Kenntlichmachung einer Funktionsunfähigkeit von Sicherungen

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Kenntlichmachung der Funktionsunfähigkeit von Sicherungen zur Absicherung gegen überspannung, überlast und Kurzschluss in Stromkreisen sowie dergestalt ausgeführte Sicherungen.

Elektrische Geräte der Unterhaltungselektronik, beispielsweise Fernseher und Videorekorder, oder Büromaschinen, beispielsweise Drucker, Kopierer und Scanner oder Faxgeräte oder Computer besitzen Sicherungen, die ihre internen Stromkreise gegen überspannung, überlast und Kurzschluss absichern. Diese Sicherungen sind Schmelzsicherungen, die als Gerätesicherungen (G- Sicherungen) oder Feinsicherungen bezeichnet werden. Sie bestehen aus einem Glas- oder Keramikkörper, der einen Schmelzleiter in Drahtform umschließt. Die Stirnseiten dieser rohrförmigen Sicherungen werden von Polkappen abgedeckt, an denen im Innern der Sicherung der Schmelzleiter und außen die Sicherung auf einer Platine, einem Träger elektrischer Schaltungen, aufgelötet ist. Beispielsweise hat eine Sicherung zur Absicherung gegen eine überlast von 10 A Stromstärke bei 250 V Spannung eine Länge von 20 mm und einen Durchmesser von 5 mm.

Wird in Folge einer überspannung, überlast oder eines Kurzschlusses der Schmelzleiter zerstört, so kann das auf Grund der Undurchsichtigkeit des

Keramikkörpers nicht erkannt werden. Vor allem dann, wenn ein Gerät mehrere

Sicherungen besitzt, die gemeinsam auf einem Träger elektrischer Schaltungen aufgelötet sind und es nicht ersichtlich ist, welche Sicherung funktionsunfähig ist, wird die gesamte Platine ausgetauscht. Die dadurch entstehenden Kosten sind in Bezug auf den Wert einer Sicherung unverhältnismäßig.

Bekannt sind die heute nicht mehr verwendeten Autosicherungen. Auf einem stabförmigen Keramikkörper mit kegelförmigen Enden ist ein Blechstreifen

aufgelegt, der die beiden Enden überdeckt und zwischen den beiden Enden sich als Schmelzleiter in einer auf die abzusichernde Stromstärke abgestimmten Breite als Widerstand hinzieht. Beim überschreiten der Grenzstromstärke schmilzt der Schmelzleiter und der unterbrochene Leiter ist ein Hinweis auf die Funktionsunfähigkeit der Sicherung. Der Nachteil dieser Sicherungen ist, dass der Schmelzleiter ungeschützt und unisoliert völlig frei liegt, so dass Spannungsüberschläge möglich sind.

Es wird deshalb nach Möglichkeiten gesucht, den Zustand der Funktionsunfähigkeit einer Sicherung nach dem Eintreten deutlich und irreversibel anzuzeigen, ohne dass der Schmelzleiter im intakten Zustand offen zugänglich ist.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt dadurch, dass der Sicherungskörper selbst oder ein auf seiner Oberfläche befindlicher Stoff eine sichtbare Beschädigung erfährt. In einer Ausführung kann der Sicherungskörper aus mindestens zwei Teilstücken zusammengesetzt sein. Durch die beim Schmelzen des Schmelzleiters entstehende Wärme oder durch überspannung, überlast oder Kurzschluss selbst erfolgt eine Einwirkung auf den Sicherungskörper dergestalt, dass sich die Teile voneinander lösen, oder verschieben lassen, so dass die Sicherung zerfällt oder dass ein Teil der Sicherung, wozu auch eine Umhüllung des Sicherungskörpers gehört, sichtbar beschädigt wird.

In der Regel sind die Sicherungen mit Sand gefüllt, der die Reaktion des schmelzenden Schmelzleiters dämpft. Weil für die Lösungen der Aufgabe die Schmelzwärme vollständig gebraucht wird und bei der Zerstörung der Sicherung der austretende Sand Schaden anrichten kann, enthält die erfindungsgemäße Sicherung in den bevorzugten Ausführungen keinen Sand. In diesem Fall können die Wände des Sicherungskörpers dicker sein. Aus Gründen der Gewichtsersparnis kann der Keramikwerkstoff auch porös sein. Der Sicherungskörper kann, um beispielsweise das Eindringen von Feuchtigkeit in die

Poren den zu verhindern, mit einer Lackschicht überzogen oder einer Folie oder einem Kunststoffrohr oder Glas umhüllt sein. Weiterhin kann diese äußere Hülle die Nichtfunktion der Sicherung anzeigen, wenn sie beim Durchschmelzen des Sicherungsdrahtes beschädigt oder zerstört wird beziehungsweise sich verändert.

