DE3118943A1

DE3118943A1 - Kleinstsicherung

Info

Publication number: DE3118943A1
Application number: DE19813118943
Authority: DE
Inventors: Norbert Dipl.-Ing. 5810 Witten Asdollahi; Christian Dipl.-Phys. Gutzmer
Original assignee: Wickmann Werke GmbH
Current assignee: Wickmann Werke GmbH
Priority date: 1981-05-13
Filing date: 1981-05-13
Publication date: 1982-12-02
Also published as: US4417226A; JPS57187829A; DE3118943C2; GB2098415A; GB2098415B; DE3153785C2

Description

PatentanwüJIc '■ 3080 ΚΛ/Kr

Wenzel & Kalkoff " ·' . · ·^:··. .*··] *; ·6.5.19Β1

Postfach 2448 ^

5810 Witten/Ruhr >3 3ΐ1βΡΑΊ

Anmelderin: Wickmann-Werke

Aktiengesellschaft Annenstraße 113 5810 Witten-Annen

Bezeichnung: Kleinstsicherung

Die Erfindung betrifft eine Kleinstsicherung, die aus einem Sockel, einer Kappe jeweils aus Kunststoff und aus zwei durch den Sockel hindurchtretenden Leitern besteht, die innerhalb der Kappe durch einen Schmelzleiter überbrückt sind.

Eine Kleinstsicherung dieser Art ist z.B. aus der DE-OS 29 28 479 bekannt. Der Zusammenhalt zwischen dem Sockel und der Kappe wird durch eine formschlüssige Rastung bewirkt. Die Montage ist deshalb besonders einfach durchzuführen, auch sind die Maßnahmen zur Verwirklichung der entsprechenden Rastvorsprünge bzw. -Rillen an den entsprechenden Einzelteilen mit sehr geringem Aufwand möglich. Abweichend hiervon kann die Verbindungsstelle geklebt, geschweißt oder geschraubt sein.

Während bei der Auslösung durch niedrige und mittlere überströme keinerlei Probleme auftreten, kann es insbesondere in Verbindung mit sehr dünnen Schmelzleitern bei extrem

hohen überströmen unmittelbar nach der Auslösung zu einer Trennung von Kappe und Sockel kommen, und zwar zu einem Zeitpunkt, zu dem der überstrom noch nicht abgeschaltet ist. Als Folge davon besteht die Gefahr, daß bei von dem Sockel gelöster Kappe für Bruchteile von Sekunden ein offener Lichtbogen vorhanden ist. Im übrigen stellt eine Kleinstsicherung, die nach dem Auslösen noch unter Strom steht und ihre Kappe verloren hat, eine erhebliche Gefahr dar.

Die Trennung der Kappe von dem Sockel kann mehrere Ursachen haben. In einigen Fällen genügt die explosionsartige Verdampfung des Schmelzleiters und der daraus resultierende Druckanstieg im Inneren der Kleinstsicherung, um die Trennung zu bewirken. Mitunter ist jedoch eine Zersetzung des Kunststoffes und die damit verbundene Gasentwicklung an dem Aufbau eines zur Trennung ausreichenden Innendruckes mitbeteiligt. Dabei läuft in etwa folgender Vorgang ab: Ein starker Lichtbogen führt zu einer Temperaturerhöhung des benachbarten Kunststoffes bis auf ein Niveau, bei dem der Kunststoff vereinfacht ausgedrückt zu Kohlenstoff und zu gasförmigen Anteilen zersetzt wird, wobei der Kohlenstoff in Folge seiner elektrisch leitenden Eigenschaft die Aufrechterhaltung des Lichtbogens begünstigt und so die Gasentwicklung in Folge der Kunststoffzersetzung weiter zunimmt. Schließlich führt die Erwärmung des in dem Innenraum der Kleinstsicherung eingeschlossenen Gases zusätzlich noch zu einer Druckerhöhung, so daß letztere, die Verdampfung des Schmelzleiters und die Zersetzung des Kunststoffes oder eine bzw. zwei dieser Ursachen für die Druckerhöhung die Trennung der Kappe von dem Sockel bewirken, bzw. die Zerstörung der Kleinstsicherurig in dem Maß herbeiführen, daß elektrisch leitende Teile freiliegen.

