DE3728775C2

DE3728775C2 -

Info

Publication number: DE3728775C2
Application number: DE3728775A
Authority: DE
Inventors: John Michael St. Louis Mo. Us Monter
Original assignee: Cooper Industries LLC
Current assignee: Cooper Industries LLC
Priority date: 1987-03-27
Filing date: 1987-08-28
Publication date: 1989-04-13
Also published as: US4893107A; DE3728775A1; DE8717736U1; US4893107B1; JPS63314740A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Her stellung einer stabförmigen elektrischen Sicherung, auf weisend ein in einem Gehäuse untergebrachtes Schmelzelement, ein Paar Endkappen, die jeweils die Enden des Gehäuses bilden, das Schmelzelement festlegen und elektrische Verbindungen zu diesem und zu äußeren Leitern herstellen, wobei jede Endkappe eine bestimmte Menge an Lötmaterial enthält, welches erschmol zen wird, um einen elektrischen Kontakt zwischen den Endkappen und den Enden des Schmelzelementes herzustellen und einen Überzug aus Isoliermaterial, der über das Gehäuse und die äußeren Leiter aufgebracht wird.

Da das Sicherungsgehäuse ein Isolierkörper ist und für gewöhnlich aus Keramik oder Glas besteht, kann zwischen den Endkappen und am Gehäuse keine Lötverbindung hergestellt werden. Der einzige mechanische Widerstand gegenüber der Trennung der Endkappen von dem Gehäuse ist daher die Preßpassung der End kappen auf der Außenfläche des Gehäuses. Demzufolge hält eine derartige Sicherung kaum Zugbeanspruchungen aus und versagt im Zugtest, wenn Zugkräfte an die beiden Leiterenden angelegt werden. Die Sicherung ist außerdem auch anfällig gegenüber Korrosion, die auf Feuchtigkeit zurückzuführen ist, und zwar wegen der freiliegenden Metallendkappen und weil keine her metische Abdichtung nach innen vorhanden ist.

Ein weiteres Problem bei derartigen Sicherungen ist, daß ein relativ hoher Prozentsatz unmittelbar nach der Fertigung fehlerhaft ist, weil keine ausreichend guten elektrischen Ver bindungen zwischen dem Schmelzelement und den Endkappen her gestellt worden ist. Derartige Sicherungen müssen daher aus sortiert und/oder nachgebessert werden.

Nach einer bekannten druckschriftlich nicht belegten Lösung einiger der o. a. Probleme wird ein heißschrumpfbarer Kunststoffschlauch über das Sicherungsgehäuse, die Endkappen und Teile der Leiter gelegt und heiß aufgeschrumpft. Dadurch ergibt sich eine gewisse Verbesserung hinsichtlich der mecha nischen Festigkeit der Sicherung, erbringt jedoch keine bessere Abdichtung. Äußere Kräfte, die an den Endkappen angreifen, können diese so verschieben, daß der Schmelzdraht bricht. Weiterhin sind unverändert viele Sicherungen wegen ungenügender Lötver bindungen fehlerhaft.

Schließlich ist aus der US-43 85 281 eine Sicherung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Art bekannt. Mit Hilfe dieser bekannten Sicherung können einige der o. a. mechanischen Probleme gelöst werden. Diese Sicherung weist u. a. ein Isoliergehäuse und Endkappen auf, wobei diese Teile sowie die den Endkappen benachbarten Teile der Leiter mit einem Isoliermaterial hoher Bindefestigkeit, beispielsweise einem Epoxydmaterial, überzogen werden. Dennoch bestehen immer noch Probleme, weil relativ viele dieser Sicherungen wegen schlechter Löt verbindungen fehlerhaft sind. Hinzu kommt noch, daß Epoxydmate rialien bruchanfällig sind oder bei höheren Temperaturen brüchig werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer stabförmigen elektrischen Sicherung, gemäß der US-43 85 281, so zu verbessern, daß die hergestellten Sicherungen einerseits mechanisch einwandfrei sind, andererseits auch wenig Ausfälle durch schlechte Lötverbindungen auftreten.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Sicherung durch einen Spritzformgebungsvorgang mit dem Überzug, der als ein Kunststoffkörper ausgeführt ist, ver kapselt wird und dabei das Lötmaterial bzw. die Lötverbindun gen zwischen dem Schmelzelement und den Endkappen und dem Ge häuse wieder verflüssigt wird bzw. werden.

Da der Kunststoff durch Spritzformen aufgebracht wird, erhöht sich die Temperatur der Sicherung auf einen ausreichend hohen Wert, um ein erneuetes Flüssigwerden der Lötverbindungen zu bewirken, die das Schmelzelement mit den Endkappen verbin den. Auf diese Art und Weise kann die Herstellung fehlerhafter Sicherungen, als Folge schlecht hergestellter Lötverbindungen, praktisch ausgeschlossen werden. Weitere Vorteile, die auf dem Einsatz eines Spritzformgebungsvorganges beruhen, sind die Erhöhung der dimensionellen Stabilität und eine bemerkenswerte Verbesserung des Betriebsverhaltens der Sicherung, und zwar sowohl hinsicht lich der mechanischen Festigkeit als auch hinsichtlich des Kurzschlußverhaltens.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung bei spielsweise erläutert:

Fig. 1 ist eine Teillängsansicht einer bekannten Sicherung,

Fig. 2 ist eine Teilquerschnittsansicht der in Fig. 1 gezeigten Sicherung nach dem Spritzformgebungs vorgang,

Fig. 3 zeigt die Beziehung zwischen Strom und Spannung in Abhängigkeit von der Zeit für eine bekannte Sicherung und eine Sicherung, die nach dem Ver fahren gemäß der Erfindung herge stellt worden ist.

