DE2830963A1

DE2830963A1 - Abschaltsicherung

Info

Publication number: DE2830963A1
Application number: DE19782830963
Authority: DE
Inventors: Hermann Ulrich Ferdina Mueller
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1978-07-14
Filing date: 1978-07-14
Publication date: 1980-01-24
Also published as: DE2830963C2

Description

Abschaltsicherung
Die Erfindung betrifft eine Abschaltsicherung, die bei Überlastung infolge überhöhter Temperatur und/oder überhöhtem Strom den Stromfluß unterbricht.
Mit derartigen Abschaltsicherungen sollen insbesondere einzelne Bauelemente, aber auch elektronische Schaltungen bzw.
Schaltungsteile vor Überlastung geschützt werden.
Solche Abschaltsicherungen sind bekannt. Sie sind in ihrer einfachsten Art als Schmelzdraht-Sicherung ausgebildet. Der Schmelzdraht ist so angeordnet, daß er vom Strom durchflossen wird und in wärmeübertragender Berührung mit dem zu schützenden Element steht. Bei Überlastung und dementsprechender Überhitzung schmilzt der Schmelzdraht und unterbricht den Stromfluß.
Eine solche Abschaltsicherung ist sehr einfach aufgebaut und läßt sich preisgünstig herstellen. Nachteilig hierbei ist jedoch, daß sich der Zeitpunkt der Abschaltung nicht exakt definieren läßt und die Abschaltung nicht immer exakt nachvollziehbar erfolgt.
Es sind elektronische Abschaltsicherungen mit genau definierbarem Abschaltzeitpunkt bekannt. Diese Art der Absicherung ist aber mit relativ großem technischen Aufwand verbunden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abschaltsicherung der eingangs genannten Art zu schaffen, die sehr einfach aufgebaut ist, die sich preisgünstig herstellen läßt und die mit hoher Zuverlässigkeit bei genau definierbarem Abschaltzeitpunkt arbeitet.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein Träger aus einem bei der Abschalttemperatur schmelzenden oder schrumpfenden Kunststoff mit einer Metallisierung versehen ist, welche eine Quadratleitfähigkeit von 10 bis 0,1 Siemens aufweist.
Eine solche Abschaltsicherung ist sehr einfach aufgebaut, und sie läßt sich auch preisgünstig herstellen. Die Abschalttemperatur einer solchen Sicherung ist abhängig von den Abmessungen des Kunststoffträgers, Abschaltstromstärke und Abschaltgeschwindigkeit sind außer von diesen Abmessungen noch von der Metallisierungsstärke abhängig. Da sich sowohl die Abmessungen des Trägers als auch die Metallisierung sehr exakt bestimmen lassen, arbeitet die Sicherung sehr genau mit genau definierbarem Abschaltzeitpunkt, also mit hoher Zuverlässigkeit. Sie läßt sich vielseitig anwenden und ist über ein weites Temperaturspektrum verwendbar.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Träger in Stab- oder Rohrform ausgebildet; er kann auch als bandartige Kunststoffolie mit einer Foliendicke von 5 bis 30,um ausgebildet sein.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Träger aus Kunststoffkugeln ausgebildet, die einander 1ektrisch kontaktieren. Dazu sind die metallisierten Kunststoffkugeln übereinander und/oder nebeneinander geschichtet in einem nicht leitenden Behälter angeordnet.
Weitere Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.
Im Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 1 ist eine bandartige Kunststoffolie 1 als Träger vorgesehen. Die Kunststoffolie 1 ist aus einem bei der Abschalttemperatur schmelzenden oder schrumpfenden Kunststoff, wie Polypropylen, Polyäthylen-Terephthalat, Polyvinylchlorid aus -gebildet und kann aus Schaumstoff bestehen. Sie weist vorzugsweise eine Folienstärke von 5 bis 30,um. Die Kunststoffolie 1 ist mit einer Metallisierung 2 versehen. Die Metallisierung 2 kann aus Kupfer, Aluminium, Zink, aber auch aus Silber oder Gold, ausgebildet sein. Sie kann auf die Kunststoffolie 1 aufgespritzt oder anderweitig aufgebracht sein. Die Metallisierung 2 ist so ausgebildet, daß sie eine Quadratleitfähigkeit von 10 bis 0,1 Siemens aufweist, je nach Metallisierungsart.
Die metallisierte Kunststoffolie ist in geeigneter Weise arretiert und elektrisch kontaktiert. Im Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 1 ist die Kunststoffolie 1 auf eine ebene, der Breite und Länge der Folie entsprechende Oberfläche einer Halterung 3 aufgelegt. Die Halterung 3 kann auch stab- oder rohrförmig ausgebildet sein.Die Kunststoffolie 1 ist dann auf den Mantel der Halterung aufgelegt. Die Halterung 3 ist aus nicht leitendem Material ausgebildet; vorzugsweise aus einem Material mit höherem Schmelzpunkt als das der Folie. Die Kunststoffolie 1 ist auf der Halterung 3 mittels Klemmen 4 und 5 beidseitig festgehalten derart, daß die Klemmen 4 und 5 mit der Metallisierung 2 kontaktieren. Die Klemmen 4 und 5 sind aus elektrisch leitendem Material, beispielsweise aus Hartbronze ausgebildet. Mit den Klemmen 4 und 5 sind elektrische Anschlüsse 6 und 7 leitend verbunden.
Im normalen Betriebsfall erfolgt ein Stromfluß über den Anschluß 7, die Klemme 5, die Metallisierung 2, die Klemme 4 und den Anschluß 6 zu dem abzusichernden Bauelement, dem Schaltungsteil bzw. zu der abzusichernden Schaltung.
