EP1387381A1 - Fuse - Google Patents
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- EP1387381A1 EP1387381A1 EP02405674A EP02405674A EP1387381A1 EP 1387381 A1 EP1387381 A1 EP 1387381A1 EP 02405674 A EP02405674 A EP 02405674A EP 02405674 A EP02405674 A EP 02405674A EP 1387381 A1 EP1387381 A1 EP 1387381A1
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- European Patent Office
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- fuse
- die
- winding body
- energy material
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
- H01H85/02—Details
- H01H85/04—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
- H01H85/05—Component parts thereof
- H01H85/165—Casings
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- H01H85/04—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
- H01H85/05—Component parts thereof
- H01H85/18—Casing fillings, e.g. powder
- H01H85/185—Insulating members for supporting fusible elements inside a casing, e.g. for helically wound fusible elements
Definitions
- the invention is based on a fuse according to the preamble of claim 1.
- a fuse contains a winding body on the a fuse element connected in an electrically conductive manner with two power connections is wound from an electrically conductive, fusible material. Further the fuse contains a high energy material which is above a Limit temperature caused by heating the fuse element with a long-lasting overcurrent is determined, the melting of the Fuse element and thus limiting and / or switching off the Overcurrent causes.
- Such a fuse generally contains several series connected Limiting points and is mainly used in medium and high voltage networks used, but can also be used in the low voltage range (10 V to 1 kV) and there loaded with nominal currents up to 10 kA and switch-off currents up to 300 kA become.
- a fuse of the type mentioned at the outset is, for example, in FIGS. 4a and 4b of DE 198 24 851 A1.
- This fuse is a Securing element designed as a wire strip.
- the wire strip is on one axially symmetrically designed electrically insulating winding body wound and carries at regular intervals with a high energy material, such as one Nitro compound from the group of guanides, filled capsules, which in axial guided grooves of the winding body are arranged.
- the two ends of the Strips are each with one of two fuse power connections connected.
- the wound bobbin is in an arc extinguishing agent, such as in particular quartz sand, filled housing.
- the fuse element When a Long-lasting overcurrent of low strength, the fuse element is heated and thus the high-energy material is heated to ignition temperature. At the When the ignition temperature is reached, the high-energy material is activated and that overcurrent fuse element melted.
- the Arcing is limited by the extinguishing agent suppressed and the overcurrent is finally interrupted.
- This fuse is used to melt the fuse element Explosive-filled encapsulation requires and will also encapsulate also still fixed on the securing element. This increases the cost of manufacturing the Fuse not only considerably, but also enables thermal contact between the fuse element and the high-energy material only via the encapsulation. On to reach the ignition temperature and thus timely ignition of the The high heat flow required for high-energy material is thus made more difficult. The The fuse element will therefore go beyond the set ignition temperature heat to ignite the high energy material. In general, therefore this fuse with a longer pre-ignition time, which means the quality of the Tripping characteristic of the fuse is reduced.
- the object of the invention is as set out in the claims to create a backup of the type mentioned in the beginning, which in economically in a process suitable for mass production and can be produced with any trigger characteristic.
- a die made of electrically insulating material is held on the winding body with at least one cavity extending in the winding direction and the cavity is filled with high-energy material and covered by the fuse element in such a way that the high-energy material and the fuse element are thermally contacted with one another under pressure.
- the winding body contains at least two matrices made of electrically insulating material, each with at least one cavity extending in the winding direction, and the cavity of each of the matrices is filled with high-energy material and covered by the securing element in such a way that high-energy material and securing element are thermally interconnected under pressure are contacted.
- the fuse according to the invention as an independent basic component, depending on the embodiment, has either at least one die filled with high-energy material or at least two dies filled with high-energy material, the manufacture of the fuse can be made considerably easier.
- the matrices can be produced completely independently of the time and place of the manufacturing process of the fuse according to the invention, for example by a supplier experienced in handling explosive substances.
- the amount of high-energy material can be dosed very precisely and, with low consumption of expensive high-energy material, matrices with a matching design and physical properties can be achieved within narrow tolerance ranges. Since the high-energy material is present in solvent-free form in these matrices, the matrices can be transported, stored and further processed without risk.
- suitable matrices can then be selected from pre-fabricated matrices with predetermined dimensions and properties.
- the manufacture of the desired fuse can then be carried out separately from the explosive processor in steps which are easy to handle in terms of production technology, such as fastening, plugging together, winding and contacting.
- the die is made of insulating material ensures that that high-energy material with conductive components can be used. Barriers between the cavity and one or more additional cavities cause cross insulation of fuse elements and prevent a short circuit between these elements.
- the matrix has a fitting accuracy in the range of approx. 0.5 mm has that when filled with a liquid high energy material a subsequent drying process keeps the high-energy material dimensionally stable survives that when exposed to arcing no conductive material, such as soot arises, and that after breaking the arc one of the system voltage the insulation section corresponding to the fuse is constructed.
- a technically and dielectrically advantageous embodiment of the Fuse according to the invention is characterized in that the winding body is formed substantially axially symmetrical and a cylindrical core has with attached, guided in the radial direction ribs, and that two consecutive ribs in the circumferential direction delimit a groove, in which the die with a radially outward facing surface into which the Cavity opens, is inserted. Because of this training at Manufacture of the fuse largely free of air gaps and voids in the dies Winding bodies are used. Unwanted for dielectric reasons This practically avoids air gaps and cavities.
- the sides of the die lying on the flanks of the groove in the area of the cavity each have one of the leadership of the fuse element serving Wall recess on. That applied to the winding body by winding
- the securing element is therefore held very precisely on the winding body, which ensures safe operation of the fuse.
- the fuse generally has a housing receiving the die.
- a housing receiving the die.
- Such a housing can be saved if the die on the Securing element-holding winding body is applied.
- this can be achieved in that at least two each as a segment one Cladding matrices are pushed onto the winding body, such that high energy material and fuse element under pressure thermally are contacted with each other.
- this can also be achieved the matrix is formed by an elastically deformable band, which contains cavities filled with high-energy material and, if necessary, with Pre-tension is wound on the winding body holding the securing element, such that high energy material and fuse element under pressure thermally are contacted with each other.
- Embodiment of the fuse according to the invention in which an additional Winding body can be saved, is characterized in that it is a has segmented winding bodies and at least two matrices made of electrically insulating material contains at least one in each Direction of cavity extending, and that the cavity with each of the matrices High-energy material is filled and covered by the fuse element, such that high energy material and fuse element under pressure thermally are contacted with each other.
- the matrix material of the fuse according to the invention is elastically deformable. Possibly formed during the manufacture of the fuse, undesirable air gaps and cavities can now occur for dielectric reasons can be avoided particularly easily by elastic deformation of the die. Such gaps and voids could result in critical situations that an arc forming when the current is limited does not form along the Fuse element spreads out, but along an air-insulating interface and thus leads to a short circuit between parallel fuse elements.
- this requirement can be met by connecting the Matrix with the winding body by means of a cement, a ceramic mass or Adhesives, such as those based on silicone, must be met. But they have to geometrical parameters of winding body and die extremely small Show tolerances.