Bei der in Fig. 1 gezeigten bekannten Sicherung wird ein Stück eines Schmelzdrahtes 1 zwischen den Enden eines zylin drischen Gehäuses 2 mittels eines Paares von Endkappen 3 ge haltert, wobei jede Endkappe mit einer inneren Ausnehmung zur Aufnahme eines Endes des Gehäuses 2 über eine Preßpassung aus gebildet ist. Lötmittel 4 in jeder Endkappe 3 wird erhitzt, um den Schmelzdraht 1 an den Endkappen 3 zu befestigen. Elek trische Leiter 5 sind an den Endkappen 3 durch Einstecken be festigt.

Fig. 2 zeigt die in Fig. 1 gezeigte Sicherung, nachdem diese mit Kunststoffmaterial hoher Bindefestigkeit überzogen worden ist. Dadurch ist eine vollständige Abdichtung des Gehäuses 2 und der Endkappen 3 gegenüber Feuch tigkeit erzielt worden. Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird die Sicherung in eine Form eingebracht, und es wird Kunst stoff in die Form eingespritzt, so daß dieser die Sicherung um gibt.

Eine Anzahl von im Handel erhältlichen Kunststoffen steht für das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung zur Verfügung. Um jedoch eine erneute Verflüssigung des Lötmate rials 4 sicherzustellen, sollte der verwendete Kunststoff bei einer Temperatur oberhalb von ungefähr 104°C eingespritzt werden.

Die Verwendung von Spritzkunststoffüberzügen hat ver schiedene bemerkenswerte Vorteile erbracht. Beispielsweise können durch Verwendung einer Form für Spritzkunststoff Tole ranzen in der Größenordnung von ±0,05 mm erreicht werden. Bei bekannten Sicherungen liegt die Toleranz bei ±0,5 mm.

Ein weiterer Vorteil ist die Erhöhung der Schlag- und Biegefestigkeit der Sicherung. Ein Spritzkunststoffkörper kann Innendrücken widerstehen, die im Inneren einer Sicherung auftreten, wenn dort bei einer Spannung von 125 V ein Kurz schlußstrom von 50 A bei einem Leistungsfaktor von 0,97 fließt. Die durch eine solche Überlast erzeugten Innendrücke würden eine Epoxydharzsicherung zerstören.

Ein unerwarteter Vorteil einer mit Spritzkunststoff über zogenen Sicherung ist das bemerkenswert verbesserte Kurz schlußstromverhalten. Wie Fig. 3 zeigt, ist das Verhalten einer solchen Sicherung bemerkenswert besser als das Verhal ten einer Epoxydharzsicherung. Bei den durchgeführten Versuchen wurden beide Sicherungen einem Kurzschlußstromtest ausgesetzt, bei welchem bei 125 V und einem 0,97 Leistungsfaktor ein Strom von 50 A floß. Strom und Spannung für die Sicherung nach dem Verfahren, gemäß der Erfindung, sind mit 22 bzw. 24 bezeichnet. Mit 32 und 34 sind Strom und Spannung für eine mit Epoxyd material überzogene bekannte Sicherung bezeichnet. Die bedeut samste Information, die diese Kurven wiedergeben, ist der i²t-Wert von dem Zeitpunkt an, an dem die Sicherung den Strom kreis öffnet. Dieser Wert entspricht der Fläche unterhalb der Stromkurve, und zwar beginnend mit dem Zeitpunkt, an dem die Kurzschlußunterbrechung erfolgt. Bei den durchgeführten Ver suchen beträgt dieser Wert 4,38 A²s für die Sicherung nach dem Verfahren gemäß der Erfindung, für die bekannte Sicherung hingegen 9,53 A²s!

Es wird darauf hingewiesen, daß anstelle des Kunststoff materials auch andere hochtemperaturbeständige Materialien verwendet werden können, durch deren Einsatz die Lötverbin dungen erneut erschmolzen werden, und zwar nicht nur bei der gezeigten Stabsicherung, sondern auch bei anderen Arten von Sicherungen.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer stabförmigen elektri schen Sicherung, aufweisend ein in einem Gehäuse unterge brachtes Schmelzelement, ein Paar Endkappen, die jeweils die Enden des Gehäuses bilden, das Schmelzelement festle gen und elektrische Verbindungen zu diesem und zu äußeren Leitern herstellen, wobei jede Endkappe eine bestimmte Menge an Lötmaterial enthält, welches erschmolzen wird, um einen elektrischen Kontakt zwischen den Endkappen und den Enden des Schmelzelementes herzustellen, und einen Überzug aus Isoliermaterial, der über das Gehäuse und die äußeren Leiter aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherung durch einen Spritzformgebungsvorgang mit dem Überzug, der als ein Kunststoffkörper ausgeführt ist, verkapselt wird und dabei das Lötmaterial bzw. die Lötverbindungen zwischen dem Schmelz element und den Endkappen und dem Gehäuse wieder verflüssigt wird bzw. werden.