkzeug, von dem die Kunststofffeder 46 geformt
wird. Die Struktur kann eine von vielen unterschiedlichen Muster
sein und weist vorzugsweise eine Oberflächenrauhigkeit
von ungefähr 0,0005 bis ungefähr 0,005 Zoll (ungefähr 0,00127
cm bis ungefähr 0,0127 cm) auf. 5 stellt die
Feder 54 mit den kurzen Zähnen 54a dar.
Die kurzen Zähne sind von ungefähr 0,00254 cm
bis ungefähr 0,0254 cm groß, und können
in der Form von Sägezähnen oder verkürzten
Sägezähnen vorkommen. Andere Ausführungsformen
können einfach in der Form der Zähne eines gewöhnlichen
Kammes vorliegen. All diese helfen bzw. fördern eine Wärmeübertragung
zwischen der Feder und dem Sicherungselement zu verringern.
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In
noch einer anderen Ausführungsform kann eine mit dem Sicherungselement
in Spannung befindliche Schraubenfeder, wie in 6 gezeigt, verwendet
werden. Sicherung 60 verwendet ein U-förmiges
oder C-förmiges Gehäuse 61 und Abdeckung 62,
wobei die Abdeckung 62 Stopper oder Drahthalter 64 umfasst,
um auf die Feder 65 zu reagieren bzw. zu wirken, die das
Sicherungselement 66 in Spannung hält. Das Gehäuse 61 ist
in drei Bereiche geteilt, einen Mittelbereich 61a zum Halten
der Feder 65, Sicherungselement 66, und Verbinder 67a, 67b und 67c.
Die Verbinder 67a, 67b verbinden die Feder 65 mit
dem Leitungsdraht 63a und dem Sicherungselement 66,
während Verbinder 67c das Sicherungselement 66 mit
dem Leitungsdraht 63b verbindet. Die Drähte 63a, 63b sind
vorzugsweise mit Isolierungsbeschichtungen 68a, 68b ausgerüstet.
Die Verbinder 67a, 67c sind vorzugsweise Messersteckanschlüsse.
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Wird
die Sicherung angeordnet, dann wird das Gehäuse 61 in
drei Teile geteilt, Gehäuse 61a, das die Drahtverbinder
oder Anschlüsse 67a, 67c, Schraubenfeder 65,
Sicherungselement 66 und Verbinder 67b hält,
der die Schraubenfeder und das Sicherungselement verbindet. Die
Abdeckung 62 umfasst die Stopper 64, die vorzugsweise
in der Abdeckung ausge- bzw. geformt und einen passenden Abstand
getrennt sind, um einen Durchgang von Sicherungselement 66,
jedoch nicht von der Schraubenfeder 65 oder dem Verbinder 67b zu
ermöglichen. Wenn angeordnet, wirken bzw. reagieren Stopper 64 auf
Feder 66, die an der linken Seite des Gehäusebereichs 61a durch
die Stopper 64 in Spannung, und durch Reibung zwischen
dem Gehäuse und dem Draht 61b und Isolierung 63b an
der rechten Seite des Gehäuses gehalten wird. Bemerke,
dass sich ebenfalls die Stopper 64 an der Abdeckung 62 an
der linken Seite befinden, wenn die Abdeckung an Gehäuse 61 angeordnet
vorliegt. Wenn das Sicherungselement selbst erhitzt und schmilzt,
dann bewirkt die Spannung in der Feder und in dem Sicherungselement,
dass sich die Enden des Sicherungselementes trennen werden und die
Schaltung geöffnet wird.
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Es
gibt immer noch zusätzliche Ausführungsformen
der Hochspannungssicherung der vorliegenden Erfindung. 7a–7b stellen
eine Ausführungsform dar, in der eine frei schwebende bzw.
flottierende Feder das Sicherungselement, während eines Überstromzustandes
auseinander drängt. Die Sicherung 70 umfasst ein
Kunststoffgehäuse 71 und einen Gehäuseverschluss 72 aus
Kunststoff, der, wie gezeigt, an dem Kunststoffgehäuse 71 angeordnet
vorliegt. Die Anschlüsse 73, 74 sind
in dem Gehäuseverschluss 72 geformt und Sicherungselement 77 ist über
die Anschlüsse mit den Verbindern 75, 76 verbunden.
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Auf
Anordnung ist die frei schwebende Blattfeder 78 zwischen
einem Ver schlusselement (Gehäuseseite oder Ende) 72 und
dem Sicherungselement verkantet und wird durch eine optionale Auskehlung 79 zurückgehalten.
Das Verschlusselement 72 wird, wie gezeigt, durch einen
zylindrischen Schnapperschluss in dem Gehäuse 71 gehalten.