- elastically deformable material are produced in the manufacture of gaps and cavities by elastic deformation of the Matrix filled out. The manufacturing tolerances can be much larger.
- the matrix material preferably contains a crosslinked silicone polymer or a mixture of crosslinked silicone polymers, in which a filler based on a mineral compound or a mixture of several mineral compounds is embedded in powder form.
- a filler based on a mineral compound or a mixture of several mineral compounds is embedded in powder form.
- the proportion of the filler in the silicone polymer is in the range from 5% by weight to 95% by weight, preferably in the range from 40% by weight to 85% by weight, and in particular in the range from 60% by weight.
- the filler has an average particle size in the range from 0.1 to 500 ⁇ m, preferably in the range from 10 to 250 ⁇ m and especially in the range from 20 up to 150 microns, preferably in the range from 30 to 130 microns, or in the range from 0.1 to 50 microns, preferably in the range from 0.5 microns to 10 microns, the matrix material also has arc-suppressing properties when a suitable filler is selected.
- the filler is metal oxide, preferably aluminum and / or titanium oxide, glasses, mica, ceramic particles, boric acid, metal hydroxides, preferably aluminum hydroxide and / or magnesium hydroxide, and / or mineral substances containing water of hydration, preferably based on aluminum and / or magnesium oxide and / or magnesium carbonate are used, an arc extinguishing medium desired for a safe operation of the fuse is achieved.
- An additional extinguishing agent such as typically sand, which thermally contacts the securing element in addition to the matrix material, is then generally no longer required.
- another insulating material can also be used as the matrix material, such as ceramic, glass, oxide compacts [Al 2 O 3 , Al (OH) 3 , MgO, Mg (OH) 2 ], concrete or polymers.
- An improvement in the tripping characteristic of the fuse, especially the Ignition behavior, can be achieved by the Side of the die facing away from high-energy material with one material is coated, which compared with the high energy and the Matrix material has a low thermal conductivity and which at the same time should be electrically insulating and resistant to arcing.
- FIGS. 1, 7, 8 and 9 are each part of one with Resilient nominal voltages from the medium or high voltage range Fuse.
- the active part is generally not one in the figures housing shown and has a current-carrying, fusible flat wire manufactured, parallel-wound fuse elements 1 (only shown in Fig.1), which is designed to be axially symmetrical Coil 2 are wound.
- Fig.1 one winding each of the fuse elements 1 and of these Fuse elements only one shown as flat wire.
- Beginning and end of Fuse elements are each with a power connection 3 or 4 of the fuse connected. Instead of several fuse elements 1 wound in parallel, can if necessary, only a single securing element can also be provided.
- the winding body 2 has a star-shaped profile and contains one cylindrical core 5 with attached, guided in the radial direction Ribs 6. Two successive ribs in the circumferential direction delimit one Groove 7. A die 8 is inserted into this groove.
- the die 8 is from one elastically deformable insulating material with arc extinguishing properties formed, such as one described in EP 1 162 640 A1 filler-filled silicone polymer (filler, for example 80 percent by weight quartz, based on the insulating material), and radially with a cover surface 9 Outside. Cavities 10 guided in the winding direction open into this cover surface 9 of approximately trapezoidal cross-section, each with High energy material 11 filled and each by a portion of a turn one of the securing elements 1 are covered. Are in the coverage area High energy material 11 and fuse element 1 under pressure thermally contacted each other.
- the high energy material does its job at a relatively low temperature to release so much energy from typically 180 to 240 ° C that it is a metal high electrical conductivity, such as silver, copper or aluminum Fuse element 1 melts.
- a suitable high energy material is for example a stabilized nitro compound from the group of guanides.
- the structure of the die 8 is shown in Figures 2 to 4.
- the matrix can be seen to have two long sides 12 and 13. After installation of the die 8 in the groove 7, these two sides bear against the flanks of the groove 7 which are guided in the manner of trapezoidal legs. In the direction of the trapezoidal legs, the sides have a length d 5 .
- the distance d 1 between two cavities in the axial direction depends on the minimum still permissible distance between two adjacent securing elements 1.
- the dimensions of the securing element 1 determine the width d 2 of the cavity 10 and the height d 3 of two in the area of each cavity 10 on the two sides 12 , 13 provided wall recess 14 or 15. The securing element is aligned and held in these wall recesses.
- each side 12 or 13 of the die which extends between the wall recess 14 or 15 and the rounded base of the groove 7, is greater than the depth of the ribs 6. Sufficient contact pressure of the securing element against the high-energy material is thus achieved when the winding body 2 is wound.
- the required amount of high-energy material is determined by the depth d 4 of the cavity 10.
- the shape of the winding body, in particular the shape and number of the ribs 6 and the diameter of the cylindrical core 5 are predetermined by the specified electrical nominal values of the fuse, for example the nominal voltage.
- the formation of the matrix 8 from silicone ensures that even then, if the geometric dimensions of starting components for the Manufacturing the fuse, such as winding body 2 and die 8, within a very large Tolerance ranges lie easily due to elastic deformation void-free active part can be formed.
- a base surface 16 of the die lying on the rounded bottom of the groove 7 8 - as can be seen from Fig.1 - is also rounded.
- the bottom of the groove 7 should then be be expediently designed for dielectric reasons. How out 6 can be seen, the top surface 9 can be rounded, in particular concave be curved, formed.
- Between the high energy material 11 and the Securing element 1 is a particularly good positive fit and when winding so that a particularly good thermal contact is achieved.
- the winding body 2 not yet wound with the securing element 1 and is the winding body 2 segmented.
- Each of six segments of the winding body 1 is from a die 8 is formed in which the cavities filled with high-energy material 11 10 are molded. There are successive cavities 10 in the circumferential direction separated from each other by insulating partitions 17.
- the individual matrices first be filled individually with liquid high-energy material without the liquid high-energy material can run away. After drying the High energy material, the individual matrices 8 to form Winding body 2 assembled and the winding body 2 with the Securing element 1 wound in such a way that high-energy material and Fuse element are thermally contacted with each other under pressure.
- the high-energy material is then in thermal contact with the securing element 1, which cannot be seen from FIG. 1, the active part surrounding fuse housing can then generally be omitted because the The outer surface of the active part is then no longer the securing element or contains several possibly provided securing elements, but from Insulating material, such as in particular a weatherproof filler-filled silicone, is formed becomes.
- the die is applied to the Winding body through a matrix formed by an elastically deformable band 8 reached, the tape on one of its two sides with the Contains high energy material 11 filled cavities 10.
- This band is with Preload on the winding body 2 holding the securing element in such a way that wrapped high energy material 11 and fuse element under pressure are thermally contacted. In this embodiment, too there is no separate fuse housing.
- an im general powdery extinguishing agent such as sand.
- This Extinguishing media should be all that may still be present in the fuse Fill in cavities and exposed surfaces of the securing element 1 contact thermally.
- the Extinguishing agent covers the exposed surfaces of the securing element 1. As a result, arcing occurs quickly when limiting overcurrents deleted. By filling all cavities with extinguishing agent, the dielectric Backup properties improved.
- an improvement in the ignition behavior of the High energy material 11 and thus an improvement in the tripping characteristic can be achieved in that the side facing away from the high energy material Die 8 with one compared to the high energy and die material a low thermal conductivity material is coated.