Im Überlastungsfall infolge überhöhter Temperatur schrumpft oder schmilzt die Kunststoffolie; im Überlastungsfall infolge unzulässig hoher Stromstärke kommt es zu Ausbränden in der Metallisierung. In beiden Fällen erfolgt eine Kontaktunterbrechung zwischen den Klemmen 4 und 5 bzw. zwischen den Anschlüssen 6 und 7 und damit eine Unterbrechung der Stromzufuhr zu dem zu versorgenden Bauelement, Schaltungsteil bzw. zu der Schaltung.
Die Abschalttemperatur dieser Sicherung ist abhängig von der Foliendicke und der Folienbreite; die Abschaltstromstärke ist abhängig von der Metallisierungsstärke und der Folienbreite; die Abschaltgeschwindigkeit ist abhängig von der Foliendicke und indirekt von der Metallisierungsstärke und der Folienbreite. Die Sicherung ist also je nach Anwendungsgebiet in weiten Grenzen variabel.
Es ist vorgesehen, je nach den gegebenen Erfordernissen die Kunststoffolie 1 auch beidseitig metallisiert aus zu bilden.
Im Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 2 sind Kunststoffkugeln 7 als Träger vorgesehen. Die Kunststoffkugeln 7 sind wie die Kunststoffolie 1 aus Polypropylen, Polyäthylen-Terephthalat, Polyvinylchlorid ausgebildet; sie können auch aus Schaumstoff bestehen. Die Oberflächen der Kunststoffkugeln 7 sind metallisiert. Die Metallisierung ist gleichfalls aus Kupfer, Aluminium, Zink, Silber oder Gold ausgebildet derart, daß sie eine Quadratleitfähigkeit von 10 bis 0,1 Siemens aufweist, je nach Metallisierungsart.
Die metallisierten Kunststoffkugeln 8 sind so angeordnet, daß sie sich gegenseitig kontaktieren. Dies kann in einfacher Weise dadurch erfolgen, daß sie in einem Behälter neben- und übereinanderliegend angeordnet sind. Der Behälter ist im Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 2 als Rohr 9 aus Kunststoff oder Glas ausgebildet; auch hierbei ist vorzugsweise ein Material verwendet, das einen höheren Schmelzpunkt als das der Kunststoffkugeln 8 aufweist. Das Rohr 9 ist beidseitig mit Kapseln 10 und 11 aus leitendem Material, beispielsweise aus metallischem Material wie Hartkupfer oder anderem verschlossen. Dabei kontaktieren die metallisierten Oberflächen der entsprechenden Kunststoffkugeln die Kapseln 10 und 11. Die Kapseln 10 und 11 sind mit elektrischen Anschlüssen 12 und 13 versehen.
Im normalen Betriebsfall erfolgt ein Stromfluß durch die Sicherung über den Anschluß 12, die Kapsel 10, die metallischen Oberflächen der Kunststoffkugeln 8, die Kapsel 11 und den Anschluß 13.
Im Überlastungsfall infolge überhöhter Temperatur schrumpfen oder schmelzen die Kunststoffkugeln 8; im Überlastungsfall infolge unzulässig hoher Stromstärke erfolgen Abbrände an den Kontaktstellen der Kugeloberflächen zueinander.
In beiden Fällen erfolgt also eine Kontaktunterbrechung zwischen den Kapseln 10 und 11 bzw. zwischen den Anschlüssen 12 und 13.
Die Abschalttemperatur der Sicherung ist abhängig vom Durchmesser der Kunststoffkugeln 8, die Abschaltstromstärke und die Abschaltgeschwindigkeit sind jeweils abhängig von der Metallisierungsstärke der Kugeloberflächen und vom Durchmesser der Kunststoffkugeln. Im Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 3 ist als Träger ein Kunststoffstab 14 vorgesehen. Der Kunststoffstab 14 ist gleichfalls aus einem bei der Abschalttemperatur schmelzenden oder schrumpfenden Kunststoff wie Polypropylen, Polyäthylen-Terephthalat, Polyvinylchlorid ausgebildet und kann aus Schaumstoff bestehen. Der Mantel des Kunststoffstabes 14 ist mit einer Metallisierung 15 versehen. Die Metallisierung 15 ist aus Kupfer, Aluminium, Zink, Gold oder Silber ausgebildet und in geeigneter Weise, beispielsweise durch Aufspritzen, aufgebracht. Die Metallisierung 15 ist so ausgebildet, daß sie eine Quadratleitfähigkeit von 10 bis 0,1 Siemens aufweist, je nach Metallisierungsart. Dem Kunststoffstab 14 sind beidseitig Kappen 16 und 17 aus elektrisch leitendem Material, beispielsweise aus Hartkupfer, mit angeformten Anschlüssen 18 und 19 aufgestülpt derart, daß die Kappen 16 und 17 die Metallisierung 15 kontaktieren.
Im normalen Betriebsfall erfolgt ein Stromfluß durch die Sicherung über den Anschluß 18, die Kappe 16, die Metallisierung 15, die Kappe 17 und den Anschluß 19.
Im Überlas tungs fall infolge überhöhter Temperatur erfolgt ein Schmelzen des Kunststoffstabes 14; im Überlastungsfall infolge unzulässig hoher Stromstärke erfolgen Abbrände auf der Metallisierung 15 und ein Schmelzen des Kunststoffstabes. In beiden Fällen erfolgt also eine Kontaktunterbrechung zwischen den Kappen 16 und 17 bzw. den elektrischen Anschlüssen 18 und 19.
Die Abschalttemperatur dieser Sicherung ist abhängig von der Stablänge und vom Stabdurchmesser; die Abschaltstromstärke ist abhängig von der Metallisierungsstärke und der Stablänge; die Abschaltgeschwindigkeit ist abhängig vom Stabdurchmesser und indirekt von der Metallisierungsstärke und der Stablänge. Es ist vorgesehen, je nach den gegebenen Erfordernissen den Stab aus Kunststoff als Rohr aus Kunststoff auszubilden.