Auf einen Überstrom- oder einen Überspannungszustand
wird Sicherungselement 77 selbst erhitzt und wird durch
die Feder 78 auseinander gedrängt. Die Feder 78,
die sich, wie in 7b gezeigt, erstreckt, wirkt
wie eine Lichtbogenbarriere und teilt das Gehäuse 71 in
zwei Teile, den linken Bereich 71a und den rechten Bereich 71b.
Die Trennung und die Lichtbogenbarriere verhindern weiterhin eine
Lichtbogenbildung zwischen den getrennten Enden des Sicherungselementes.
Wie in 7c gezeigt, ist die allgemeine
Form der Sicherung 70 ein rechteckiger Kasten mit zylindrischen
Anschlüssen 73, 74. Die Blattfeder 78 liegt
tatsächlich in der Form eines Rechtecks vor und wird auf
Anordnung in der Sicherung 70 in der Hälfte gebogen.
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In 8a–b
ist noch eine andere Ausführungsform dargestellt. Sicherung 80 umfasst
ein Gehäuse 81 und eine Verschlussseite 82.
Die Anschlüsse 83, 84 sind in der Verschlussseite 82 ausgeformt und
Sicherungselement 87 ist über die Anschlüsse, vorzugsweise
mit Verbindern 85, 86, verbunden. In mehreren
Ausführungsformen können die Anschlüsse 83, 84 selbst
ebenfalls Verbinder sein. Die Blattfeder 87 kann ebenfalls
an Ort und Stelle als Teil von Verschluss 82 ge- bzw. ausgeformt
sein, um eine Biegungsbelastung über das Sicherungselement 87 bereitzustellen.
Die Anschlüsse 83, 84 sind in dem Verschluss 82 ausgeformt
und das Sicherungselement 87 ist über die Anschlüsse,
wahlweise, mit den Verbindern 85, 86 verbunden,
falls sie benötigt werden bzw. erforderlich sind. Die Anordnung
wird über einen zylindrische Schnappverschluss in Gehäuse 81 mit den
Schnappverschlussbereichen 81a, 82a angeordnet,
das heißt der Auskehlung 81a und der Zunge 82a.
Die Blattfeder 87 kann anstelle als Teil des Verschlusses
geformt zu sein, eher ein getrenntes Teil in der Form eines dünnen
Zylinders eines kreisförmigen Querschnitts sein, die auf
die Hälfte gebogen ist, um das Sicherungselement 87 in
Flexur anzuordnen. Auf einen Überstrom- oder einen Überspannungszustand
wird das Sicherungselement 87 selbst erhitzt und wird durch
die Feder 88 auseinander gedrängt. Die Feder 88 erstreckt
sich, wie in 8b gezeigt, wobei sie als eine
Lichtbogenbarriere wirkt und das Gehäuse 81 in
zwei Teile teilt, den linken Bereich 81c und den rechten
Bereich 81b. Die Trennung und die Lichtbogenbarriere verhindern
weiterhin eine Lichtbogenbildung zwischen den getrennten Enden und dem
Sicherungselement.
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Die
Ausführungsformen von 7a–7b und 8a–8b können
sich, wie in 9a in einem kleinen Kasten,
einer Brotkastenform befinden, oder können in der Form
eines Zylinders oder Hockeypucks, wie in 9b gezeigt,
vorliegen. 9a und 9b sind
alternierende bzw. alternative Bodenansichten. In 9a liegt
das Gehäuse 91 als ein Kasten mit einem Verschluss
vom "Deckel"-Typ vor, in dem die Anschlüsse 93, 94 angebracht
sind. Die Feder 98 liegt in der Form eines gebogenen Rechtecks
vor und wird, wie in 7a gezeigt, durch Feder 78 auf
Anordnung gebogen und angeordnet. 9b stellt
eine zylindrische oder Hockey-Puck Konfiguration dar, in der die
Anschlüsse 93, 94 in den Verschluss 96 des
hohlen zylindrischen Gehäuses 95 geformt sind.
Die Feder 99 kann einen kreisförmigen Querschnitt
aufweisen und ist zum Einfügen zur Hälfte gebogen
oder kann einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweisen
und wird, wie die Feder in 8a–8b,
an einer Stelle ausgeformt.
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Zusätzliche
Ausführungsformen sind in 10a–10c gezeigt. In 10a–10b liegt die Sicherung 100 ebenfalls
in der allgemeinen Form eines Zylinders mit einem äußeren
hohlen zylindrischen Gehäuse 101, das an einem
Ende offen ist und einem Verschluss 102 vor, der in dem
Gehäuse 101 mit Schnappverschluss verschließt.
