DE2623127A1

DE2623127A1 - Neuartige elektrische sicherungen

Info

Publication number: DE2623127A1
Application number: DE19762623127
Authority: DE
Inventors: David Grant Eardley Beswick; Stanley Wright
Original assignee: Kenneth E Beswick Ltd
Current assignee: Kenneth E Beswick Ltd
Priority date: 1975-05-22
Filing date: 1976-05-22
Publication date: 1976-12-02
Also published as: FR2312102A1; CA1070738A; GB1545205A; JPS524041A; JPS596466B2; FR2312102B1; NL167795B; NL7605458A; NL167795C

Description

t WILCKCN äLAUFER

DR. HUGO WILCKEN · DIPL-ING. THOMAS WlLCKEN · DIPL.-CHEM. DR. WOLFGANG LAUFER

LOBECK LOBECK MÜNCHEN

München, den 22. Mai 1976

KENNETH E. BESWICK LIMITED
Alert Works,

Frome, Somerset BA11 1PP
Großbritannien

Neuartige elektrische Sicherungen

Die Erfindung betrifft neuartige elektrische Sicherungen bzw Schmelzsicherungen und insbesondere neuartige Siehe rungs-(Schmelz)-Streifen und Drähte zum Schutz von elektrischen und elektronischen Geräten.

Im britischen Patent Nr. 1 104 629 wird ein Sicherungselement beschrieben, das aus einem sehr dünnen Draht besteht, der helixartig um einen versteiften isolierenden Kern gewickelt ist. Der letztere soll den Draht tragen und ein Durchbiegen desselben verhindern sowie

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dem Sicherungselement für die Handhabung Festigkeit verleihen. Der Kern sollte hitzebeständig und ein guter Wärmeisolator sein und eine Verbrennung verhindern. Der Kern sollte weiterhin elektrisch isolieren und dünn sein, damit möglichst keine Wärmeabteilung bzw Ausstrahlung stattfindet. Ein dünner versteifter Kern, der aus einem Faden aus Glasfasermaterial hergestellt worden ist, besitzt die erforderlichen Eigenschaften und der Kern kann ausreichend dünn ausgestaltet werden, so daß die Wärmeableitung im wesentlichen vernachlässigt werden kann. Der dünne Draht wird auf dem dünnen versteiften Kern in mehreren Windungen in engem Abstand gewickelt.

Ein Nachteil dieser Art von Schmelzsicherungselementen, bei denen ein dünner Kern die Windungen eines dünnen Sicherungsschmelzdrahtes trägt, liegt darin, daß ein relativ hoher Widerstand vorliegt aufgrund der großen Anzahl der Windungen des um den Kern gewickelten Drahtes.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde diesen Nachteil zu überwinden oder auf ein Mindestmaß zu reduzieren.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Sicherungselement, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein dünner Metalldraht helixartig mit mehreren bzw. vielen Windungen um einen dünnen biegsamen Kern gewickelt ist, der aus einem elektrisch isolierenden und wärmeisolierenden Faden besteht, wobei die Windungen der Wicklung, die an den entgegengesetzten Enden des Sicherungselementes angeordnet sind, in voneinander getrennten Längsabschnitten kurzgeschlossen sind. Die kurzgeschlossenen Abschnitte des Sicherungselementes sind

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elektrisch miteinander verbunden mittels aktiver Windungen eines Zwischenabschnittes der Wicklung und lediglich diese aktiven Windungen, die aus einer relativ geringen Anzahl bestehen können, bilden den Schmelzsicherungsstreifen bzw. -draht.

Das Sicherungselement nach der Erfindung eignet sich insbesondere zur Herstellung von Verzöge rungs zeit-Si ehe rung en bzw. Verzöge rungs- , zeit-Schmelzeinsätzen, mit denen man niedrige Stromgrößen wie beispielsweise unter 7 Ampere unterbrechen möchte. Der dünne biegsame Kern besteht in üblicher Weise aus einem Faden aus einem Glasfasermaterial und sein Durchmesser ist vorzugsweise nicht größer als 0,77 mm. Der dünne Metalldraht besitzt vorzugsweise einen definierten Schmelzpunkt und einen Durchmesser, der nicht größer ist als 0,38 mm.