An Hand von Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 einen radial geteilten Sicherungskörper,

Figur 2 einen Sicherungskörper mit einem mittig angeordneten ringförmigen Segment,

Figur 3 einen Sicherungskörper mit einem halbkreisförmig ausgeschnittenen, in den Sicherungskörper eingesetzten Segment, Figur 4 einen Sicherungskörper aus zwei Hälften, längs geteilt, Figuren 5 und 6 einen Sicherungskörper mit einem halbkreisförmig ausgeschnittenen Segment mit einem Schmelzleiter in Form einer

Leiterbahn, Figur 7 einen Sicherungskörper mit einem zum Schmelzleiter parallel verlaufenden Dickschichtwiderstand und

Figur 8 eine herkömmliche Sicherung mit einem auf ihrer Oberfläche parallel zum Schmelzleiter verlaufenden Dickschichtwiderstand.

Entsprechend einer Ausführung der Erfindung nach Figur 1 ist bei der schematisch dargestellten Sicherung 1 der Sicherungskörper mittig quer geteilt und aus mindestens zwei Teilen 2a und 2b zusammengesetzt. Der Schmelzleiter 3 durchzieht den Sicherungskörper mittig in einer zentral angeordneten öffnung 4. Der Schmelzleiter 3 ist an den an den Enden der Sicherung 1 aufgeschobenen Polkappen 5 angelötet. Durch die beim Schmelzen des Schmelzleiters 3 entstehende Wärme erfolgt eine Einwirkung auf den Sicherungskörper dergestalt, dass sich die Teile 2a und 2b voneinander lösen und sich gegeneinander verschieben lassen, so dass die Sicherung 1 zerfällt.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind in dem rohrförmigen Sicherungskörper 6 nach Figur 2 ein Ring 7 und in dem rohrförmigen Sicherungskörper 8 nach Figur 3 ein halbkreisförmiger segmentförmiger Ausschnitt 9 angeordnet. Im Bereich des Schmelzleiters 3 sind diese Teile 7 und 9 durch einen thermoempfindlichen Klebstoff 10 mit dem übrigen Sicherungskörper 6 beziehungsweise 8 verbunden. übereinstimmende Merkmale mit dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel nach Figur 1 sind mit denselben Bezugsziffern versehen.

Der Klebstoff 10 ist thermoempfindlich und bei überschreiten einer Grenztemperatur verändert er sich irreversibel so, dass er seine Klebfähigkeit verliert. Die Grenztemperatur des Klebstoffs ist auf die Temperatur abgestimmt, die in Abhängigkeit von der abzusichernden Stromstärke durch die beim Schmelzen des Schmelzleiters freigesetzte Energie auftritt. Beim Zersetzen des Klebstoffs 10 lösen sich der Ring 7 oder das Segment 9 aus dem Sicherungskörper 6 beziehungsweise 8 oder sie lassen sich leicht aus ihrer ursprünglichen Stellung verschieben. Der Sicherungskörper 8 kann als Orientierungshilfe eine sich über die gesamte Länge des Körpers hinziehende Nut 15 erhalten, damit das Segment nach dem lagerichtigen Löten des Sicherungskörpers auf eine Platine abgehoben werden kann.

Wenn der Schmelzleiter 3 einen Durchmesser aufweist, bei dem er gegenüber leichten mechanischen Einwirkungen unempfindlich ist, kann in einer Abwandlung der vorhergehenden Ausgestaltung der Erfindung nach Figur 2 der Ring 7 im Sicherungskörper 6 auch ausschließlich durch den Schmelzleiter in seiner Position gehalten werden. Schmilzt der Schmelzleiter, verliert der Ring seinen Halt und fällt aus dem Sicherungskörper.