- This The material should be electrically insulating and resistant to arcing at the same time.
- a the corresponding effect can also be achieved by applying the material to the High energy material facing surface of the fuse element 1 reached become.
Landscapes
- Fuses (AREA)
Abstract
Description
Bei der Erfindung wird ausgegangen von einer Sicherung nach dem Oberbegriff
von Patentanspruch 1. Eine solche Sicherung enthält einen Wickelkörper, auf den
ein mit zwei Stromanschlüssen elektrisch leitend verbundenes Sicherungselement
aus einem elektrisch leitenden, schmelzbaren Material aufgewickelt ist. Ferner
enthält die Sicherung ein Hochenergiematerial, welches oberhalb einer
Grenztemperatur, die durch Aufheizen des Sicherungselementes mit einem
langandauernden Überstrom bestimmt ist, das Aufschmelzen des
Sicherungselements und damit ein Begrenzen und/oder Abschalten des
Überstroms bewirkt.The invention is based on a fuse according to the preamble
of
Eine derartige Sicherung enthält im allgemeinen mehrere in Serie geschaltete Begrenzungsstellen und wird überwiegend in Mittel- und Hochspannungsnetzen eingesetzt, kann aber auch im Niederspannungsbereich (10 V bis 1 kV) verwendet und dort mit Nennströmen bis 10 kA und Abschaltströmen bis 300 kA belastet werden.Such a fuse generally contains several series connected Limiting points and is mainly used in medium and high voltage networks used, but can also be used in the low voltage range (10 V to 1 kV) and there loaded with nominal currents up to 10 kA and switch-off currents up to 300 kA become.
Eine Sicherung der eingangs genannten Art ist beispielsweise in den Figuren 4a und 4b von DE 198 24 851 A1 beschrieben. Bei dieser Sicherung ist ein Sicherungselement als Drahtstreifen ausgeführt. Der Drahtstreifen ist auf einen axialsymmetrisch ausgeführten elektrisch isolierenden Wickelkörper aufgewickelt und trägt in regelmässigen Abständen mit einem Hochenergiematerial, etwa einer Nitroverbindung aus der Gruppe der Guanide, gefüllte Kapseln, welche in axial geführten Nuten des Wickelkörpers angeordnet sind. Die beiden Enden des Streifens sind jeweils mit einem von zwei Stromanschlüssen der Sicherung verbunden. Der bewickelte Wickelkörper ist in einem mit Lichtbogenlöschmittel, wie insbesondere Quarzsand, gefüllten Gehäuse untergebracht. Beim Auftreten eines langandauernden Überstroms geringer Stärke wird das Sicherungselement erwärmt und damit das Hochenergiematerial auf Zündtemperatur aufgeheizt. Beim Erreichen der Zündtemperatur wird das Hochenergiematerial aktiviert und das überstromführende Sicherungselement aufgeschmolzen. Hierbei wird der Überstrom begrenzt, werden auftretende Lichtbögen durch das Löschmittel unterdrückt und wird der Überstrom so schliesslich unterbrochen.A fuse of the type mentioned at the outset is, for example, in FIGS. 4a and 4b of DE 198 24 851 A1. With this fuse is a Securing element designed as a wire strip. The wire strip is on one axially symmetrically designed electrically insulating winding body wound and carries at regular intervals with a high energy material, such as one Nitro compound from the group of guanides, filled capsules, which in axial guided grooves of the winding body are arranged. The two ends of the Strips are each with one of two fuse power connections connected. The wound bobbin is in an arc extinguishing agent, such as in particular quartz sand, filled housing. When a Long-lasting overcurrent of low strength, the fuse element is heated and thus the high-energy material is heated to ignition temperature. At the When the ignition temperature is reached, the high-energy material is activated and that overcurrent fuse element melted. Here, the Arcing is limited by the extinguishing agent suppressed and the overcurrent is finally interrupted.
Bei dieser Sicherung wird zum Aufschmelzen des Sicherungselements eine mit Explosivstoff gefüllte Kapselung benötigt und wird darüber hinaus diese Kapselung zudem noch auf dem Sicherungselement fixiert. Dies verteuert die Herstellung der Sicherung nicht nur beträchtlich, sondern ermöglich thermischen Kontakt zwischen dem Sicherungselement und dem Hochenergiematerial nur über die Kapselung. Ein zum Erreichen der Zündtemperatur und damit zum rechtzeitigen Zünden des Hochenergiematerials erforderlicher grosser Wärmefluss ist so erschwert. Das Sicherungselement wird sich daher über die eingestellte Zündtemperatur hinaus erhitzen, um das Hochenergiematerial zu zünden. Im allgemeinen ist daher bei dieser Sicherung mit einer längeren Vorzündzeit zu rechnen, wodurch die Güte der Auslösecharakteristik der Sicherung reduziert wird.This fuse is used to melt the fuse element Explosive-filled encapsulation requires and will also encapsulate also still fixed on the securing element. This increases the cost of manufacturing the Fuse not only considerably, but also enables thermal contact between the fuse element and the high-energy material only via the encapsulation. On to reach the ignition temperature and thus timely ignition of the The high heat flow required for high-energy material is thus made more difficult. The The fuse element will therefore go beyond the set ignition temperature heat to ignite the high energy material. In general, therefore this fuse with a longer pre-ignition time, which means the quality of the Tripping characteristic of the fuse is reduced.
Um das Problem eines grossen Wärmeflusses zu lösen, wurden bisher zwei Lösungen vorgeschlagen. Das in Form einer gelartigen Flüssigkeit vorliegende Hochenergiematerial wird entweder direkt auf das Sicherungselement aufgestrichen oder aber das Sicherungselement wird in das Hochenergiematerial getaucht. Anschliessend wird Lösungsmittel aus dem Hochenergiematerial verdunstet. Hierzu wird das mit dem Hochenergiematerial versehene Sicherungselement in einem Wärmeschrank bei Temperaturen von typischerweise 80°C über einen Zeitraum von mindestens 24 h getrocknet. Die Dicke der sich hierbei bildenden Schicht von getrocknetem Hochenergiematerial ist jedoch nur schwer zu kontrollieren, so dass häufig mehr Hochenergiematerial als notwendig aufgetragen wird. Aus Kostengründen und aus sicherheitstechnischen Gründen sind diese Lösungen jedoch für eine wirtschaftliche Massenfertigung nicht zu empfehlen. Dies vor allem deswegen, da der Herstellprozess langwierig ist, und da grosse Mengen an Hochenergiematerial in verflüssigtem Zustand benötigt werden. Das Hochenergiematerial kann im getrockneten Zustand zwar völlig gefahrlos verarbeitet werden. Im verflüssigten Zustand besteht wegen des Lösungsmittels hingegen ein grosses Gefahrenpotential, das nur mit aufwendigen Sicherheitsmassnahmen wirksam kontrolliert werden kann.To solve the problem of a large heat flow, two have so far Solutions suggested. The one in the form of a gel-like liquid High energy material is either directly on the fuse element brushed or the fuse element is in the high energy material dipped. Then the high-energy material becomes solvent evaporates. For this, the one provided with the high-energy material Fuse element in a heating cabinet at temperatures of typically Dried 80 ° C over a period of at least 24 h. The thickness of yourself However, the layer of dried high-energy material that forms is only difficult to control, so often more high energy material than necessary is applied. For cost reasons and for safety reasons However, these solutions are not suitable for economical mass production recommend. This is mainly because the manufacturing process is lengthy and there large amounts of high-energy material in the liquefied state are required. The dried high-energy material can be completely safe are processed. In the liquefied state because of the solvent on the other hand, there is a great potential for danger, which can only be achieved with complex Security measures can be controlled effectively.
