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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Hochstrom-Sicherungseinheit
gemäß dem Patentanspruch
1.
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Eine
Sicherung 1 eines Patronentyps, wie in 5 gezeigt, ist bisher in einem elektrischen
Schaltkreis eines Kraftfahrzeugs oder dergleichen verwendet worden.
Diese Sicherung umfasst ein Paar Anschlüsse 3, 3,
die untereinander durch einen Schmelzleiter 5 verbunden
sind, ferner ein Gehäuse 7 aus
einem isolierenden wärmebeständigen Kunstharz,
das die Anschlüsse 3 und
den Schmelzleiter 5 aufnimmt, sowie eine transparente Abdeckung 11, welche
die offene Oberseite 9 des Gehäuses 7 verschließt. Anschlussaufnahmekammern
zum Aufnehmen der jeweiligen Anschlüsse 3, 3 sowie
ein Elementaufnahmeraum, der mit diesen Anschlussaufnahmekammern
in Verbindung steht, sind in dem Gehäuse 7 ausgebildet.
Wenn die Anschlüsse 3, 3 in den
jeweiligen Anschlussaufnahmekammern aufgenommen werden, ist der
Schmelzleiter 5 in dem Elementaufnahmeraum positioniert,
so dass mit den Augen durch die transparente Abdeckung 11 hindurch bestätigt werden
kann, ob der Schmelzleiter 5 geschmolzen ist oder nicht.
Wenn ein höherer
Strom als ein Nennstrom durch den Schmelzleiter 5 fließt, wird der
Schmelzleiter 5 durch darin erzeugte Wärme geschmolzen, um den Schaltkreis
zu öffnen,
womit ein Kabel und ein Gerät
geschützt
werden.
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Im
allgemeinen besteht in der obigen herkömmlichen Sicherung die Korrelation
zwischen einem Erregungsstrom und einer Schmelzzeit, wie in 6 gezeigt. Mehr im einzelnen
wird der schmelzbare Abschnitt sofort geschmolzen durch einen Strom
von mehr als 200% des Nennwertes der Sicherung, aber die Schmelzzeit
ist relativ lang mit einem Strom von weniger als 200% des Sicherungsnennwertes,
da die Sicherung so konstruiert ist, dass sie einem Stromstoß widersteht.
Wenn ein solcher Strom, wie er bei diskontinuierlichem Kurzschließen erzeugt
wird, anstelle des kontinuierlichen Fließens des Stromes fließt, erzeugt
der schmelzbare Abschnitt des Schmelzleiters 5 wiederholt
Wärme und gibt
sie ab, so dass die Schmelzzeit dazu neigt, lang zu werden. Wenn
andererseits der diskontinuierliche Kurzschlussstrom durch das Kabel
fließt,
das den Schaltkreis bildet, versagt das Kabel beim Abführen der
Wärme wie
in dem schmelzbaren Abschnitt, selbst wenn der Strom unterbrochen
wird, da das Kabel mit einem Mantel überzogen ist, und daher steigt die
Temperatur des Kabels weiterhin wegen der angesammelten Wärme, und
im schlimmsten Fall besteht die Möglichkeit, dass das Kabel schmort.
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Aus
der
DE 32 21 919 A1 ist
eine Sicherungseinheit bekannt, die einen langgestreckten Träger umfasst,
auf dem ein Schmelzleiter angeordnet ist und neben diesem ein Temperatursensor
angeordnet ist. Die Anschlüsse
für den
Schmelzleiter und für
den Temperatursensor verlaufen in der Ebene des Trägers und
im wesentlichen parallel zueinander. Aus den Werten des Temperatursensors
wird die Strombelastung ermittelt, und entsprechende Signale für Zusatzfunktionen
werden erzeugt.
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Aus
der AT 383 697 ist eine mit einem Widerstand thermisch gekoppelte
Temperaturschmelzsicherung bekannt, welche bei einem bestimmten Stromfluss
durch den Widerstand schmilzt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach zu handhabende
und kompakt aufgebaute Hochstrom-Sicherungseinheit zu schaffen,
die bei einem direkten Kurzschluss den Stromkreis unterbricht und
bei anomalen Zuständen
den Stromkreis unterbricht oder ein Warnsignal abgibt.