Claims

Ansprüche X Abschaltsicherung, die bei Überlastung infolge überhöhter Temperatur und/oder überhöhtem Strom den Stromfluß unterbricht, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t , daß ein Träger aus einem bei der Abschalttemperatur schmelzenden oder schrumpfenden Kunststoff mit einer Metallisierung mit einer Quadratleifähigkeit von 10 - 0,1 Siemens versehen ist.
2.) Abschaltsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallisierung aus Aluminium, Kupfer, Zink, Silber oder Gold ausgebildet ist.
3.) Abschaltsicherung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Träger eine bandartige Kunststoffolie mit einer Foliendicke von 5 - 30/um verwendet ist.
4.) Abschaltsicherung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die bandartige Kunststoffolie ein- oder beidseitig metallisiert ist.
5.) Abschaltsicherung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffolie auf eine nicht leitende Halterung aufgebracht ist.
6.) Abschaltsicherung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung bandartig ausgebildet ist.
7.) Abschaltsicherung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung stabartig ausgebildet ist.
8.) Abschaltsicherung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung rohrförmig ausgebildet ist.
9.) Abschaltsicherung nach den Ansprüchen 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung beidseitig mit den, Träger kontaktierenden Anschlußklemmen versehen sind.
10.) Abschaltsicherung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger stabförmig ausgebildet ist.
11.) Abschaltsicherung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger rohrförmig ausgebildet ist.
12.) Abschaltsicherung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Träger Kunststoffkugeln verwendet sind, die einander elektrisch kontaktieren.
13.) Abschaltsicherung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die metallisierten Kunststoffkugeln übereinander und/oder nebeneinander geschichtet in einem nicht leitenden Behälter angeordnet sind.
14.) Abschaltsicherung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter rohrförmig ausgebildet ist, und daß die Rohrenden mit metallischen Verschlüssen versehen sind, welche die entsprechenden metallisierten Kunststoffkugeln elektrisch kontaktieren.
15.) Abschaltsicherung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus Schaumstoff ausgebildet ist.
16.) Abschaltsicherung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus Polypropylen ausgebildet ist.
17.) Abschaltsicherung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus Polyäthylen-Terephthalat ausgebildet ist.
18.) Abschaltsicherung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus Polyvinylchlorid ausgebildet ist.