Das Sicherungselement kann zwischen zwei elektrisch leitfähigen Klemmen an den entgegengesetzten Enden einer Hülse, eines Einsatzes oder eines Behälters mit den kurzgeschlossenen Abschnitten befestigt werden, die mit den Klemmen verbunden werden. Der Zwischenabschnitt, der aus den aktiven Windungen der Wicklung besteht, wird in etwa in der Mitte zwischen den Klemmen im Mittelteil der Sicherungshülse bzw. Sicherungspatrone angeordnet.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Schmelzsicherungspatrone, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein dünner Metalldraht helixartig in mehreren Windungen um einen dünnen biegsamen Kern gewickelt wird, wobei der Kern aus einem elektrisch isolierenden und wärmeisolierenden Faden besteht, die Windungen von zwei voneinander getrennten Längsabschnitten der Wicklung kurzgeschlossen werden , und das so hergestellte Sicherungselement in

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einer Patrone oder in einem anderen Behälter mit den kurzgeschlossenen Abschnitten mit den Klemmen der Patrone in elektrischen Kontakt gebracht werden. Der Kern kann in einem kontinuierlichen Verfahren hergestellt werden und anschließend in vorbestimmte Längen geschnitten werden. Die Windungen der Längsabschnitte der Wicklung an und neben den entgegengesetzten Enden einer jeden Schnittlänge werden dann kurzgeschlossen, um das Sicherungselement herzustellen.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Sicherungs- bzw. Schmelzsicherungselementes, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein dünner Metalldraht mit mehreren Windungen helixartig um einen dünnen biegsamen Kern gewickelt wird, der aus einem elektrisch isolierenden und wärmeisolierenden Faden besteht, die Windungen in aufeinanderfolgenden Längsabschnitten, die voneinander in bestimmten Abständen entlang der Wicklung angeordnet sind, kurzgeschlossen werden, der umwickelte Kern an Stellen zwischen den Enden der aufeinanderfolgenden Längsabschnitte zerschnitten wird, so daß ein Schmelzsicherungselement erzeugt wird, das kurzgeschlossene Windungen in Abschnitten der Wicklung an den entgegengesetzten Enden des Sicherungselementes sitzt, die elektrisch miteinander verbunden sind mittels einem Zwischenabschnitt aus aktiven Windungen, und das Schmelzsicherungselement in eine Patrone oder in einem anderen Behälter angebracht wird.

Die Windungen der Wicklung können in verschiedenster Weise kurzgeschlossen werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die getrennt angeordneten Lüngsabschnitte der Wicklung nach der Umwicklungsstufe mit einem Überzug aus Lötmittel metallisiert. Jedoch können die Abschnitte auch mit anderen geeigneten Mitteln

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kurzgeschlossen werden.

Die kurzgeschlossenen Abschnitte des Sicherungselementes führen zu einer beträchtlichen Verringerung des elektrischen Widerstandes in einer Schmelzsicherung bzw. in einer Schmelzsicherungsverbindung, in der ein solches Sicherungselement eingebaut worden ist. Die kurzgeschlossenen Abschnitte versteifen ebenfalls das Sicherungselement und dieses kann dadurch besser gehandhabt werden.

Während der dünne Metalldraht bei der herkömmlichen Verfahrensweise auf dem biegsamen Kern in mehreren eng nebeneinander angeordneten Windungen gewickd t wird, ist es ebenfalls möglich, den Draht mit einem isolierenden Überzug zu versehen und ihn so auf den Kern zu wickeln, daß die Windungen kontinuierlich nebeneinander liegen. Die vorliegende Erfindung ist ebenfalls anwendbar bei einer solchen Konstruktion, bei der der isolierende Überzug auf dem Draht in denjenigen Abschnitten der Wicklung leicht zerstört wird, die kurzgeschlossen werden sollen durch die Anwendung von Wärme bzw« Hitze nach Metallisierung dieser Abschnitte, oder durch andere Mittel. Ein isolierter Draht ist von besonderem Vorteil für die Herstellung von Sicherungen für sehr niedrige Stromstärken, die beispielsweise unter 250 mA liegen. Die sehr dünnen Drähte der Sicherung, die bei solchen Stromstärken verwendet werden, neigen dazu, sich nach der Metallisierung im Lötmittel aufzulösen, und ein isolierender Überzug reduziert oder verhindert diese Neigung.

