專(zhuān)利名稱(chēng)：具有內(nèi)腔臨時(shí)準(zhǔn)密封的熔斷保險(xiǎn)元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有熔絲的熔斷保險(xiǎn)元件，熔絲伸入由管兩端面之間的電絕緣體組成的柱形管的內(nèi)腔中，其中由導(dǎo)電材料組成的兩端蓋被這樣安裝到管的兩端，即，與熔絲形成電接觸。
背景技術(shù)：
上述類(lèi)型的熔斷保險(xiǎn)元件早已是公知的了。例如，有這樣一種熔斷保險(xiǎn)元件，其中柱形管由陶瓷材料組成并具有一個(gè)圓柱形內(nèi)腔和一個(gè)帶有倒圓的邊緣的矩形外輪廓。熔絲例如是一種在內(nèi)腔中對(duì)角地延伸的導(dǎo)線(xiàn)，這樣它僅接觸到管壁的端部。熔絲的導(dǎo)線(xiàn)在兩端環(huán)繞管的端面，熔絲的末端與管的外壁相貼緊。金屬端蓋被套裝在管的兩端上。端蓋例如可由彈性材料制成且壓緊到管的末端上，這一壓緊過(guò)程不僅保證了端蓋的緊密配合，還保證了與熔絲的電接觸。金屬蓋也以可粘合到管的末端上，或在作相應(yīng)的預(yù)備之后焊接到管外壁的表面上。已知一系列安裝上端蓋的技術(shù)，其不僅保證蓋的緊密配合，還保證了與熔絲的良好電接觸。
在上述類(lèi)型的熔斷保險(xiǎn)元件中，端蓋與管壁之間留有間隙，這樣管的內(nèi)腔就通過(guò)該間隙與管的周?chē)h(huán)境連接。在這種情況下，內(nèi)腔與周?chē)h(huán)境之間存在氣體交換。在內(nèi)腔中加熱氣體且使之膨脹時(shí)，氣體從內(nèi)腔溢出，這樣就能較快地達(dá)到壓力平衡。
此外，在一些熔斷保險(xiǎn)元件中，蓋子被這樣安裝到管子的末端，即，內(nèi)腔被密封。這些元件的內(nèi)腔可在常壓或減壓下填充空氣、特定的氣體混合物(例如氮)，或者也可包含真空。
當(dāng)管內(nèi)腔中的熔絲斷裂(熔斷；即，熔絲斷路)時(shí)，通常會(huì)形成電弧。由于電弧產(chǎn)生的脈沖式輸送的能量加熱內(nèi)腔中可能存在的氣體和熔絲燒斷時(shí)氣化的物質(zhì)。在具有與外界隔絕地密封的內(nèi)腔和填充有空氣或氣體的熔斷保險(xiǎn)元件中，通過(guò)電弧輸送的能量導(dǎo)致熔斷保險(xiǎn)元件內(nèi)腔中氣壓突然升高。壓力脈沖對(duì)電弧產(chǎn)生消弧作用并因此是理想的。不過(guò)，具有外界隔絕地密封的內(nèi)腔的熔斷保險(xiǎn)元件的缺陷是，如果熔斷保險(xiǎn)元件例如在安裝過(guò)程中從外部加熱的話(huà)，內(nèi)腔中的壓力也會(huì)增加。這種加熱例如在焊接SMD熔斷保險(xiǎn)元件時(shí)出現(xiàn)。與這種加熱相關(guān)的管內(nèi)腔中壓力的增加導(dǎo)致了熔斷保險(xiǎn)元件不希望的應(yīng)力且可能在極端的安裝條件下對(duì)元件造成損害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種熔斷保險(xiǎn)元件，它的優(yōu)點(diǎn)是，在安裝元件期間加熱的時(shí)候，在熔絲斷裂的情況下壓力突然增加，且使熔斷保險(xiǎn)元件高度可靠。