Entsprechend Figur 4 kann die Sicherung 1 einen längs geteilten Sicherungskörper aufweisen, wobei die beiden Hälften 11 a und 11 b mit einem thermoempfindlichen Klebstoff 10 zusammengeklebt sind, der sich in den Nuten

12a und 12b befindet, die jeweils mittig in den beiden Hälften 11a beziehungsweise 11 b des Sicherungskörpers verlaufen. Die Ansicht der Stirnseite der Sicherung 1 ist ein Querschnitt im Bereich der vorderen Polkappe 13. übereinstimmende Merkmale mit den vorhergehenden Ausführungsbeispielen sind auch hier mit denselben Bezugsziffern versehen. Ist nur eine Hälfte des Sicherungskörpers auf eine Platine aufgelötet, verliert die andere Hälfte beim Schmelzen des Schmelzleiters und der Zersetzung des Klebstoffs 10 ihren Halt und fällt ab oder kann abgehoben werden. Bei dieser Ausführung bietet sich die Möglichkeit, den Schmelzleiter 14 in Form einer Paste, in Dickfilmtechnologie, auf die untere Hälfte 11 b des Sicherungskörpers aufzudrucken. Nach Aufdrucken des Schmelzleiters 14 in der Nut 12b kann in diese Nut auch der Klebstoff 10 eingebracht und die obere Hälfte 11 a des Sicherungskörpers aufgesetzt und verklebt werden. Die Polkappen 13 können durch Tauchen in einer geeigneten Paste erzeugt werden. Die Sichtbarmachung der Zerstörung des Schmelzleiters kann verstärkt werden, wenn der Schmelzleiter 14, wie hier nicht dargestellt, zusätzlich mit einem Stoff überdeckt ist, der beispielsweise einen Farbumschlag erfährt.

Damit eine Sicherung in der vorhergehend beschriebenen Ausführung auf einer Platine so aufgelötet werden kann, dass sich die obere Hälfte 11 a von der unteren Hälfte 11 b lösen kann, ist einer der Sicherungskörper mit einer Orientierungshilfe versehen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es eine sich über die Länge der unteren Hälfte 11 b des Sicherungskörpers erstreckende Nut 15, durch die die aufzulötende Hälfte 11 b von der freien Hälfte 11 a unterschieden wird.

Der Sicherungskörper kann auch, wie hier nicht dargestellt, eine sich über die gesamte Länge des Körpers hinziehende Nut aufweisen, in deren Grund der Schmelzleiter liegt. Statt der Nut kann auch in der Sicherung 1 mittig im Sicherungskörper 16 ein Segment in der Größe des halben Umfangs ausgeschnitten sein, wie es entsprechend Figur 5 der Fall ist. Merkmale, die mit

den vorhergehenden Ausführungsbeispielen übereinstimmen, sind auch hier mit denselben Bezugsziffern versehen. Bei dieser Ausführung wird der Schmelzleiter 14 in Form einer Leiterbahn aufgedruckt und die Polkappen 13 werden durch Tauchen in eine Leiterpaste erzeugt. Zum Schutz gegen Berührung des Schmelzleiters kann die Nut entweder mit einem durchsichtigen Kunststoff oder Glas verschlossen sein, oder der Sicherungskörper 16 entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach Figur 5 ist, zumindest zwischen den Polen, mit einem Kunststoff- oder Glasrohr oder einer Folie 17 umschlossen, wie in Figur 6 dargestellt. Schmilzt der Schmelzleiter 14 auf Grund einer überlastung, ist seine Zerstörung sofort sichtbar.

Damit eine Sicherung in der Ausführung nach Figur 5 und 6 auf einer Platine so aufgelötet werden kann, dass eine Nut oder der segmentförmige Ausschnitt mit dem darin befindlichen Schmelzleiter 14 sichtbar sind, kann der Sicherungskörper 16 auf der Seite, mit der er aufgelötet wird, mit einer Orientierungshilfe versehen sein, beispielsweise in Form einer sich über die Länge des Sicherungskörpers 16 erstreckenden Nut 15.

Die Sichtbarmachung der Zerstörung kann zusätzlich dadurch verstärkt werden, dass durch die beim Schmelzen des Schmelzleiters 14 entstehende Wärme der Kunststoff oder das Glas 17 selbst, durch die die Nut oder der segmentförmige Ausschnitt verschlossen oder überdeckt werden, eine Beschädigung erfahren, beispielsweise durch Trübung. Die Wirkung kann verstärkt werden, wenn der Schmelzleiter 14 nach Figur 6 zusätzlich mit einem Stoff 18 umgeben oder bedeckt ist, der beispielsweise einen Farbumschlag erfährt oder in anderer Weise durch die entstehende Wärme so beeinflusst wird, dass er oder seine Reaktionsprodukte den Kunststoff oder das Glas 17 angreifen und beschädigen, mit dem der Sicherungskörper 16 nach Figur 6 umgeben ist, so dass die Funktionsunfähigkeit der Sicherung 1 sichtbar wird. Dem jeweiligen Stoff können geeignete Katalysatoren zugegeben werden zum Einleiten und/oder Intensivieren und Beschleunigen der durch die Wärme ausgelösten Reaktion.