Der Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen angegeben ist, liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche in wirtschaftlicher Weise in einem für eine Massenfertigung geeigneten Verfahren und mit einer beliebigen Auslösecharakteristik hergestellt werden kann.The object of the invention is as set out in the claims to create a backup of the type mentioned in the beginning, which in economically in a process suitable for mass production and can be produced with any trigger characteristic.
Bei der erfindungsgemässen Sicherung ist am Wickelkörper eine Matrize aus
elektrisch isolierendem Material gehalten mit mindestens einer in Wicklungsrichtung
erstreckten Kavität und ist die Kavität mit Hochenergiematerial aufgefüllt und vom
Sicherungselement bedeckt und zwar derart, dass das Hochenergiematerial und
das Sicherungselement unter Druck thermisch miteinander kontaktiert sind.
Alternativ enthält bei der erfindungsgemässen Sicherung der Wickelkörper
mindestens zwei Matrizen aus elektrisch isolierendem Material mit jeweils
mindestens einer in Wicklungsrichtung erstreckten Kavität, und ist die Kavität jeder
der Matrizen mit Hochenergiematerial aufgefüllt und vom Sicherungselement
bedeckt und zwar derart, dass Hochenergiematerial und Sicherungselement unter
Druck thermisch miteinander kontaktiert sind. Hierdurch resultieren folgende
Vorteile:
Da die erfindungsgemässe Sicherung als eigenständige Basiskomponente je nach
Ausführungsform entweder mindestens eine mit Hochenergiematerial befüllte
Matrize oder mindestens zwei mit Hochenergiematerial befüllte Matrizen aufweist,
kann die Fertigung der Sicherung ganz wesentlich erleichtert werden. Zum einen
können die Matrizen zeitlich und örtlich vollkommen unabhängig vom
Fertigungsprozess der erfindungsgemässen Sicherung, beispielsweise bei einem
im Umgang mit explosiven Stoffen erfahrenen Zulieferer, hergestellt werden.
Hierbei kann die Menge an Hochenergiematerial sehr genau dosiert werden und es
können so bei geringem Verbrauch an teurem Hochenergiematerial innerhalb enger
Toleranzbereiche Matrizen mit übereinstimmendem Design und
übereinstimmenden physikalischen Eigenschaften erreicht werden. Da in diesen
Matrizen das Hochenergiematerial in lösungsmittelfreier Form vorliegt, können die
Matrizen gefahrenfrei transportiert, gelagert und weiterverarbeitet werden. Bei der
Fertigung einer erfindungsgemässen Sicherung mit einer vom Anwender der
Sicherung vorgegebenen Spezifikation, können dann aus vorgefertigten Matrizen
mit vorbestimmten Abmessungen und Eigenschaften geeignete Matrizen
ausgewählt werden. Die Fertigung der erwünschten Sicherung kann dann losgelöst
vom Explosivstoffverarbeiter in fertigungstechnisch leicht zu handhabenden
Schritten, wie Befestigen, Zusammenstecken, Bewickeln und Kontaktieren,
durchgeführt werden.In the fuse according to the invention, a die made of electrically insulating material is held on the winding body with at least one cavity extending in the winding direction and the cavity is filled with high-energy material and covered by the fuse element in such a way that the high-energy material and the fuse element are thermally contacted with one another under pressure. Alternatively, in the securing according to the invention, the winding body contains at least two matrices made of electrically insulating material, each with at least one cavity extending in the winding direction, and the cavity of each of the matrices is filled with high-energy material and covered by the securing element in such a way that high-energy material and securing element are thermally interconnected under pressure are contacted. This has the following advantages:
Since the fuse according to the invention, as an independent basic component, depending on the embodiment, has either at least one die filled with high-energy material or at least two dies filled with high-energy material, the manufacture of the fuse can be made considerably easier. On the one hand, the matrices can be produced completely independently of the time and place of the manufacturing process of the fuse according to the invention, for example by a supplier experienced in handling explosive substances. Here, the amount of high-energy material can be dosed very precisely and, with low consumption of expensive high-energy material, matrices with a matching design and physical properties can be achieved within narrow tolerance ranges. Since the high-energy material is present in solvent-free form in these matrices, the matrices can be transported, stored and further processed without risk. When manufacturing a fuse according to the invention with a specification specified by the user of the fuse, suitable matrices can then be selected from pre-fabricated matrices with predetermined dimensions and properties. The manufacture of the desired fuse can then be carried out separately from the explosive processor in steps which are easy to handle in terms of production technology, such as fastening, plugging together, winding and contacting.
Dadurch, dass die Matrize aus isolierendem Material besteht, ist gewährleistet, dass Hochenergiematerial mit leitfähigen Bestandteilen eingesetzt werden kann. Barrieren zwischen der Kavität und einer oder mehrerer weiterer Kavitäten bewirken eine Querisolierung von parallel geführten Sicherungselementen und verhindern so einen Kurzschluss zwischen diesen Elementen. Aus Gründen einer ausreichend guten Betriebssicherheit der erfindungsgemässen Sicherung sollte jedoch beachtet werden, dass die Matrize eine Passgenauigkeit im Bereich von ca. 0,5 mm aufweist, dass sie beim Befüllen mit einem flüssigen Hochenergiematerial einen nachfolgenden Trocknungsprozess das Hochenergiematerials formstabil übersteht, dass bei Lichtbogeneinwirkung kein leitfähiges Material, wie etwa Russ entsteht, und dass nach Unterbrechung des Lichtbogens eine der Systemspannung der Sicherung entsprechende Isolierstrecke aufgebaut ist.The fact that the die is made of insulating material ensures that that high-energy material with conductive components can be used. Barriers between the cavity and one or more additional cavities cause cross insulation of fuse elements and prevent a short circuit between these elements. For the sake of one sufficiently good operational reliability of the fuse according to the invention should However, it should be noted that the matrix has a fitting accuracy in the range of approx. 0.5 mm has that when filled with a liquid high energy material a subsequent drying process keeps the high-energy material dimensionally stable survives that when exposed to arcing no conductive material, such as soot arises, and that after breaking the arc one of the system voltage the insulation section corresponding to the fuse is constructed.