Bevorzugte Ausführungsfornnen der Sicherung nach der Erfindung und des Verfahrens zur Herstellung der Sicherung nach der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung anhand der beiliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert.

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Fig. 1 zeigt in vergrößertem Maßstab ein Stück eines Schmelzsicherungselementmaterial nach der Erfindung.

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch eine Schmelzsicherungspatrone nach der Erfindung.

Aus Fig. 1 ist zu ersehen, daß das Sicherungselementmaterial hergestellt wird, indem ein dünner Metalldraht 1, der einen definierten bzw. begrenzten Schmelzpunkt besitzt und beispielsweise aus einem Kupfer- oder Silberdraht besteht, um einen dünnen biegsamen faserartigen Faden 2 gewickelt wird, der beispielsweise aus einem Glasfaserfaden besteht. Der Draht wird dabei auf dem Kern in mehreren nahe beieinander liegenden Windungen umwickelt. Aufeinanderfolgende Längsabschnitte 3 der Wicklung, die in bestimmten Abständen entlang des Kernes angeordnet sind, werden dann mit einem Lötmittel— überzug metallisiert, so daß die Windungen dieser Abschnitte kurzgeschlossen werden. Die kurzgeschlossenen Abschnitte 3 sind elektrisch untereinander verbunden durch die Zwischenabschnitte 4, die aus aktiven Windungen bestehen und nicht kurzgeschlossen sind. Die Sicherungs— bzw. Schmelzsicherungselemente nach der Erfindung können leicht in einem automatischen Verfahren hergestellt werden.

Das Verhältnis der metallisierten zu den nicht-metallisierten Abschnitten, die Vrtcklungsdichte, bzw der Wicklungsabstand, das Drahtmaterial sowie der Durchmesser des Drahtmaterials und des Kernes können je nach Erfordernis variiert werden, um unterschiedliche Stromwerte und Abschmelz- oder Schmelzeigenschaften des Sicherungselementes zu erhalten.

Das Sicherungselementmaterial wird in die Form der einzelnen Sicherungselemente gebracht, indem das Vaterial an Stellen zwischen den Enden

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von aufeinanderfolgenden metallisierten Abschnitten 3 verschnitten wird, so daß ein Sicherungselement hergestellt wird, das die metallisierten Abschnitte an den entgegengesetzten Enden besitzt und diese wiederum durch die aktiven Windungen eines Zwischenabschnittes 4 miteinander verbunden sind. Das so hergestellte Sicherungselement kann in eine Patrone oder in einem anderen Behälter aus einem nicht leitenden Material angebracht bzw. eingesetzt werden und es wird elektrisch mit Endklemmen verbunden, die als elektrische Klemmen dienen, mit denen die Sicherungsverbindung in einem elektrischen Stromkreis hergestellt wird. Eine solche Sicherungs bzw. Sicherungsverbindungspatrone ist in Fig. 2 dargestellt. Die Sicherung besteht aus einer Glasrohre 6 oder aus einer Röhre aus einem anderen isolierenden Material und besitzt metallische Endkappen 7, die als elektrische Klemmen dienen, um die Sicherung in einem elektrischen Stromkreis einzusetzen. Das Sicherungselement 5 wird in der Röhre angebracht, indem die metallisierten Abschnitte 3 des Sicherungselementes zwischen den Endkappen und den entgegengesetzten Röhrenenden eingesetzt werden. Ein Abdichtungsmaterial 8 wird auf der Innenseite einer jeden Endkappe zwischen den benachbarten Enden der Röhre und der Endwand der Kappe angebracht.

Bei der so hergestellten Sicherung verrichten lediglich relativ wenige Windungen der Wicklungen im Zwischenabschnitt 4 die Funktion aktiven Schmelzens bzw. der aktiven Schmelzsicherung, so daß diese Art der Schmelzsicherung einen beträchtlich niedrigeren elektrischen Widerstand zeigt als die herkömmlichen Sicherungen ähnlicher Bauweise, bei denen ein feiner Metalldraht auf einem biegsamen isolierenden Kern gewickelt ist. Die neuartigen Sicherungen nach der Erfindung besitzen den weiteren Vorteil, daß die metallisierten Abschnitte an jedem Ende des Sicherungselementes das Element zusätzlich versteifen und dadurch wird die Herstellung der Sicherung als solche wesentlich erleichtert.

