技术领域

本发明涉及一种改进的延时熔断器。特别是，本发明涉及一种延 时熔断器上使用的元件，该元件包括一焊料熔件和一铜或铜合金易 熔熔件。这些熔件在长时间过载和短路情况下会断开。 本发明的背景技术

延时熔断器在熔断器工业里是众所周知的。典型的延时熔断器 的一个例子是1985年8月6日授给约瑟夫·W·柯瓦立克等人的 美国专利4,533,895号所描述和要求保护的R类熔断器。该专利已 转让给本申请的受让人，它描述了一种具有一个或几个通电的、作短 路熔断保护的保险丝的慢熔断的或延时的熔断器。一般说，作短路熔 断保护的保险丝安装在熔断器纵向相对两端的各单个端室内。这些 单个端室由杯状的端盖6或6′和垫片18或18′(见上述专利的图2， 3和10)所包含或限定。各单个端室充满着灭弧充填物，例如砂。垫 片18或18′防止砂进入中央空间或室23。

端室提供短路熔断保护。相比之下，中央空间或室23提供较大 而重的保险丝结构，该结构提供针对长时间的、但相对较低的电流过 载的熔断保护。该较大而重的保险丝结构在上述专利的图2和7至 10中有较详细的表示。该结构包括一插棒14，一插棒导向件16，和 一锥形的螺旋压簧17。该螺旋压簧17抵压在插棒14的上部平表面 上。插棒14还包括一与强电流保险丝12之一接触的插棒延伸部 14C(见图7和11C)，并通过焊接点20B固定在保险丝12上(见图 9)。另一焊接点20C将插棒导向件16的一端固定在插棒14上。

接点20B和20C在长时间的、一定的(即135％)过载电流情况 下，延迟一段给定的最小时间间隔即熔化。特别是，在短路保护带12 上形成的热流过插棒14和导向件16。插棒14和插棒导向件16作散 热片用，并不断地软化和熔化焊接点20B和20C。弹簧17的膨胀倾 向给焊接点20C提供一个力。其最后结果是，该弹簧力将插棒4推 下而在插棒导向件16之上。其作用是将插棒14与短路保护带12分 离，如图10所示。

上述专利显示的和描述的熔断器基本上是可靠的，并己在工业 中成功地使用了许多年。然而，由于种种原因这种熔断器的结构是费 钱的。首先，为了保证插棒14和与其有关的元件平稳和可靠的动作， 必须通过紧紧地固定紧公差的垫片18和18′来防止端室里的砂进入 中心室23(见图2和3)。

其次，弹簧17、插棒14和插棒导向件16较大而重并必须适当 对齐。这种对齐不难得到保证，但在制造过程中需要额外的工序。而 这些工序是重要的。从图10所示的实施例可看到，没有适当对齐这 些元件将可能在过载情况下阻止插棒平稳地滑动到插棒导向件16 上。接着，该缺陷还可能阻止插棒延伸部14C与可电流加热的带12 正常地分离。如果这种情况发生，这种熔断器就可能对要求保护的电 路不提供设定的过载保护。 本发明的简介

本发明涉及一种延时熔断器及其中的各种组合件。该熔断器本 身包括一通常由绝缘材料制的壳体。第一和第二导电端脚固定在并 露出于该壳体轴向相对端。

该壳体包围着一短路易熔元件。该短路易熔元件较佳的是一铜 或铜合金带，并包括相对的第一和第二端。第一端可导电地与壳体的 第一导电端脚连接。

该壳体还包围着一延时易熔元件。该延时易熔元件可导电地固 定在短路易熔元件的第二端与壳体的第二端脚之间。较佳的是，该延 时易熔元件与短路易熔元件纵向隔开，并沿着壳体的第一纵轴线延 伸。当过载电流流经延时易熔元件一给定的时间时，该延时易熔元件 熔化，从而切断电流。