Eine fertigungstechnisch und dielektrisch vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemässen Sicherung zeichnet sich dadurch aus, dass der Wickelkörper im wesentlichen axialsymmetrisch ausgebildet ist und einen zylinderförmigen Kern aufweist mit daran angesetzten, in radialer Richtung geführten Rippen, und dass zwei in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende Rippen eine Nut begrenzen, in welche die Matrize mit einer radial nach aussen weisenden Fläche, in die die Kavität einmündet, eingesetzt ist. Aufgrund dieser Ausbildung können bei der Fertigung der Sicherung die Matrizen weitgehend luftspalt- und hohlraumfrei in den Wickelkörper eingesetzt werden. Aus dielektrischen Gründen unerwünschte Luftspalte und Hohlräume werden so praktisch vermieden.A technically and dielectrically advantageous embodiment of the Fuse according to the invention is characterized in that the winding body is formed substantially axially symmetrical and a cylindrical core has with attached, guided in the radial direction ribs, and that two consecutive ribs in the circumferential direction delimit a groove, in which the die with a radially outward facing surface into which the Cavity opens, is inserted. Because of this training at Manufacture of the fuse largely free of air gaps and voids in the dies Winding bodies are used. Unwanted for dielectric reasons This practically avoids air gaps and cavities.
Die an den Flanken der Nut anliegenden Seiten der Matrize im Bereich der Kavität weisen jeweils eine der Führung des Sicherungselements dienende Wandausnehmung auf. Das durch Wickeln auf den Wickelkörper aufgebrachte Sicherungselement ist daher äusserst präzise auf dem Wickelkörper gehalten, wodurch ein sicherer Betrieb der Sicherung gewährleistet ist.The sides of the die lying on the flanks of the groove in the area of the cavity each have one of the leadership of the fuse element serving Wall recess on. That applied to the winding body by winding The securing element is therefore held very precisely on the winding body, which ensures safe operation of the fuse.
Es empfiehlt sich, die zwischen der Wandausnehmung und dem Grund der Nut erstreckte Länge jeder Seite der Matrize grösser als die Tiefe der Rippen zu bemessen, da so beim Ablegen des Sicherungselementes während des Wickelns ein erwünscht grosser Anpressdruck zwischen dem Sicherungselement und dem in der Kavität vorgesehenen Hochenergiematerial erreicht wird. Ein über das gesamte Hochenergiematerial gleichmässig gross wirkender Anpressdruck stellt sich ein, wenn die radial nach aussen weisende Fläche der Matrize konkav gekrümmt ausgebildet ist.It is recommended that between the wall recess and the bottom of the groove length of each side of the die is greater than the depth of the ribs dimensioned, because when the securing element is put down during winding a desired large contact pressure between the securing element and the in the high-energy material provided in the cavity is reached. One over the entire High-energy material with a uniformly large contact pressure if the radially outward-facing surface of the die is concavely curved is trained.
Die Sicherung weist im allgemeinen ein die Matrize aufnehmendes Gehäuse auf. Ein solches Gehäuse kann eingespart werden, wenn die Matrize auf den das Sicherungselement haltenden Wickelkörper aufgebracht ist. Dies kann zum einen dadurch erreicht werden, dass mindestens zwei jeweils als Segment einer Umhüllung ausgeführte Matrizen auf den Wickelkörper aufgeschoben sind, derart, dass Hochenergiematerial und Sicherungselement unter Druck thermisch miteinander kontaktiert sind. Zum anderen kann dies aber auch dadurch erreicht werden, dass die Matrize von einem elastisch verformbaren Band gebildet ist, welches mit Hochenergiematerial gefüllte Kavitäten enthält und gebenenfalls mit Vorspannung auf den das Sicherungselement haltenden Wickelkörper gewickelt ist, derart, dass Hochenergiematerial und Sicherungselement unter Druck thermisch miteinander kontaktiert sind.The fuse generally has a housing receiving the die. Such a housing can be saved if the die on the Securing element-holding winding body is applied. On the one hand, this can can be achieved in that at least two each as a segment one Cladding matrices are pushed onto the winding body, such that high energy material and fuse element under pressure thermally are contacted with each other. On the other hand, this can also be achieved the matrix is formed by an elastically deformable band, which contains cavities filled with high-energy material and, if necessary, with Pre-tension is wound on the winding body holding the securing element, such that high energy material and fuse element under pressure thermally are contacted with each other.
Eine zur Lösung bestimmter Strombegrenzungsaufgaben günstige Ausführungsform der erfindungsgemässen Sicherung, bei der ein zusätzlicher Wickelkörper eingespart werden kann, ist dadurch gekennzeichnet, dass sie einen segmentiert ausgebildeten Wickelkörper aufweist und mindestens zwei Matrizen aus elektrisch isolierendem Material enthält mit jeweils mindestens einer in Wicklungsrichtung erstreckten Kavität, und dass die Kavität jeder der Matrizen mit Hochenergiematerial aufgefüllt ist und vom Sicherungselement bedeckt ist, derart, dass Hochenergiematerial und Sicherungselement unter Druck thermisch miteinander kontaktiert sind. A cheap solution for certain current limiting tasks Embodiment of the fuse according to the invention, in which an additional Winding body can be saved, is characterized in that it is a has segmented winding bodies and at least two matrices made of electrically insulating material contains at least one in each Direction of cavity extending, and that the cavity with each of the matrices High-energy material is filled and covered by the fuse element, such that high energy material and fuse element under pressure thermally are contacted with each other.
Es empfiehlt sich, dass das Matrizenmaterial der erfindungsgemässen Sicherung elastisch verformbar ist. Möglicherweise bei der Fertigung der Sicherung gebildete, aus dielektrischen Gründen unerwünschte Luftspalte und Hohlräume können nun besonders leicht durch elastische Verformung der Matrize vermieden werden. Solche Spalte und Hohlräume könnten bei kritischen Situationen dazu führen, dass sich ein beim Strombegrenzen bildender Lichtbogen nicht entlang dem Sicherungselement ausbreitet, sondern entlang einer Luft-lsolierstoff-Grenzfläche und so zum Kurzschluss zwischen parallel geführten Sicherungselementen führt. Bei einer Matrize aus Keramik kann diese Forderung durch das Verbinden der Matrize mit dem Wickelkörper mittels eines Kitts, einer Keramikmasse oder eines Klebstoffs, etwa auf der Basis Silikon, erfüllt werden. Dabei müssen aber die geometrischen Parameter von Wickelkörper und Matrize äusserst geringe Toleranzen aufweisen. Bei der Verwendung von elastisch verformbarem Material werden bei der Fertigung Spalte und Hohlräume durch elastische Verformung der Matrize ausgefüllt. Die Fertigungstoleranzen können so wesentlich grösser sein.It is recommended that the matrix material of the fuse according to the invention is elastically deformable. Possibly formed during the manufacture of the fuse, undesirable air gaps and cavities can now occur for dielectric reasons can be avoided particularly easily by elastic deformation of the die. Such gaps and voids could result in critical situations that an arc forming when the current is limited does not form along the Fuse element spreads out, but along an air-insulating interface and thus leads to a short circuit between parallel fuse elements. In the case of a ceramic matrix, this requirement can be met by connecting the Matrix with the winding body by means of a cement, a ceramic mass or Adhesives, such as those based on silicone, must be met. But they have to geometrical parameters of winding body and die extremely small Show tolerances. When using elastically deformable material are produced in the manufacture of gaps and cavities by elastic deformation of the Matrix filled out. The manufacturing tolerances can be much larger.