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Es können ständig weitere Modifikationen des -rfindungsprinzipes durchgeführt werden. Beispielsweise können bei einer anderen Ausführungsform die metallisierten Enden des Sieherungselementes 5 an den mittleren Teilen der Endkappen 7 angelötet werden anstatt zwischen den Kappen und den benachbarten Röhrenenden der Röhre 6 festgeklemmt zu werden.

Patentansprüche:

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Claims

Pat e η t a η s ρ r ü c h e

1. J Schmelzsicherungselement bzw. Schmelzleiter, bei dem ein dünner "Metalldraht helixartig in einer Mehrzahl von Windungen um einen dünnen Kern gewickelt ist, der aus einem elektrisch isolierenden und wärme- bzw. hitzeisolierenden Faden besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (2) biegsam ist und die Windungen der Wicklung in voneinander getrennten Längsabschnitten (3) der Wicklung , die an den entgegengesetzten Enden des Schmelzsicherungselementes angeordnet sind, kurzgeschlossen sind, wobei die kurzgeschlossenen Abschnitte elektrisch miteinander verbunden sind mittels der aktiven Windungen eines Zwischenabschnittes (4) der Wicklung.

2. Schmelzsicherungselennent nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in Abständen zueinander angeordneten Längsabschnitte (3) der Wicklung mit einem Lötmittelüberzug metallisiert sind, um dadurch die Windungen in den Längsabschnitten kurzzuschließen.

3. Schmelzsicherungselement nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dünne Metalldraht (1) einen isolierenden Überzug besitzt und helixartig auf dem Kern gewickelt ist, wobei die Windungen nebeneinander angeordnet sind.

4. Schmelzsicherungselennent nach Ansprüchen 1,2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des dünnen Metalldrahtes nicht größer ist als 0,38 mm (15 thou) und der Durchmesser

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des Kernes nicht größer ist als 0,77 mm (30 thou.).

5. Schmelzeinsatz-Sicherungspatrone, gekennzeichnet durch ein Schmelzsicherungselement nach Ansprüchen 1 bis 4, wobei das Schmelzsicherungselement zwischen den elektrisch leitenden Klemmen an den entgegengesetzten Enden der Patrone angebracht ist, wobei die kurzgeschlossenen Längsabschnitte mit diesen Klemmen in elektrischem Kontakt stehen.

6. Verfahren zur Herstellung einer Sicherung nach Anspruch 5, bei der ein dünner Metalldraht helixartig mit mehreren Windungen um einen dünnen Kern gewickelt ist, der aus einem elektrisch isolierenden und wärmeisolierenden Faden besteht und das so hergestellte Schmelzsicherungselement in einer isolierenden Patrone eingesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der dünne Metalldraht (1) um einen biegsamen Kern (2) gewickelt wird, die Windungen von zwei voneinander getrennten Längsabschnitten (3) der Wicklung kurzgeschlossen werden, und das so hergestellte Schmelzsicherungselement (5) in der Patrone (6) angebracht wird, wobei die Längsabschnitte (3) mit den Klemmen (7) an den entgegengesetzten Enden der Patrone in elektrischen Kontakt gebracht werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht um den Kern gewickelt wird, der umwickelte Kern in vorbestimmte Längen zerschnitten wird, und die Windungen in den Längsabschnitten der Wicklung an und neben den entgegengesetzten Enden einer abgeschnittenen Länge kurzgeschlossen werden, so daß ein Schmelzsicherungselement bzw. ein Schmelzleiter gebildet wird

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8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht um einen Kern gewickelt wird, die Windungen in Längsabschnitten der Wicklung kurzgeschlossen werden, und der umwickelte Kern an. Stellen zwischen den Enden der aufeinanderfolgenden kurzgeschlossenen Längsabschnitte zerschnitten wird, so daß ein Schmelzsicherungselement gebildet wird.

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