一由弹性的、可压缩的绝缘材料制的块体包括一通道，延时易熔 元件延伸通过该通道。该通道是由环壁限定的。当延时熔断器熔化 时，由于绝缘材料的弹性，这些环壁塌陷。

属于延时易熔元件中的一个元件的焊料条包括一对端部和在该 对端部之间的中间部。焊料条的中间部位于绝缘材料制的块体的通 道内，而焊料条的端部轴向突出于绝缘块体之外。

本熔断器的壳体可完全充满粉状的灭弧材料。较佳的是，该粉状 的灭弧材料是砂。

本发明的目的是提供一种新的熔断器，如一种R类熔断器，它 可以具有单个内室。本发明的另一目的是提供一种延时熔断器，其内 室可安全地和完全地充满粉状的灭弧材料，如砂。本发明的再一目的 是提供一种延时熔断器，它没有运动的部件，与现有技术中的延时熔 断器相比较轻。

另一个目的是提供一种延时熔断器，它没有可相对滑动的运动 另件。不用这种相对滑动另件，消除了这些另件不对直线的可能性， 并且减少了在过载情况下熔断器不断开被保护电路的可能性。

本发明的再一个目的是提供一种单个R类延时熔断器，它可提 供满600伏的交流电和600伏的直流电保护。本发明的还有一个目 的是提供一种延时熔断器，它以一较紧凑的熔断器、较容易地增加额 定电流。 附图的简要说明

图1是本发明的延时熔断器的一个较佳的实施例的侧剖视图， 并显示了它的部分元件；

图2是图1中的熔断器的一个视图，但该熔断器已绕其纵轴线 旋转了90度；

图3是图2中的一部分特别是壳体内延时易熔元件一部分的放 大图，它包括了在延时易熔元件熔断后的由弹性的、可压缩的绝缘材 料制的块体；

图4是图1-3所示的由弹性的、可压缩的绝缘材料制的块体的 放大的立体图，但是在该块体内没有通常设置的焊料条；

图5是图1所示熔断器中的易熔元件的立体图，并特别显示了 在较佳的延时易熔元件里的全部四个焊料条；

图6是本发明另一较佳实施例的侧剖视图；

图7是图6中的熔断器的一个视图，但已绕其纵轴线旋转了90 度；

图8是图7中的熔断器沿图7中的8-8线的剖视图；

图9是图1中的熔断器的局部分解图，表示了与熔断器壳体分 离的端盖；

图10是用来稳定图9中的熔断器一部分的E形夹的立体图。

本发明涉及一种延时熔断器，以及该延时熔断器上使用的各种 组合件。

刀片型端脚熔断器10和该熔断器10的各种元件及组合件由图 1-5详细表示。图1和2表示熔断器10的原先敞口的圆筒型壳体 12，该壳体12是由适当的、普通的绝缘材料制成的。固定在壳体12 的原先敞口的端部上的是一对杯状的端盖14和16。端盖14和16利 用四个螺钉18固定在壳体上。在端盖14和16的端部上设有小孔20 和22。第一刀片型端脚24和第二刀片型端脚26从这些小孔20和 22突出。这些端脚24和26固定在壳体12轴向相对两端部上并从 其中露出。从图1中可看出，第二或一般在向上位置处的端脚26包 括一般用来安装和固定R类熔断器的缺口28。本发明的壳体以及事 实上所有上面描述的、可从外面看到的元件都类似于美国专利4, 533,895号中的图1所示的那些东西。

端脚24和26被安装于一组合件。该组合件被封装在壳体12 内，并包括一短路易熔元件30。该短路易熔元件30较佳的是一铜带 或一铜合金带，并包括相反的第一端32和第二端。如果该短路易熔 元件30是由铜合金带制成的，那么该铜合金较佳的是镍铜或锌铜。 第一端32通过熔接或焊接与第一导电端脚24的一侧面导电连接。

该短路易熔元件30包括细长槽34(见图1)，该细长槽34在元 件30内限制电流流动。元件30上的这些细长槽34和与其相邻的、 仍保留的固体部分形成通常所说的桥33。一增长的细长槽36位于 短路易熔元件30的近中心处。该增长的细长槽36与最靠近的一般 的细长槽34一起增加了该短路易熔元件30中心区域的电阻，该电 阻较元件30的任何其它区域大。其结果是，增加了在短路易熔元件 30中心区域熔断的可能性。这是合乎需要的，因为由于元件30熔断 而在该中心区域形成的任何电弧必须在到达任何一个端脚24和26 之前经过尽可能长的距离。因此，上述结构将增加电弧在到达端脚 24或26之前就熄灭的可能性。在这个实施例里，用灭弧材料、较佳 的是用一种粉状材料、最好是用普通的硅砂38进行灭弧较为方便。