Vorzugsweise enthält das Matrizenmaterial ein vernetztes Silikonpolymer oder ein Gemisch vernetzter Silikonpolymere, in welches ein Füllstoff auf der Basis einer mineralischen Verbindung oder eines Gemisches mehrerer mineralischer Verbindungen in pulvriger Form eingebettet ist. Insbesondere dann, wenn der Anteil des Füllstoffs im Silikonpolymer im Bereich von 5 Gew.-% bis 95 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 40 Gew.-% bis 85 Gew.-%, und insbesondere im Bereich von 60 Gew.-% bis 80 Gew.-%, berechnet auf das Gesamtgewicht von Füllstoff und Polymer, liegt, und der Füllstoff eine durchschnittliche Partikelgrösse im Bereich von 0,1 bis 500 µm, vorzugsweise im Bereich von 10 bis 250 µm aufweist und speziell im Bereich von 20 bis 150 µm, vorzugsweise im Bereich von 30 bis 130 µm, oder im Bereich von 0,1 bis 50 µm, vorzugsweise im Bereich von 0,5 µm bis 10 µm aufweist, weist das Matrizenmaterial bei Wahl eines geeigneten Füllstoffs zugleich lichtbogenunterdrückende Eigenschaften auf. Insbesondere dann, wenn als Füllstoff Metalloxid, vorzugsweise Aluminium- und/oder Titanoxid, Gläser, Glimmer, Keramik-Partikel, Borsäure, Metallhydroxide, vorzugsweise Aluminiumhydroxid und/oder Magnesiumhydroxid, und/oder Hydratwasser enthaltende mineralische Stoffe, vorzugsweise auf der Basis von Aluminiumund/oder Magnesiumoxid und/oder Magnesiumcarbonat, verwendet werden, wird so ein für einen sicheren Betrieb der Sicherung erwünschtes Lichtbogenlöschmedium erreicht. Ein neben dem Matrizenmaterial das Sicherungselement thermisch kontaktierendes, zusätzliches Löschmittel, wie typischerweise Sand, ist dann im allgemeinen nicht mehr erforderlich. Alternativ kann als Matrizenmaterial aber auch ein anderer isolierender Werkstoff eingesetzt werden, wie etwa Keramik, Glas, Oxidpresslinge [Al2O3, Al(OH)3, MgO, Mg(OH)2], Beton oder Polymere.The matrix material preferably contains a crosslinked silicone polymer or a mixture of crosslinked silicone polymers, in which a filler based on a mineral compound or a mixture of several mineral compounds is embedded in powder form. Particularly when the proportion of the filler in the silicone polymer is in the range from 5% by weight to 95% by weight, preferably in the range from 40% by weight to 85% by weight, and in particular in the range from 60% by weight. % to 80% by weight, calculated on the total weight of filler and polymer, and the filler has an average particle size in the range from 0.1 to 500 μm, preferably in the range from 10 to 250 μm and especially in the range from 20 up to 150 microns, preferably in the range from 30 to 130 microns, or in the range from 0.1 to 50 microns, preferably in the range from 0.5 microns to 10 microns, the matrix material also has arc-suppressing properties when a suitable filler is selected. In particular, if the filler is metal oxide, preferably aluminum and / or titanium oxide, glasses, mica, ceramic particles, boric acid, metal hydroxides, preferably aluminum hydroxide and / or magnesium hydroxide, and / or mineral substances containing water of hydration, preferably based on aluminum and / or magnesium oxide and / or magnesium carbonate are used, an arc extinguishing medium desired for a safe operation of the fuse is achieved. An additional extinguishing agent, such as typically sand, which thermally contacts the securing element in addition to the matrix material, is then generally no longer required. Alternatively, another insulating material can also be used as the matrix material, such as ceramic, glass, oxide compacts [Al 2 O 3 , Al (OH) 3 , MgO, Mg (OH) 2 ], concrete or polymers.
Eine Verbesserung der Auslösecharakteristik der Sicherung, insbesondere des Anzündverhaltens, kann dadurch erreicht werden, dass die vom Hochenergiematerial abgewandte Seite der Matrize mit einem Werkstoff beschichtet ist, welcher verglichen mit dem Hochenergie- und dem Matrizenmaterial eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist und welcher zugleich elektrisch isolierend und lichtbogenbeständig sein sollte.An improvement in the tripping characteristic of the fuse, especially the Ignition behavior, can be achieved by the Side of the die facing away from high-energy material with one material is coated, which compared with the high energy and the Matrix material has a low thermal conductivity and which at the same time should be electrically insulating and resistant to arcing.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt, und zwar zeigt:
- Fig.1
- in perspektivischer Darstellung eine erste Ausführungsform eines Aktivteils einer erfindungsgemässen Sicherung mit einer an einem Wickelkörper gehaltenen und Hochenergiematerial aufnehmenden Matrize und einem auf den Wickelkörper gewickelten Sicherungselement,
- Fig.2
- einen Abschnitt der Matrize gemäss Figur 1, die jedoch noch kein Hochenergiematerial enthält,
- Fig.3
- eine Aufsicht auf einen längs III-III geführten Schnitt durch die
Matrize nach Figur 2, - Fig.4
- eine Aufsicht auf einen längs IV-IV geführten Schnitt durch die Matrize nach Fig.2
- Fig.5
- ein erste abgeänderte Ausführungsform der Matrize nach Figur 2,
- Fig.6
- ein zweite abgeänderte Ausführungsform der Matrize nach Figur 2
- Fig.7
- in perspektivischer Darstellung eine zweite Ausführungsform des Aktivteils der erfindungsgemässen Sicherung mit einem aus mehreren Matrizen zusammengesetzten Wickelkörper, welcher noch nicht mit dem Sicherungselement bewickelt ist,
- Fig.8
- eine in Richtung einer Symmetrieachse geführte Aufsicht auf ein Aktivteil einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemässen Sicherung, und
- Fig.9
- eine in Richtung einer Symmetrieachse geführte Aufsicht auf ein Aktivteil einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemässen Sicherung.
- Fig.1
- a perspective view of a first embodiment of an active part of a fuse according to the invention with a die held on a winding body and receiving high-energy material and a securing element wound on the winding body,
- Fig.2
- 1 a section of the die according to FIG. 1, which however does not yet contain any high-energy material,
- Figure 3
- 3 shows a top view of a section III-III through the die according to FIG. 2,
- Figure 4
- a top view of a section taken along IV-IV through the die according to Fig.2
- Figure 5
- 2 shows a first modified embodiment of the die according to FIG. 2,
- Figure 6
- a second modified embodiment of the die according to Figure 2
- Figure 7
- a perspective view of a second embodiment of the active part of the fuse according to the invention with a winding body composed of several dies, which has not yet been wound with the securing element,
- Figure 8
- a supervision in the direction of an axis of symmetry of an active part of a third embodiment of the fuse according to the invention, and
- Figure 9
- a supervision in the direction of an axis of symmetry of an active part of a fourth embodiment of the fuse according to the invention.