該目的通過(guò)具有獨(dú)立權(quán)利要求1特征的熔斷保險(xiǎn)元件實(shí)現(xiàn)。從上述類(lèi)型的熔斷保險(xiǎn)元件出發(fā)，在兩端的至少一端上，分別將至少一個(gè)彈性密封元件插在蓋底部與管端面之間的空隙內(nèi)，和/或插入與端面相鄰的管內(nèi)腔的一部分中，從而在管的充了氣的內(nèi)腔與熔斷保險(xiǎn)元件的外部環(huán)境之間保留一個(gè)或多個(gè)橫截面這樣小的壓力平衡通道，即，內(nèi)腔中的壓力變化平衡得相當(dāng)慢，這樣比如由電弧引起的內(nèi)腔中壓力的突然增加就可對(duì)電弧產(chǎn)生消弧作用。在壓力于短時(shí)間內(nèi)突然增加的情況下，熔斷保險(xiǎn)元件似乎短暫(暫時(shí))與外界隔絕地密封內(nèi)腔。這在本說(shuō)明書(shū)的范圍內(nèi)稱(chēng)作內(nèi)腔的臨時(shí)準(zhǔn)密封。有效的橫截面積和在內(nèi)腔與外部環(huán)境之間的壓力平衡通道的長(zhǎng)度根據(jù)內(nèi)腔的容積和在安裝時(shí)出現(xiàn)的溫度梯度設(shè)定，這樣在安裝時(shí)就不超過(guò)內(nèi)腔中預(yù)定的最大壓力升高。這也就產(chǎn)生了最小的橫截面和最大的壓力平衡通道長(zhǎng)度。另一方面，壓力平衡通道應(yīng)足夠小，這樣在斷路情況下理想的壓力突然增加就衰減得慢到能預(yù)先對(duì)電弧產(chǎn)生消弧作用。
包括充了氣的內(nèi)腔和流過(guò)氣體的壓力平衡通道的系統(tǒng)，在內(nèi)腔中經(jīng)受突然的壓力變化時(shí)表現(xiàn)出平衡過(guò)程，其在電模擬中大致以低通性能的形式模擬。時(shí)間常數(shù)近似于一階的低通產(chǎn)生，其可從內(nèi)腔中按指數(shù)規(guī)律下降的壓力中到導(dǎo)出。優(yōu)選這樣設(shè)定熔斷保險(xiǎn)元件的尺寸，即，內(nèi)腔與外部環(huán)境之間壓差的突然變化衰減的時(shí)間常數(shù)為10-2-102秒的數(shù)量級(jí)。在這一優(yōu)選的尺寸設(shè)定中，在SMD安裝過(guò)程中產(chǎn)生的例如為每秒2開(kāi)(Kelvin)的溫度梯度僅在內(nèi)腔中產(chǎn)生可接受的低的壓力增加。
在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，熔絲包括一根從管的內(nèi)腔環(huán)繞端面的導(dǎo)線(xiàn)，使樣導(dǎo)線(xiàn)兩端安置于管外壁與端蓋相應(yīng)的內(nèi)壁之間，每個(gè)端蓋中的密封元件分別包括一個(gè)插入蓋底部中的板狀密封元件，其具有與管的外橫截面相匹配的形狀。這些密封元件由端蓋壓到管的端面上，其中熔絲在壓緊的板與端面之間這樣穿過(guò)，即，由于插入的板狀密封元件發(fā)生彈性變形，所以在管的端面、熔絲和密封元件之間留有非常小的壓力平衡通道。將密封元件壓得越緊，留在導(dǎo)線(xiàn)兩側(cè)的壓力平衡通道的橫截面就越小。
在本發(fā)明熔斷保險(xiǎn)元件的優(yōu)選實(shí)施方式中，熔絲同樣包括從管的內(nèi)腔中環(huán)繞端面的導(dǎo)線(xiàn)，這樣導(dǎo)線(xiàn)的兩端設(shè)置在管的外壁與端蓋相應(yīng)的內(nèi)壁之間，密封元件分別包括至少一個(gè)在兩端壓入管內(nèi)腔的、由彈性材料組成的塞狀密封元件。插入內(nèi)腔的彈性材料的塞子將熔絲導(dǎo)線(xiàn)較短的一部分這樣壓到管的內(nèi)壁上，即，在管的內(nèi)壁、導(dǎo)線(xiàn)和彈性變形的密封元件之間留有兩個(gè)橫截面非常小的壓力平衡通道。壓力平衡通道的橫截面與導(dǎo)線(xiàn)的橫截面和密封元件的彈性變形有關(guān)。