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Diese
Aufgabe wird durch die im Patentanspruch angegebenen Merkmale gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Hochstrom-Sicherungseinheit
umfasst eine Hochstrom-Schmelzsicherung
mit einem ersten Paar Anschlusskontakten und einem Schmelzleiter,
der das erste Paar Anschlusskontakte untereinander verbindet. Ein
Gehäuse nimmt
die Hochstrom-Schmelzsicherung auf. Eine Temperaturschmelzsicherung
ist in nächster
Nähe des
Schmelzleiters und diesen überkreuzend
angeordnet, wobei die Temperaturschmelzsicherung durch Wärme geschmolzen
wird, die von dem Schmelzleiter erzeugt wird. Die Temperaturschmelzsicherung
umfasst ein zweites Paar Anschlusskontakte. Der durch die Hochstrom-Schmelzsicherung fließende Strom
fließt
nicht durch die Temperaturschmelzsicherung Beim Schmelzen der Temperaturschmelzsicherung
wird ein Signal ausgelöst.
Die Schmelztemperatur der Temperaturschmelzsicherung ist auf einen
Wert zwischen der Schmelztemperatur des Schmelzleiters der Hochstrom-Schmelzsicherung
und der maximalen Temperatur, welches sich im normalen Verwendungszustand
der Hochstrom- Sicherungseinheit
entwickeln kann, eingestellt. Das erste Paar Anschlusskontakte und
das zweite Paar Anschlusskontakte sind innerhalb des Gehäuses in
Steckrichtung der Hochstrom-Sicherungseinheit verlaufend angeordnet.
Da die Temperaturschmelzsicherung den Schmelzleiter überkreuzend
angeordnet ist, kann eine sehr kompakte Bauweise erzielt werden.
Da sowohl das erste Paar von Anschlusskontakten als auch das zweite
Paar von Anschlusskontakten im Gehäuse angeordnet sind und sich
die Anschlusskontakte in Steckrichtung des Gehäuses erstrecken, kann ein Austausch
der Hochstrom-Sicherungseinheit bei Bedarf auf einfache und sichere
Weise durch eine Bedienperson ausgeführt werden.
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Die
Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher bezeichnet. Darin zeigen:
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1 eine
teilweise aufgebrochene Seitenansicht einer Hochstrom-Sicherungseinheit
der Erfindung;
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2 eine
vergrößerte perspektivische
Ansicht des Zustands der Anbringung einer in 1 gezeigten
Temperaturschmelzsicherung;
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3 eine
perspektivische Ansicht der in 2 gezeigten
Temperaturschmelzsicherung;
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4 ein
Diagramm zur Erläuterung
des Temperaturanstiegs eines Schmelzeinsatzes einer Hochstrom-Schmelzsicherung;
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5 eine
perspektivische Explosionsansicht einer herkömmlichen Hochstrom-Schmelzsicherung;
und
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6 ein
Diagramm der Schmelzkennlinie der herkömmlichen Hochstrom-Schmelzsicherung.
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1 zeigt
eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht einer Hochstrom-Sicherungseinheit der
Erfindung, 2 zeigt eine vergrößerte perspektivische
Ansicht des Zustands der Anbringung einer in 1 gezeigten
Temperaturschmelzsicherung, 3 zeigt
eine perspektivische Ansicht der in 2 gezeigten
Temperaturschmelzsicherung, und 4 zeigt
ein Diagramm zur Erläuterung
des Temperaturanstiegs eines Schmelzleiters einer Hochstrom-Schmelzsicherung.
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Die
Hochstrom-Sicherungseinheit 21 umfasst eine Hochstrom-Schmelzsicherung 23,
die durch einen Überstrom
zu betätigen
ist, eine Temperaturschmelzsicherung 25, die gemäß der Umgebungstemperatur
zu betätigen
ist, und ein Gehäuse 27,
das diese Sicherungen 23 und 25 aufnimmt.
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Wie
in 2 gezeigt, umfasst die Hochstrom-Schmelzsicherung 23 ein
erstes Paar Anschlusskontakte 29 sowie einen Schmelzleiter 31, der
die Anschlusskontakte 29 verbindet. Der Schmelzleiter 31 weist
einen schmelzbaren Abschnitt 33 auf, der aus Metall mit
niedrigem Schmelzpunkt besteht, wie Blei und Zinn, und dieser schmelzbare Abschnitt 33 wird
durch darin erzeugte Wärme
geschmolzen, wenn ein Überstrom
zwischen den ersten Anschlusskontakten 29 fließt, und
das Schmelzen des schmelzbaren Abschnitts 33 bewirkt, dass ein
Schaltkreis geöffnet
wird, wodurch ein Kabel und ein Gerät geschützt werden.