Es ist schon versucht worden, dieser Erscheinung zu begegnen (DE-OS 30 33 529) , und zwar durch die Anordnung von Messingplättchen innerhalb des Innenraumes der Kleinstsicherung, die

aufgrund ihrer relativ hohen spezifischen Wärmekapazität und des guten Wärmeleitvermögens einen Teil der bei der Auslösung freiwerdenden Wärmeenergie binden sollen. Aus Gründen der Isolierung befinden sie sich jedoch innerhalb enger Höhlungen, die den Zutritt von Wärme nur von einer Seite gestatten, so daß die Wirkung gering bleibt. Außerdem besteht die Gefahr, daß sich die Plättchen lösen und dann den gegebenenfalls sehr empfindlichen Schmelzleiter beschädigen oder einen Neben- oder Kurzschluß bewirken.

Es ist demnach Aufgabe der Erfindung, eine Kleinstsicherung zu schaffen, deren Zusammenhalt bei extrem hohen überströmen gewährleistet ist und bei der eine unbeabsichtigte Beschädigung des Schmelzleiters vermieden wird.

Die Erfindung wird darin gesehen, daß der den Schmelzleiter umgebende Innenraum ganz oder teilweise mit einem Keramiksustrat ausgekleidet ist.

Die erfindungsgemäße Keramikauskleidung des Innenraumes der Kleinstsicherung vermag in mehrfacherweise die Abschaltung eines extremen Überstromes zu unterstützen. Zunächst erfüllt sie die von den Metallplättchen her bekannte Wirkung der Wärmeaufnahme durch die ihr innewohnende zusätzliche Wärmekapazität. Darüber hinaus hat sie sich überraschend als hervorragendes Material zur raschen Kondensierung des gegebenenfalls bei der Auslösung entstehenden Metalldampfes erwiesen, die zu einer entsprechenden Volumenreduzierung und damit zum Abbau des Innendruckes führt. Die rasche Kondensierung des Metalldampfes entzieht außerdem der Innenatmosphäre Metallionen, wodurch die Bedingungen für die Aufrechterhaltung eines vorhandenen Lichtbogens drastisch verschlechtert werden. Schließlich widersteht die Keramikauskleidung für eine gewisse Zeit der thermischen Beanspruchung, wodurch die Oberflächentemperatur des Kunststoffs unterhalb der Zersetzungstemperatur ge-

halten wird, so daß von dieser Seite her keine zusätzliche Gasentwicklung und damit Druckerhöhung im Innenraum der Kleinstsicherung entstehen kann.

Für die Auskleidung kann ein Substrat aus einem Papier oder einem Vlies aus Keramikfasern dienen, ebenso können aber Suspensionen mit Wasserglas oder einem Klebemittel als Träger aus Aluminiumoxid oder Siliziumoxid dienen. Die Suspension kann aufgestrichen, aufgesprüht oder durch Tauchen aufgetragen werden, während ein Keramikpapier oder -Vlies einfach in den Innenraum eingelegt wird.

In vielen Fällen ist der Schmelzleiter besonders nahe an dem Boden der Kappe angeordnet, so daß insbesondere der Boden vor der Wärmeentwicklung geschützt werden muß. In diesem Fall ist die Auskleidung nur des Kappenbodens für eine zuverlässige Funktion der Kleinstsicherung ausreichend. Darüber hinaus können die zylindrische Innenfläche der Kappe sowie der Boden des Sockels in die Auskleidung einbezogen sein, was niemals schädlich ist, jedoch je nach Lage des Schmelzleiters innerhalb des Innenraums der Kleinstsicherung nicht immer erforderlich ist.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispxele der Erfindung, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert; in der Zeichnung bedeuten:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Auskleidung,

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Auskleidung und

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Auskleidung.