在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，在內(nèi)腔中管的兩端分別壓入一個(gè)彈性塑料塞。塑料塞在不受機(jī)械載荷的狀態(tài)下(在壓入之前)具有與管的內(nèi)橫截面相同或稍大的橫截面。壓入的塑料塞緊緊地壓在管的內(nèi)壁上并這樣圍夾壓入的熔絲的內(nèi)壁，即，在熔絲、管的內(nèi)壁與塑料塞之間留有非常小的壓力平衡通道。該彈性塑料塞例如由硅橡膠制成。
本發(fā)明其它有利和優(yōu)選的改進(jìn)在從屬權(quán)利要求中給出。


下面借助優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。附圖中圖1A是本發(fā)明熔斷保險(xiǎn)元件的示意縱剖視圖；圖1B是按圖1A的熔斷保險(xiǎn)元件的示意橫剖視圖；圖2是本發(fā)明熔斷保險(xiǎn)元件的另一可選實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式
圖1A和1B示意地示出了本發(fā)明熔斷保險(xiǎn)元件的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式。熔斷保險(xiǎn)元件1具有熔絲2，該熔絲2這樣布置在柱形的管4的內(nèi)腔3中，即，它大致對(duì)角地穿過(guò)內(nèi)腔3。熔絲2在內(nèi)腔3中的這種對(duì)角布置在熔絲的表面上提供了限定的環(huán)境條件，因?yàn)槿劢z不接觸管4的內(nèi)壁。熔絲2例如是橫截面為圓形的導(dǎo)線(xiàn)。在可選的實(shí)施方式中，熔絲也可具有成螺旋形地繞著電絕緣芯線(xiàn)的導(dǎo)線(xiàn)。熔絲2還可由多個(gè)相互連接的導(dǎo)線(xiàn)段組成。在管4的末端，熔絲這樣環(huán)繞端面，即，熔絲2的末端貼靠在管4的外壁上。
在管4的末端安裝由導(dǎo)電材料制成的端蓋，優(yōu)選是金屬蓋。端蓋例如由黃銅板制成且隨后鍍錫。管4例如可由陶瓷材料(如Al2O3)、玻璃材料或其它電絕緣體制成。在優(yōu)選實(shí)施方式中采用塑料管，例如一種由必要時(shí)用玻璃纖維增強(qiáng)的聚酰胺共聚物制成的管子。管4為柱形，且在優(yōu)選實(shí)施方式中具有圓柱形內(nèi)壁和帶有倒圓的邊緣的矩形外橫截面，如圖1B所示。在該實(shí)施方式中，熔絲2這樣環(huán)繞管4的端面，即，它沿軸向大致在中心與管4的四個(gè)外表面中的一個(gè)面貼靠。端蓋5的內(nèi)橫截面稍大于管4的外橫截面。端蓋5被套到帶有環(huán)繞的熔絲2的管4末端上并通過(guò)從外部壓制而變形，使其機(jī)械牢固地裝于管4上且由此夾緊熔絲2。為在熔絲2與端蓋5之間產(chǎn)生可靠的電連接，優(yōu)選在熔絲2與端蓋5的壁之間的位置6處設(shè)置激光脈沖焊接點(diǎn)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，管4具有約2.5mm的內(nèi)徑，約4mm×4mm×9.6mm的外部尺寸。端蓋約2.8mm長(zhǎng)，外徑約為4.4mm。