In allen Figuren beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleichwirkende Teile. Die
in den Figuren 1, 7, 8 und 9 dargestellten vier Aktivteile sind jeweils Teil einer mit
Nennspannungen aus dem Mittel- oder Hochspannungsbereich belastbaren
Sicherung. Das Aktivteil ist im allgemeinen in einem in den Figuren nicht
dargestellten Gehäuse untergebracht und weist aus einem stromleitenden,
schmelzbaren Flachdraht gefertigte, parallel gewickelte Sicherungselemente 1 auf
(nur in Fig.1 dargestellt), welche auf einen axialsymmetrisch ausgeführten
Wickelkörper 2 aufgewickelt sind. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in Fig.1 nur
jeweils eine Wicklung der Sicherungselemente 1 und von diesen
Sicherungselementen nur eines als Flachdraht dargestellt. Anfang und Ende der
Sicherungselemente sind jeweils mit einem Stromanschluss 3 bzw. 4 der Sicherung
verbunden. Anstelle mehrerer parallel gewickelter Sicherungselemente 1 kann
gegebenenfalls auch nur ein einziges Sicherungselement vorgesehen sein.In all figures, the same reference numerals refer to parts having the same effect. The
Four active parts shown in FIGS. 1, 7, 8 and 9 are each part of one with
Resilient nominal voltages from the medium or high voltage range
Fuse. The active part is generally not one in the figures
housing shown and has a current-carrying,
fusible flat wire manufactured, parallel-wound fuse elements 1
(only shown in Fig.1), which is designed to be axially
Der Wickelkörper 2 weist sternförmiges Profil auf und enthält einen
zylinderförmigen Kern 5 mit daran angesetzten, in radialer Richtung geführten
Rippen 6. Je zwei in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende Rippen begrenzen eine
Nut 7. In diese Nut ist eine Matrize 8 eingesetzt. Die Matrize 8 ist von einem
elastisch verformbaren Isoliermaterial mit lichtbogenlöschenden Eigenschaften
gebildet, wie beispielsweise einem in EP 1 162 640 A1 beschriebenen
füllstoffgefüllten Silikonpolymer (Füllstoff beispielsweise 80 Gewichtsprozent Quarz,
bezogen auf das Isoliermaterial), und weist mit einer Deckfläche 9 radial nach
aussen. In diese Deckfläche 9 münden in Wicklungsrichtung geführte Kavitäten 10
von annähernd trapezförmigem Querschnitt ein, welche jeweils mit
Hochenergiematerial 11 gefüllt und jeweils von einem Abschnitt einer Windung
eines der Sicherungselemente 1 bedeckt sind. Im Bedeckungsbereich sind
Hochenergiematerial 11 und Sicherungselement 1 unter Druck thermisch
miteinander kontaktiert.The winding
Das Hochenergiematerial hat die Aufgabe bei einer relativ niedrigen Temperatur
von typischerweise 180 bis 240 °C soviel Energie freizusetzen, dass das ein Metall
grosser elektrischer Leitfähigkeit, wie Silber, Kupfer oder Aluminium, enthaltende
Sicherungselement 1 aufschmilzt. Ein geeignetes Hochenergiematerial ist
beispielsweise eine stabilisierte Nitroverbindung aus der Gruppe der Guanide. Der
Abstand zwischen den Kavitäten 10 ist so gewählt, dass für ein entsprechendes
Design der Sicherung die Sicherungselemente 1 beim Wickeln auf den mit
Hochenergiematerial gefüllten Kavitäten 10 zu liegen kommen. Je nach Design der
Sicherung liegen daher die in Windungsrichtung erstreckten Kavitäten unter einem
Winkel von ca. 20° bis zu 90° zur Achse des Wickelkörpers 2.The high energy material does its job at a relatively low temperature
to release so much energy from typically 180 to 240 ° C that it is a metal
high electrical conductivity, such as silver, copper or
Der Aufbau der Matrize 8 ist in den Figuren 2 bis 4 dargestellt. Ersichtlich weist die
Matrize zwei Längsseiten 12 und 13 auf. Diese beiden Seiten liegen nach Einbau
der Matrize 8 in die Nut 7 an den nach Art von Trapezschenkeln geführten Flanken
der Nut 7 an. In Richtung der Trapezschenkel weisen die Seiten eine Länge d5 auf.
Der Abstand d1 zweier Kavitäten in Achsrichtung ist abhängig vom minimal noch
zulässigen Abstand zwischen zwei benachbarten Sicherungselementen 1. Die
Dimensionen des Sicherungselements 1 bestimmen die Breite d2 der Kavität 10
und die Höhe d3 zweier im Bereich jeder Kavität 10 in den beiden Seite 12, 13
vorgesehener Wandausnehmung 14 bzw. 15. In diesen Wandausnehmungen wird
das Sicherungselement ausgerichtet und gehalten. Die zwischen der
Wandausnehmung 14 bzw. 15 und dem gerundet ausgebildeten Grund der Nut 7
erstreckte Länge d5-d4 jeder Seite 12 bzw. 13 der Matrize ist grösser als die Tiefe
der Rippen 6 bemessen. Es wird so beim Bewickeln des Wickelkörpers 2 ein
ausreichender Anpressdruck des Sicherungselementes gegen das
Hochenergiematerial erreicht. Durch die Tiefe d4 der Kavität 10 wird die benötigte
Menge an Hochenergiematerial bestimmt. Die Form des Wickelkörper,
insbesondere die Form und Anzahl der Rippen 6 sowie der Durchmesser des
zylinderförmigen Kerns 5 sind durch die vorgegebenen elektrischen Nennwerte der
Sicherung, beispielsweise die Nennspannung, vorgegeben.The structure of the
Die Matrize 8 wird unabhängig vom Fertigungsprozess der Sicherung bei einem im
Umgang mit explosiven Stoffen erfahrenen Zulieferer innerhalb enger
Toleranzbereiche mit dem Hochenergiematerial 11 gefüllt. Die Menge an
Hochenergiematerial kann sehr genau dosiert werden und es können so bei
geringem Verbrauch an teurem Hochenergiematerial innerhalb enger
Toleranzbereiche Matrizen mit übereinstimmendem Design und
übereinstimmenden Eigenschaften erreicht werden. Da in den Matrizen das
Hochenergiematerial in lösungsmittelfreier Form vorliegt, können die Matrizen
problemlos transportiert, gelagert und weiterverarbeitet werden. Bei der Fertigung
einer erfindungsgemässen Sicherung mit einer vom Anwender der Sicherung
vorgegebenen Spezifikation, kann dann aus einer Vielzahl vorgefertigter Matrizen
mit vorbestimmten Abmessungen und Eigenschaften die geeignete Matrize 8
ausgewählt werden. Die Fertigung der erwünschten Sicherung kann dann losgelöst
vom Explosivstoffverarbeiter in fertigungstechnisch leicht zu handhabenden
Schritten hergestellt werden. Die Schritte umfassen:
Durch Ausbildung der Matrize 8 aus Silikon ist gewährleistet, dass selbst dann,
wenn die geometrischen Abmessungen von Ausgangskomponenten für die
Fertigung der Sicherung, wie Wickelkörper 2 und Matrize 8, innerhalb sehr grosser