从图2可清楚地看到，短路易熔元件30包括一在第一端32处 的J型部分40和一C型部分42。J型部分40的用途是在组装和运 输该熔断器时消除短路易熔元件30的应力。这种应力在元件30伸 展时可能产生。而这种伸展可归因于：(a)易熔元件30在长度上的变 化；或(b)在接点上的变化，在这些接点上易熔元件30或是(1)与第 一端24熔接或焊接，或是(2)与四根焊料条46-49固定。在元件30 上设J型部分40可消除该应力，并防止短路易熔元件30的与应力 有关的故障。

J型部分还在相当有限的空间里给元件30提供了一个较大的 有效长度。从而提供了附加的保护以防烧接。J型部分40提供了一 个阻挡物，减少了在熔断中心发生的任何电弧到达第一导电端脚24 的可能性。

C型部分42保证了与其它元件(即熔断器10中的焊料条46- 49)的良好的机械和电气接触。

壳体12还封闭着一个延时易熔元件44。该延时易熔元件44可 导电地固定在短路易熔元件30的C型部分42和壳体12的第二端 脚26之间。较佳的是，该延时易熔元件44和短路易熔元件30是纵 向隔开的，并沿着壳体的第一纵轴线A(图2)延伸。

该延时易熔元件44包括一个或几个刚性的、可熔断的易熔元 件，诸如焊料条46。在本实施例里(参看图5)，还提供第二焊料条 47，第三焊料条48和第四焊料条49。第一至第四焊料条46—49通 常呈圆柱形，并各有一个锥形端50，51，52和53。这些锥形端锥尖至 一点，以便于焊料条插入弹性的、可压缩的、绝缘材料制的块体里。参 看图2和3，焊料条46，47，48和49的无锥形端焊接或点焊在短路易 熔元件30的C型部分42上。焊料条的材料可改变，但较佳的材料包 括含51.2％锡，30.6％铅和18.2％镉的实芯焊料条，或含63％锡和 37％铅的实芯焊料条。

焊料条46，47，48和49靠近锥形端50，51，52和53的部分通过 焊接或点焊固定在铜带54的C型部分56上。从图1可看出，该铜带 54或发热元件比短路易熔元件30略窄并明显短小。此外，该发热元 件54不包括任何细长槽36。这样，短路过载不大可能使铜发热元件 54烧断。

发热元件54也可包括细长槽，但这些细长槽在任何情况下不会 使发热元件在短路易熔元件30熔断前断开。在发热元件54上的细 长槽将增加在所谓的“槽点”处的电阻。结果，具有细长槽的发热元件 54可产生较大的热量，并只有在短路情况下可能断开。

如上面所讨论的和如图2和3所表示的，焊料条46，47，48和49 靠近锥形端50，51，52和53的部分焊接或点焊在铜发热元件54的 C型部分上。这种方式的焊料条固定保证了焊料条46，47，48和49 与铜发热元件54之间的良好的物理和电气接触。为了接通通过熔断 器10的电路，将发热元件54相对C型部分56的另一端焊接或点焊 在第二端脚26上。

从图5中可看到，铜带/发热元件54和短路易熔元件30分别包 括切口58和60。切口58和60较佳的是额定在110-600安培之间熔 断。

如上面所介绍的，延时易熔元件44包括焊料条46，47，48和 49。该延时易熔元件44还包括一用弹性的、可压缩的、绝缘材料制的 块体62。这种可压缩的绝缘材料可以是合成橡胶。较佳的合成橡胶 是硬度计硬度为10的硅橡胶。

在本说明书里，术语“可压缩的”涉及到这样一种材料：它可陷没 和遮蔽在该材料制的块体上的任何相当小的孔。特别是，为了本发明 的目的，可压缩的材料是这样一种材料，其中(1)相当小的孔可由打 孔器形成；以及(2)当该打孔器从该孔移走时，周围的可压缩的材料 将塌陷在该孔上并遮蔽该孔。