根據(jù)本發(fā)明，在管4的兩端分別將一個(gè)可彈性變形的塑料塞7壓入內(nèi)腔3中。彈性塑料塞的外徑與管4的內(nèi)徑相一致或稍大些。在該優(yōu)選實(shí)施方式中，塑料塞的直徑為2.5mm，長(zhǎng)度為2mm。塑料塞7在其長(zhǎng)度上將熔絲2壓到管4的內(nèi)壁上。塑料塞7由一種相對(duì)易變形的彈性材料制成，例如由一種硅(有機(jī))橡膠制成。如圖1 B的放大視圖所示，塑料塞7的材料在熔絲2區(qū)域中這樣變形，即，它包圍熔絲，其中，微小的壓力平衡通道10和11沿著熔絲2保留在熔絲2與管4內(nèi)壁接觸的表面的兩側(cè)。塑料塞7不得由一種塑性變形且流動(dòng)成完全包圍熔絲2并不留有壓力平衡通道的材料制成。此外，在熔斷保險(xiǎn)元件1的優(yōu)選實(shí)施例中，在兩端蓋5中將一塊塑料板8插在端蓋5的底部與管4的端面之間。這些塑料板8也被壓緊且由此變形，這樣它們就部分地圍卡貼靠在管4端面上的熔絲2。此外，塑料板8支承塑料塞7。塑料板8和塑料塞7可以例如由相同的材料制成。
圖2是本發(fā)明熔斷保險(xiǎn)元件1′的可選實(shí)施方式的局剖橫截面視圖。熔絲2′仍對(duì)角地穿過(guò)管4′的內(nèi)腔3′，熔絲2′的末端環(huán)繞著管4′的端面且與管4′的外壁相貼靠。端蓋5′套裝在管4′的末端上。端蓋的壓制變形保證了熔絲2′的緊密配合和機(jī)械保持。可另外設(shè)置一個(gè)激光脈沖焊接點(diǎn)6′來(lái)產(chǎn)生更好的電接觸。
在端蓋5′的底部和管4′的端面之間插入板9，其由可變形的多孔材料制成，且被緊密壓靠在端蓋的底部和端面上。端蓋在其端面具有開(kāi)口1 2，其中顯露出板9的一部分。由于板9為多孔結(jié)構(gòu)，經(jīng)合適地選擇材料而在開(kāi)口12和內(nèi)腔3之間的板9內(nèi)形成小的壓力平衡通道13。
在本發(fā)明構(gòu)思的范圍內(nèi)可設(shè)想多種可選的實(shí)施方式。例如，可這樣改進(jìn)圖1中所示的實(shí)施方式，即，將分開(kāi)的密封元件7和8連接成一個(gè)密封元件。還可設(shè)想，僅將密封元件安裝在管4的一端，而將另一端密封地封閉。在圖1A中所示實(shí)施方式的又一改進(jìn)中，端蓋5可密封地固定(如粘合或焊接)在管4的外壁上，并在蓋底部?jī)?nèi)設(shè)有一個(gè)附加孔而形成壓力平衡通道，在這種情況下，板8由一種透氣材料制成。最后，也可設(shè)想這樣的實(shí)施方式，即，端蓋密封地套裝管4的末端上，且在管4的壁中形成壓力平衡通道。
權(quán)利要求
1.一種具有熔絲(2)的熔斷保險(xiǎn)元件(1)，所述熔絲(2)在柱形管(4)的充了氣的內(nèi)腔(3)中延伸，該管(4)由其兩端面之間的電絕緣體組成，由一種導(dǎo)電材料組成的兩個(gè)端蓋(5)這樣安裝到管(4)的兩端上，即，產(chǎn)生與熔絲(2)的電接觸，其特征在于，在所述兩端的至少一端，在各蓋底部與管(4)端面之間的空隙內(nèi)和/或在與端面相鄰的管內(nèi)腔的一部分中，分別插入至少一個(gè)彈性密封元件(7；8；9)，使得在管(4)的充了氣的內(nèi)腔(3)與熔斷保險(xiǎn)元件(1)的外部環(huán)境之間保留具有這樣小的橫截面的一個(gè)或多個(gè)壓力平衡通道(10；11；13)，即，內(nèi)腔(3)中的壓力變化只非常慢地得到平衡，這樣比如由熔絲(2)斷裂時(shí)產(chǎn)生的電弧引起的內(nèi)腔中壓力的突然升高就可對(duì)電弧產(chǎn)生消弧作用。