In den Figuren 1-3 ist jeweils eine Kleinstsicherung dargestellt, die unterschiedlich ausgekleidet ist. Sie besteht im wesentlichen aus einem Sockel 1 auf den eine Kappe 2 aufgerastet ist. Der Zusammenhalt zwischen dem Sockel 1 und der Kappe 2 wird durch umlaufende VorSprünge auf dem Sockel und entsprechende Rillen innerhalb der Kappe gewährleistet. Durch den Sockel 1 hindurch erstrecken sich jeweils zwei elektrische Leiter, die als im Querschnitt kreisförmige Metalldrähte ausgebildet sind. Zur Festlegung dieser Drähte innerhalb des Sockels 1 ist im oberen Bereich ein Abschnitt durch Quetschen verformt, wodurch an dieser Stelle eine Klemmwirkung zwischen jedem Draht und dem Sockel 1 eintritt. An den über den Sockel 1 hinausragenden Enden der beiden Leiter ist ein Schmelzleiter 3 befestigt. Dieser kann als nackter Draht im wesentlichen zwischen den beiden Leitern 2 frei gespannt sein, wenn eine flinke Charakteristik gewünscht ist oder er kann zu einer Wendel geformt sein, wenn die Kleinstsicherung eine mehr träge Charakterisik haben soll; die Befestigung geschieht in aller Regel durch Anlöten.

Der Boden der Kappe 1 ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 1 mit einem Keramiksubstrat 5 ausgekleidet. Aufgrund fertigungstechnischer Überlegungen ist bei diesem Ausführungsbeispiel· der Schmelzleiter 3 nämlich besonders nahe an dem Boden der Kappe 2 angeordnet, und zwar mit Hilfe von Lot 4 etwa jeweils an den Enden der beiden Leiter angelötet. Eine Auskleidung nur des Bodens der Kappe 2 ist deshalb für diesen speziellen Fall völlig ausreichend, da die thermische Belastung aller übrigen Bereiche des Innenraumes der Kleinstsicherung nicht so groß ist, daß unbedingt eine Auskleidung auch in diesem Bereichen vorhanden sein muß.

Als Substrat 5 können verschiedene Materialien verwendet werden, es kommt nur darauf an, daß es hitzebeständig und bei Temperaturbeanspruchung wenig gasend ist; ein Material auf Keramikbasis ist dafür besonders geeignet. Dabei können sowohl zu Papier oder zu einem Vlies verarbeitete Fasern oder in einem Bindemittel gehaltene Keramikpulver wie Al₂ O₃, Si O₂ oder Mg 0 verwendet werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 1 ist ein Keramikpapier verwendet worden, wobei die hier verwendete Form einer Ronde durch Ausstanzen aus einem entsprechenden Bogen entstanden ist. Sie ist im Durchmesser geringfügig größer gewählt, als der Innendurchmesser der im wesentlichen zylindrischen Kappe 2, so daß sie ohne weitere Hilfsmittel durch Einlegen in die Kappe auf den Boden in dieser Lage aufgrund ihrer leichten Klemmwirkung verharrt. Das Keramikpapier kann vor oder nach dem Ausstanzen durch einen Keramikhärter weiter verfestigt sein, wodurch das Substrat 5 und damit die Auskleidung noch widerstandsfähiger gegen Temperatureinflüsse wird.

In der Figur 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Hier ist der Schmelzleiter 3 mit Hilfe von Lot 4 mehr im Zentrum des aus dem Sockel 1 und der Kappe 2 gebildeten Innenraums der Kleinstsicherung angebracht. Entsprechend sind auch die zylindrischen Innenwände, soweit sie den Innenraum der Kleinstsicherung bilden, mit dem Substrat ausgekleidet. Als Substrat 5 dient hierbei eine Suspension beispielsweise aus einem Al₂ O₃-Pulver und Wasserglas. Dieser im noch ungehärteten Zustand streichfähige Brei bzw. diese Lösung wird auf die entsprechenden Bereiche des Innenseite der Kappe 2 aufgestrichen, aufgesprüht oder mit Hilfe eines Tauchbades aufgebracht. Nach dem Aushärten bildet die Auskleidung quasi einen Napf, der die Kappe von innen her vollkommen abschirmt. Es ist dabei unerheblich, ob diese napfartige Auskleidung an der Kappe 2 anhaftet oder nicht, da im zusammengebauten Zu-

stand der Kleinstsicherung die Lage dieser Auskleidung eindeutig festgelegt ist. Die Abschirmung auch des Sockels 1 ist deshalb nicht unbedingt erforderlich, weil dieser wesentlich dicker als die Kappe ausgebildet ist und es daher einer wesentlich längeren Temperatureinwirkung auf den Sockel 1 bedarf, bis es auch hier zu einer thermischen Zersetzung und damit zu einer unerwünschten Gasentwicklung kommt.