Toleranzbereiche liegen, durch elastisches Verformen leicht ein spalt- und
hohlraumfreies Aktivteil gebildet werden kann. The formation of the
Eine auf dem gerundeten Boden der Nut 7 aufliegende Basisfläche 16 der Matrize
8 ist - wie aus Fig.1 ersichtlich ist - ebenfalls gerundet ausgebildet. Alternativ kann
die Basisfläche 16 ebenso wie die Deckfläche 9 eben ausgebildet sein und parallel
zur Deckfläche 9 verlaufen (Matrize gemäss Fig.5). Der Grund der Nut 7 sollte dann
aus dielektrischen Gründen zweckmässigerweise eben ausgeführt sein. Wie aus
Fig.6 ersichtlich ist, kann die Deckfläche 9 gerundet, insbesondere konkav
gekrümmt, ausgebildet sein. Zwischen dem Hochenergiematerial 11 und dem
Sicherungselement 1 wird so beim Wickeln ein besonders guter Formschluss und
damit ein besonders guter thermischer Kontakt erreicht.A
Bei der in Fig.7 dargestellten Ausführungsform des Aktivteils ist der Wickelkörper 2
noch nicht mit dem Sicherungselement 1 bewickelt und ist der Wickelkörper 2
segmentiert ausgebildet. Jedes von sechs Segmenten des Wickelkörpers 1 ist von
einer Matrize 8 gebildet, in der die mit Hochenergiematerial 11 gefüllten Kavitäten
10 eingeformt sind. In Umfangsrichtung aufeinanderfolgende Kavitäten 10 sind
durch isolierende Trennwände 17 voneinander getrennt. Durch den segmentierten
Aufbau des Wickelkörpers 2 aus Matrizen 8, können die einzelnen Matrizen
zunächst einzeln mit flüssigem Hochenergiematerial befüllt werden, ohne das
flüssiges Hochenergiematerial weglaufen kann. Nach dem Trocknen des
Hochenergiematerials werden die einzelnen Matrizen 8 formschlüssig zum
Wickelkörper 2 zusammengesetzt und der Wickelkörper 2 mit dem
Sicherungselement 1 derart bewickelt, dass Hochenergiematerial und
Sicherungselement unter Druck thermisch miteinander kontaktiert sind.In the embodiment of the active part shown in FIG. 7, the winding
In einer weiteren Alternative des Aktivteils der erfindungsgemässen Sicherung ist
die Matrize 8 auf dem das Sicherungselement haltenden Wickelkörper 2
aufgebracht.In a further alternative of the active part of the fuse according to the invention
the
Bei der Ausführungsform gemäss Fig.8 wird dies dadurch erreicht, dass mehrere
als Segmente einer Umhüllung ausgeführte Matrizen 8, welche jeweils
getrocknetes Hochenergiematerial 11 enthalten, auf dem bereits mit dem
Sicherungselement bewickelten Wickelkörper 2 unter Bildung der Umhüllung
befestigt werden. Das Hochenergiematerial steht dann in thermischem Kontakt mit
dem aus Fig.1 nicht ersichtlichen Sicherungselement 1. Ein das Aktivteil
umgebendes Sicherungsgehäuse kann dann im allgemeinen entfallen, da die
äussere Mantelfläche des Aktivteils dann nicht mehr das Sicherungselement oder
mehrere gegebenenfalls vorgesehene Sicherungselemente enthält, sondern von
Isolierstoff, wie insbesondere einem wetterfesten füllstoffgefüllten Silikon, gebildet
wird.In the embodiment according to FIG. 8, this is achieved in that
Bei der Ausführungsform nach Fig.9 wird das Aufbringen der Matrize auf den
Wickelkörper durch eine von einem elastisch verformbaren Band gebildete Matrize
8 erreicht, wobei das Band auf einer seiner beiden Seiten die mit dem
Hochenergiematerial 11 gefüllten Kavitäten 10 enthält. Diese Band wird mit
Vorspannung auf den das Sicherungselement haltenden Wickelkörper 2 derart
gewickelt, dass Hochenergiematerial 11 und Sicherungselement unter Druck
thermisch miteinander kontaktiert sind. Auch bei dieser Ausführungsform kann ein
separates Sicherungsgehäuse entfallen.In the embodiment according to FIG. 9, the die is applied to the
Winding body through a matrix formed by an elastically
Bei allen Ausführungsformen kann zur Verbesserung des Löschverhaltens ein im
allgemeinen pulverförmiges Löschmittel, wie etwa Sand, vorgesehen sein. Dieses
Löschmittel sollte alle in der Sicherung gegebenenfalls noch vorhandenen
Hohlräume auffüllen und freiliegende Flächen des Sicherungselementes 1
thermisch kontaktieren. Bei der Ausführungsform nach Fig.1 befindet sich dieses
Löschmittel vor allem zwischen dem bewickelten Wickelkörper 2 und einem nicht
dargestellten, den bewickelten Körper 2 aufnehmenden Sicherungsgehäuse, füllt
aber zugleich auch alle im Gehäuseinneren vorhandenen Hohlräume aus. Das
Löschmittel bedeckt die freiliegenden Flächen des Sicherungselements 1.
Hierdurch werden beim Begrenzen von Überströmen auftretende Lichtbögen rasch
gelöscht. Durch Auffüllen aller Hohlraume mit Löschmittel werden die dielektrischen
Eigenschaften der Sicherung verbessert.In all embodiments, an im
general powdery extinguishing agent such as sand. This
Extinguishing media should be all that may still be present in the fuse
Fill in cavities and exposed surfaces of the securing
Bei allen Ausführungsformen kann eine Verbesserung des Anzündverhalten des
Hochenergiematerials 11 und damit eine Verbesserung der Auslösecharakteristik
dadurch erreicht werden, dass die vom Hochenergiematerial abgewandte Seite der
Matrize 8 mit einem verglichen mit dem Hochenergie- und dem Matrizenmaterial
eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisenden Werkstoff beschichtet ist. Dieser
Werkstoff sollte zugleich elektrisch isolierend und lichtbogenbeständig sein. Eine
entsprechende Wirkung kann auch durch Aufbringen des Werkstoffs auf die vom
Hochenergiematerial abgewandte Fläche des Sicherungselements 1 erreicht
werden. In all embodiments, an improvement in the ignition behavior of the
- 11
- Sicherungselementfuse element
- 22
- Wickelkörperbobbin
- 3, 43, 4
- Stromanschlüssepower connectors
- 55
- Kerncore
- 66
- Rippenribs
- 77
- Nutgroove
- 88th
- Matrizedie
- 99
- Deckflächecover surface
- 1010
- Kavitätcavity
- 1111
- HochenergiematerialHigh Energy Materials
- 12, 1312, 13
- Seitenpages
- 14, 1514, 15
- Wandausnehmungenwall recesses
- 1616
- Basisflächefootprint
- 1717
- Trennwändepartitions
- d1 d 1
-
Abstand zweier Kavitäten 10Distance between two
cavities 10 - d2 d 2
-
Breite der Kavität 10Width of the
cavity 10 - d3 d 3
-
Tiefe der Kavität 10Depth of the
cavity 10 - d4 d 4
- Höhe der Wandausnehmungen 14, 15Height of the wall recesses 14, 15
- d5 d 5
-
Länge der Seiten 12, 13Length of
12, 13pages
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