2.如權(quán)利要求1所述的熔斷保險(xiǎn)元件，其特征在于，內(nèi)腔與外部環(huán)境之間壓差的突然變化衰減的時(shí)間常數(shù)為10-2-102秒的數(shù)量級(jí)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的熔斷保險(xiǎn)元件，其特征在于，熔絲(2)包括一根從管(4)內(nèi)腔(3)繞著端面穿過(guò)的導(dǎo)線(xiàn)，使導(dǎo)線(xiàn)兩端布置在管(4)的外壁與端蓋(5)的相應(yīng)內(nèi)壁之間。
4.如權(quán)利要求3所述的熔斷保險(xiǎn)元件，其特征在于，各端蓋(5)內(nèi)的密封元件分別包括一個(gè)插入蓋底部中的板狀彈性密封元件(8；9)，后者具有與管的外橫截面相匹配的形狀。
5.如權(quán)利要求1-4中之一所述的熔斷保險(xiǎn)元件，其特征在于，密封元件分別包括至少一個(gè)彈性材料的塞狀密封元件(7)，后者被壓入到管(4)內(nèi)腔的兩端上。
6.如權(quán)利要求5所述的熔斷保險(xiǎn)元件，其特征在于，在管(4)兩端上分別有一個(gè)彈性塑料塞(7)壓入到內(nèi)腔(3)中，其中，塑料塞(7)在不受機(jī)械載荷的狀態(tài)下具有一個(gè)與管的內(nèi)橫截面積相同或稍大些的橫截面積，壓入的塑料塞(7)將熔絲(2)緊壓到管(4)的內(nèi)壁上并且這樣圍夾被壓到內(nèi)壁上的熔絲，即，在熔絲(2)、管(4)的內(nèi)壁和塑料塞(7)之間只保留有一非常窄的壓力平衡通道(10；11)。
7.如權(quán)利要求5或6所述的熔斷保險(xiǎn)元件，其特征在于，在管兩端壓入到內(nèi)腔中的塞狀密封元件在其面向蓋底部的側(cè)面具有擴(kuò)大的橫截面，使密封元件至少部分地填滿(mǎn)管端面與蓋底部之間的空隙。
8.如權(quán)利要求1-7之一所述的熔斷保險(xiǎn)元件，其特征在于，管(4)的內(nèi)腔(3)具有圓形橫截面。
9.如權(quán)利要求8所述的熔斷保險(xiǎn)元件，其特征在于，管(4)具有帶導(dǎo)圓的邊緣的矩形外輪廓。
10.如權(quán)利要求1-9之一所述的熔斷保險(xiǎn)元件，其特征在于，管(4)由塑料材料制成。
全文摘要
一種具有熔絲(2)的熔斷保險(xiǎn)元件(1)，所述熔絲(2)在柱形管(4)的充了氣的內(nèi)腔(3)中延伸，該管(4)由其兩端面之間的電絕緣體組成。由一種導(dǎo)電材料組成的兩個(gè)端蓋(5)這樣安裝到管(4)的兩端上，即，產(chǎn)生與熔絲(2)的電接觸。在兩端的至少一端上，在各蓋底部與管(4)端面之間的空隙內(nèi)和/或在與端面相鄰的管內(nèi)腔(3)的一部分中分別插入至少一個(gè)彈性密封元件(7；8；9)，使得在管(4)的充了氣的內(nèi)腔(3)與熔斷保險(xiǎn)元件(1)的外部環(huán)境之間保留一個(gè)或多個(gè)具有這樣小的橫截面的壓力平衡通道(10；11；13)，即，內(nèi)腔(3)中的壓力變化只非常慢地得到平衡，這樣比如由熔絲(2)斷裂時(shí)產(chǎn)生的電弧引起的內(nèi)腔中壓力的突然升高就可對(duì)電弧產(chǎn)生消弧作用。
文檔編號(hào)H01H85/041GK1530994SQ20041000789
公開(kāi)日2004年9月22日 申請(qǐng)日期2004年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月4日
發(fā)明者弗蘭克·阿爾特霍夫, 維爾納·巴爾茨, 安德烈亞斯·鮑斯, 安德烈·約倫貝克, 彼得·珀斯尼克, 烏韋·勒德?tīng)? 巴爾茨, 約倫貝克, 亞斯 鮑斯, 勒德?tīng)? 弗蘭克 阿爾特霍夫, 珀斯尼克 申請(qǐng)人:維克曼工廠有限公司