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Anschlussaufnahmekammern
(nicht gezeigt) zum Aufnehmen der jeweiligen ersten Anschlusskontakte 29 sowie
ein Einsatzaufnahmeraum 35, der mit diesen Anschlussaufnahmekammern
in Verbindung steht, sind in dem Gehäuse 27 ausgebildet.
Wenn die ersten Anschlusskontakte 29 in den jeweiligen
Anschlussaufnahmekammern aufgenommen sind, ist der Schmelzleiter 31 in
dem Einsatzaufnahmeraum 35 positioniert.
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Die
Temperaturschmelzsicherung 25 ist nahe dem Schmelzleiter 31 vorgesehen,
und die Temperaturschmelzsicherung 25 wird an dem Schmelzeinsatz 31 zum
Beispiel durch Klauen 37 gehalten, die sich von dem Schmelzleiter 31 erstrecken. Wie
in 3 gezeigt, umfasst die Temperaturschmelzsicherung 25 ein
zweites Paar Anschlusskontakte 39 und einen Temperaturschmelzsicherung-Aufnahmeabschnitt
(Elementaufnahmeabschnitt) 41, der diese zweiten Anschlusskontakte 39 untereinander
verbindet. Ein Element (nicht gezeigt), das die zweiten Anschlusskontakte 39 untereinander verbindet,
wird in dem Elementaufnahmeabschnitt 41 aufgenommen, und
dieses Element weist einen schmelzbaren Abschnitt auf, welcher mit
einer vorbestimmten Temperatur geschmolzen wird. Die Temperaturschmelzsicherung 25 ist
derart vorgesehen, dass der Elementaufnahmeabschnitt 41 in
nächster Nähe des schmelzbaren
Abschnitts 33 angeordnet ist. In dieser Ausführungsform überkreuzen
sich der Elementaufnahmeabschnitt 41 und der Schmelzleiter 31.
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Daher
weist die Hochstrom-Sicherungseinheit 21 vier Anschlusskontakte
auf, nämlich
die ersten Anschlusskontakte 29 der Hochstrom-Schmelzsicherung 23 und
die zweiten Anschlusskontakte 39 der Temperaturschmelzsicherung 25.
Die ersten Anschlusskontakte 29 der Hochstrom-Sicherungseinheit 21 werden
jeweils in den Anschlussaufnahmekammern in dem Gehäuse 27 aufgenommen,
während
die zweiten Anschlusskontakte 39 der Tempe raturschmelzsicherung 25 zur
Außenseite
offenliegen, zum Beispiel zwischen Anschlussaufnahmeabschnitten 43 und 43 des
Gehäuses 27.
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Die
Betätigungstemperatur
der Temperaturschmelzsicherung 25 wird auf einen niedrigeren
Wert als die Betätigungstemperatur
der Hochstrom-Schmelzsicherung 23 eingestellt. Und zwar wird
die Betätigungstemperatur
der Temperaturschmelzsicherung 25 eingestellt auf einen
Wert zwischen einer maximalen Temperatur, welche sich in einem normalerweise
verwendeten Zustand der Hochstrom-Schmelzsicherung 23 entwickelt,
und der Betätigungstemperatur
der Hochstrom-Schmelzsicherung 23.
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Wenn
zum Beispiel, wie in 4 gezeigt, die maximale Temperatur
(i), die sich in dem Zustand normaler Verwendung der Hochstrom-Schmelzsicherung 23 entwickelt,
50°C beträgt und ihre
Betätigungstemperatur
(iii) 300°C
beträgt,
wird die Betätigungstemperatur
der Temperaturschmelzsicherung 25 auf einen geeigneten
Wert zwischen 50 und 300°C
eingestellt.
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Obwohl
in den Figuren nicht gezeigt, sind die zweiten Anschlusskontakte 39 mit
einer Alarmschaltung verbunden zum Einschalten einer Alarmlampe eines
Instrumentabschnitts oder dergleichen, und wenn die Temperaturschmelzsicherung 25 geschmolzen
wird, wird die Alarmschaltung betätigt.
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Die
Arbeitsweise der Hochstrom-Sicherungseinheit 21 dieses
Aufbaus wird nun anhand von 4 beschrieben.