Die Anschlüsse 103, 104 sind in dem Verschluss 102 geformt
und das Sicherungselement 107 ist über die Anschlüsse 93, 94 mit
den Lichtbogenbarrieren 105, 106 verbunden, die
in dem Verschluss geformt sind. Wie in 10a gezeigt,
weist das Sicherungselement 107 eine serpentinenartige
Form auf, da sie um die Lichtbogenbarrieren, hinter einer und vor
einer anderen in der Ebene ver- bzw. durchläuft. In einer,
wie in 10c gezeigten, unterschiedlichen
Ausführungsform, kann jeweils eine der Lichtbogenbarrieren 108, 109 in
einem Gehäuse 111 und in einem Verschluss 112 ausgeformt
sein. Das Sicherungselement 110, das Anschlüsse 93, 94 überspannt,
weist nun eine serpentinartige Form in einer unterschiedlichen Ebene
auf, die unter der Lichtbogenbarriere 108 und über
der Lichtbogenbarriere 109 durchlauft. Während
die 10a–10c eine zylindrische Form darstellen, können
Sicherungen mit dieser Konfiguration ein Gehäuse mit unterschiedlicher
Form, wie beispielsweise ein kastenartiges Gehäuse oder
ein allgemein polygonales Gehäuse, aufweisen.
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Füllstoffe
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Wie
vorstehend angemerkt, besteht der Zweck der hier beschriebenen Hoch spannungssicherung
darin eine Lichtbogenbildung zu verhindern oder zu minimieren. Eine
Art und Weise, auf die das erreicht werden kann, besteht darin,
die Innenseite der Sicherung mit einem Füllstoff, einem
Lichtbogen löschenden Material, auszufüllen, der
die Wahrscheinlichkeiten oder Lichtbogenbildung minimiert. Das Material
ist vorzugsweise ein anorganisches, trocknes, granuläres,
nicht leitfähiges Material. Beispiele umfassen Quartzsand,
Kieselerde, keramische Pulver und Kalziumsulfat. Dieses Material
wird vorzugsweise in dem Gehäuse angeordnet bevor das Gehäuse
verschlossen wird. Normaler Weise unterstützt ein Lichtbogen
löschendes Material nach einem Schmelzen des Sicherungselements
eine Minimierung stark.
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Verschluss
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Viele
der hier ausgeführten Sicherungen werden in zwei Teilen,
beispielsweise einem Gehäuse und einer Abdeckung, hergestellt.
Nachdem die Anschlüsse und das Sicherungselement verbunden sind,
ist es erforderlich die Sicherung zu schließen. Die zwei
Teile des Gehäuses und der Abdeckung, oder dem Gehäuse
und dem Einschub können in anderen Ausführungsformen
auf zahlreiche Art und Weise verschlossen werden. Wenn Kunststoffteile verwendet
werden, besteht eine bevorzugte Art und Weise darin, einfach eine
Abdeckung über einem Gehäuse anzuordnen, eine
Ultraschallkappe über der Abdeckung anordnen und die zwei
durch Ultraschallschweißen miteinander zu verschließen
bzw. abzudichten. Eine eher kostspielige Art und Weise besteht darin
die Teile mit Kunststoff zusammen zu schweißen, beispielsweise
dadurch, dass ein Kügelchen eines Polypropylen-"schweiß"kügelchens
um die Spaltlinie zwischen den Teilen geführt wird. Die
Teile können ebenfalls unter Verwendung eines Haftmittels
verbunden werden oder sie können die Technik eines Lösungsmittel-Bondings
verwenden, bei dem ein Lösungsmittel, das beide Teile schmilzt,
an einer Seite oder der anderen oder beiden angeordnet wird, wobei
die Teile anschließend zusammengepresst werden. Wie in
mehreren Ausführungsformen vorstehend gezeigt, können
die Teile mit Merkmalen für eine Reibpassung, wie beispielsweise
Merkmale einer zusammenpassenden Zunge und Auskehlung oder Schnappverschluss-Merkmalen,
wie beispielsweise männlichen und weiblichen Schnappverschlussbereichen,
ausgerüstet sein. Es kann ein beliebig geeignetes Mittel
zum Verschließen und Sichern verwendet werden.
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Es
sollte klar sein, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen
an den hier beschriebenen, vorliegenden bevorzugten Ausführungsformen dem
Fachmann offenbar sein werden. Derartige Änderungen und
Modifikationen können ohne von dem Wesen und Umfang des
vorliegenden Gegenstandes und ohne deren Vorteile zu verkleinern,
ausgeführt werden. Es ist vorgesehen, dass derartige Änderungen
und Modifikationen durch die beigefügten Ansprüche
abgedeckt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 341289 [0003]
- - US 3246105 [0003]
- - WO 82/03724 [0004]