Bei dem Ausführungsbeispiel, das in Figur 7 dargestellt ist, entspricht die Sicherung 1 in ihrem Aufbau und ihrer Ausstattung dem Ausführungsbeispiel nach Figur 5. Merkmale, die mit den vorhergehenden Ausführungsbeispielen übereinstimmen, sind auch hier mit denselben Bezugsziffern versehen. Der Sicherungskörper 16 ist zusätzlich mit einem Rohr 19 aus Glas oder einem geeigneten Kunststoff umgeben. Durch einen zeichnerisch vorgesehenen Ausbruch in dem Rohr 19 ist der in Form einer Paste aufgedruckte Schmelzleiter 14 in dem segmentförmigen Ausschnitt des Sicherungskörpers 16 zu sehen. Parallel zu diesem Schmelzleiter 14 und oberhalb von ihm im Verlauf des segmentförmigen Ausschnitts des Sicherungskörpers 16 erstreckt sich zwischen den Polkappen 13 und mit diesen jeweils verbunden ein in oder auf dem Rohr 19 aufgebrachter Dickschichtwiderstand 20, der ebenfalls in Pastenform aufgetragen worden ist. Ist der Widerstand 20 außen auf dem Rohr 19 aufgedruckt, ist es vorteilhaft, wenn er zum Schutz vor Beschädigung beispielsweise mit einem Lack überdeckt ist. Der Widerstand des Dickschichtwiderstands 20 muss so auf den Widerstand des Schmelzleiters 14 abgestimmt sein, dass bei vorgegebener Stromstärke und Spannung der Stromfluss durch den Widerstand 20 vernachlässigbar ist und erst bei überspannung, überlast oder Kurzschluss, also bei überschreiten der Grenzwerte, dieser Widerstand 20 so beaufschlagt wird, dass er mit dem Schmelzleiter 14 zerstört wird. Die Zerstörung des Widerstands 20 ist auf dem Rohr 19 sichtbar und zeigt dadurch sofort die Funktionsunfähigkeit der Sicherung 1 an. Auch hier kann der Sicherungskörper 16 zum lagerichtigen Auflöten mit einer sich über die Länge des Sicherungskörpers 16 erstreckenden Nut 15 als Orientierungshilfe versehen sein.

Das Ausführungsbeispiel nach Figur 8 zeigt eine Sicherung 1 mit einem herkömmlichen Sicherungskörper 21. Merkmale, die mit den vorhergehenden Ausführungsbeispielen übereinstimmen, sind auch hier mit denselben Bezugsziffern versehen. In dem rohförmigen Sicherungskörper 21 , der im Bereich der vorderen Polkappe 5 quer geschnitten ist, verläuft der von Sand 22 umgebene Schmelzleiter 4 zwischen den beiden Polkappen 5. Der

Sicherungskörper 21 ist, wie im Ausführungsbeispiel nach Figur 7, mit einem Rohr 19 aus Glas oder einem geeigneten Kunststoff umgeben. Auch hier erstreckt sich parallel zu dem aber hier nicht sichtbaren Schmelzleiter 4 zwischen den Polkappen 5 und mit diesen jeweils verbunden ein in oder auf dem Rohr 19 aufgebrachter Dickschichtwiderstand 20, der in Pastenform aufgetragen worden ist. Ist der Widerstand 20 außen auf dem Rohr 19 aufgedruckt, ist es vorteilhaft, wenn er zum Schutz vor Beschädigung beispielsweise mit einem Lack überdeckt ist. Ist der Widerstand 20 auf dem Rohr 19 aufgebracht, können die Polkappen 5 das Rohr umschließen. Ist der Widerstand 20 im Rohr 19 aufgetragen, braucht das Rohr 19 nur auf den Sicherungskörper 21 aufgeschoben zu werden, so dass der Widerstand 20 jeweils mit den beiden Polkappen 5 in Kontakt tritt, wie in Figur 8 dargestellt. Für den Widerstand 20 und seine Reaktion gilt auch hier das, was bei der Beschreibung der Figur 7 gesagt wurde. Auch hier kann der Sicherungskörper 21 zum lagerichtigen Auflöten mit einer sich über die Länge des Sicherungskörpers 21 erstreckenden Nut 15 als Orientierungshilfe versehen sein.