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In
der Hochstrom-Sicherungseinheit 21 beginnt gewöhnlich,
wenn die Temperatur des Schmelzleiters 31 etwa 300°C erreicht,
wie bei (iii) in 4 angedeutet, Zinn 31b in
das Substrat des Schmelzleiters zu diffundieren, und danach wird
der schmelzbare Abschnitt 33 geschmolzen. Wenn jedoch unterbrochenes
oder diskontinuierliches Kurzschließen auftritt, wie bei (ii)
angedeutet, steigt die Temperatur des Schmelzleiters 31 nur
auf etwa 150°C
an, und daher schmilzt die Hochstrom-Schmelzsicherung 23 nicht
oder die Schmelzzeit ist sehr lang.
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Die
Betätigungstemperatur
der Temperaturschmelzsicherung 25 wird auf einen Wert unterhalb 150° eingestellt,
und in diesem Fall schmilzt die Temperaturschmelzsicherung 25, wenn
solch ein diskontinuierlicher Kurzschluss auftritt, und gemäß diesem Schmelzsignal
wird eine Zwangsunterbrechungsschaltung angesteuert, um dadurch
den Schaltkreis zu unterbrechen, oder die Alarmschaltung wird betätigt, um
die Alarmlampe des Instrumentabschnitts oder dergleichen einzuschalten,
womit der Bediener über
das Auftreten des anomalen Zustands informiert wird.
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In
der obigen Hochstrom-Sicherungseinheit 21 ist also die
Temperaturschmelzsicherung 25, die durch von der Hochstrom-Schmelzsicherung 23 erzeugte
Wärme betätigt wird,
in der Nachbarschaft dieser Hochstrom-Schmelzsicherung 23 vorgesehen,
und daher wird selbst zu dem Zeitpunkt eines diskontinuierlichen
Kurzschlusses, wenn die Hochstrom-Schmelzsicherung 23 nicht geschmolzen
wird, die Temperaturschmelzsicherung 25 geschmolzen, so
dass der Schaltkreis durch dieses Schmelzsignal unterbrochen wird
oder dem Bediener ein Alarm gegeben wird. Infolgedessen können das
Kabel und das Gerät
vor einem durch diskontinuierliches Kurzschließen erzeugten anomalen Strom
geschützt
werden (welcher in herkömmlichen
Hochstrom-Schmelzsicherungen bisher nicht unterbrochen werden konnte).
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Die
Temperaturschmelzsicherung 25 kann nahe der Hochstrom-Sicherungseinheit 21 vorgesehen
werden, wobei das Gehäuse 27 wie
in einer herkömmlichen
Sicherungseinheit verwendet wird, und daher kann die Hochstrom-Schmelzsicherung 23 in einer
Abmessung ausgebildet werden, die allgemein der gegenwärtigen Hochstrom-Schmelzsicherung 23 gleicht,
und die Funktionen der Stromsicherung und der Temperaturschmelzsicherung 25 können kompakt
in einer Einheit ausgeführt
werden.
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Wie
oben im einzelnen beschrieben, ist in der Hochstrom-Sicherungseinheit 21 der
Erfindung die Temperaturschmelzsicherung 25 benachbart
der Hochstrom-Schmelzsicherung 23 vorgesehen und wird geschmolzen
durch Wärme,
die von der Hochstrom-Schmelzsicherung 23 erzeugt
wird. Daher kann der Schaltkreis unterbrochen werden, selbst wenn
die Hochstrom-Schmelzsicherung 23 nicht geschmolzen wird,
oder das Auftreten des anomalen Zustands kann dem Bediener gemäß diesem Schmelzsignal übermittelt
werden.
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Die
Betätigungstemperatur
der Temperaturschmelzsicherung 25 wird auf einen Wert zwischen der
Betätigungstemperatur
der Hochstrom-Schmelzsicherung 23 und der maximalen Temperatur
eingestellt, welche sich in dem normalen Verwendungszustand der
Hochstrom-Schmelzsicherung 23 entwickeln kann, und indem
so verfahren wird, kann die Temperaturschmelzsicherung 25 geschmolzen
werden zu dem Zeitpunkt eines diskontinuierlichen Kurzschlusses,
wenn die Hochstrom-Schmelzsicherung 23 nicht geschmolzen
wird, und daher können
das Kabel und der Schaltkreis gegen einen anomalen Strom (der bisher
nicht unterbrochen werden konnte) aufgrund eines solchen diskontinuierlichen
Kurzschlusses geschützt
werden.