Um jedoch auch an dieser Stelle eine nachteilige thermische Wirkung beim Auslösen der Kleinstsicherung zu vermeiden, kann selbstverständlich auch die Innenseite des Sockels 1 ausgekleidet sein ( Fig. 3). Die Auskleidung kann z.B. in einfacher Weise durch Auflegen einer Keramikpapierronde auf die entsprechende Seite des Sockels 1 erreicht werden, was vor dem Anlöten des Schmelzleiters 3 erfolgen sollte. In der Regel sind die beiden den Schmelzleiter 3 tragenden Leiter dünn und damit spitz genug, um eine aus Keramikpapier ausgestanzte Ronde an den beiden entsprechenden Stellen zu durchbohren,so daß es keiner gesonderten Berücksichtigung bei der Fertigung dieser beiden Leiter bedarf. Mit einer derartigen Auskleidung aus Keramikpapier des Sockels 1 kann eine Kappe 2 kombiniert werden, deren Auskleidung durch Auftragen einer Suspension bewirkt worden ist. Es können also ohne weiteres ein Keramikpapier oder -Vlies mit einer Keramiksuspension jeweils als Auskleidung kombiniert werden. Als Trägermaterial für das Keramikpulver innerhalb der Suspension kann neben Wasserglas auch ein anderes selbstaushärtendes Bindemittel verwendet werden, z.B. organische oder anorganische Kleber.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Auskleidung wird sicher verhindert, daß sich die Rastverbindung zwischen der Kappe 2 und dem Sockel 1 im Falle des Ansprechens der Sicherung löst. Selbst wenn an dieser Stelle eine Trennung zwischen Kappe und Sockel erschwert wäre, beispielsweise durch die Anwendung eines

Klebers oder durch eine Schraubverbindung wäre eine Zerstörung der Kappe ohne die erfindungsgemäße Auskleidung
in dem Maße zu erwarten, daß in gefährlicher Weise elektrisch leitende Teile freigelegt wären. Die Bildung eines sehr hohen Innendrucks innerhalb der Kleinstsicherung in Verbindung mit, den hohen Temperaturen führt nämlich bei fehlender Auskleidung zunächst zu einer Rißbildung des Kunststoffes, und schließlich zum Abplatzen ganzer Bereiche der Sicherung, so daß eine Situation nach dem Abschalten eintritt, die der einer vom
Sockel 1 getrennten Kappe 2 ähnlich ist.

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Leerseite

Claims

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Wenzel & Kalkoff .I.'..* ·..·...^: * ^:..^: .·. 6.5.1981

Ruhrstr. 26

Postfach 2448

Witten/Ruhr 31 1 8 9 A

Patentansprüche :

Kleinstsicherung, bestehend aus einem Kunststoffsockel, einer Kunststoffkappe und zwei durch den Sockel hindurchtretenden Leitern,die innerhalb der Kappe durch einen Schmelzleiter überbrückt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der den Schmelzleiter (3) umgebende Innenraum ganz oder teilweise mit einem Keramiksubstrat (5) ausgekleidet ist.
2. Kleinstsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramiksubstrat (5) aus einem Papier oder Vlies aus Keramikfasern besteht.
3. Kleinstsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramiksubstrat (5) aus einer Suspension aus Aluminiumoxid oder Siliziumoxid in Wasserglas, einem organischen oder anorganischen Klebemittel besteht.
4. Kleinstsicherung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichne t, daß ausschließlich der Boden der Kappe (2) oder die Innenflächen der Kappe (2) ausgekleidet sind.

Kleins tsicherung nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung aus einer Keramik-Papierronde besteht, deren Durchmesser geringfügig größer ist als der Innendurchmesser der Kappe (2)

Kleins tsicherung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung aus einer aufgesprühten, aufgestrichenen oder durch Tauchen aufgebrachten Suspension besteht.