本说明书给出按照本发明的熔断器的各元件的较佳的尺寸。给 出的尺寸适合于额定电流在70和600安培之间的熔断器。

图4表示一较佳的、由弹性的、可压缩的绝缘材料制的块体62。 在这个实施例里，该块体的长度(L)为0.750英寸，宽度(W)为 0.650英寸，厚度(T)为0.375英寸。各具有0.030英寸直径的四个 孔模压在块体62的0.375英寸厚度内。从图1，2和5，特别是从图3 中可看出上述模压形成的四条通道64，延时易熔元件46，47，48和 49延伸通过这四条通道。各通道64由环壁66限定。

当焊料条46，47，48和49熔断时，如图3所示，由于硅橡胶绝缘 材料制的块体62的弹性，环壁66塌陷。这样，如图4所示，通道64 实际上完全被遮蔽，只留下四个可见的、打孔器可进入该块体62的 小点。这些通道64的完全封闭对于切断熔断器的电路不是必需的。 当焊料条46，47，48和49熔断时就使熔断器10内的电路切断。但 是，封闭通道64有助于在熔断器设计错误时，防止由所谓的“逆弧” 状态(即电弧通过熔断器的长度移动)形成的电弧。也可通过其它两 个途径防止这种“逆弧”：(1)砂38，它可作为一种灭弧材料；以及(2) 硅橡胶绝缘材料制的块体62，它可作为熔断器内的物理上的电弧阻 挡层。

图3，4和5示出了四个细长的排出孔74，76，78和80。这些排出 孔的直径为0.110英寸，是通过钻孔或冲孔形成于绝缘材料制的块 体62上。这些排出孔74，76，78和80起始于块体62的外周面，并分 别向内通向焊料条46，47，48和49。排出孔74，76，78和80通过给焊 料条熔断后的焊料提供泄漏路径而产生降压。特别是，任何熔断的焊 料可从焊料条所在处向外流动经过任何一个排出孔74，76，78和80 而进入灭弧或粉状材料(在本实施例里，是砂38)中。钻孔后，由于硅 橡胶绝缘材料制的块体的弹性，这些排出孔也被遮蔽。然而，排出孔 74，76，78和80在适当的情况下将敞开，以便泄出熔化的焊料并提 供上述的降压。

从图1，2和5中可清楚地看出，延时易熔元件44中的焊料条 46，47，48和49包括一对端部和在这些端部之间的中间部。在图1 和2里，已显示出了焊料条46的端部和中间部。焊料条46的中间部 位于绝缘材料制的块体62的通道64内，而焊料条46的端部70和 72轴向突出于绝缘块体62之外。在本实施例里，各焊料条46，47，48 和49的全长为0.906英寸，直径为0.120英寸。在0.906英寸长度 中，0.835英寸完全是圆柱部分，而锥形端部50的长度为0.071英 寸。锥形端部表面的角度，相对于水平面约是40度。

参看图2和3，C型部分42和56与由弹性的、可压缩的绝缘材 料制的块体62接触是很重要的。

图9和10显示熔断器中的一元件，它给第一刀片型端脚24和 第二刀片型端脚26提供稳定性。该提供稳定性的元件称作E形夹 92和94。E形夹92和94分别设置在端盖14、16和开槽的平垫片 94、98之间。图1表示在刀片型端脚26上有三条槽100，102和104。 其余的刀片型端脚24和图6与7所示实施例中的刀片型终端也具 有这些槽。E形夹94的脚106，108和110通过刀片型终端26上的 槽100，102和104突出。当端盖16置于熔断器壳体12之上，并用螺 钉紧固时，E形夹94将刀片型端脚26牢牢地固定在它的位置上。这 样，在使用时，刀片型端脚不会来回摇动。

图6-8所示的熔断器基本上类似于图1-5所示的，但具有显著 的差别。图1-5所示的熔断器在相对的端脚24和26之间有一个组 合件。而图6-8所示的熔断器在相对的熔断器端脚之间有若干个平 行的组合件。例如，图6-8所示的熔断器82具有四个环绕着熔断器 轴线排列的平行的组合件84，86，88和90。由于这种形式的熔断器 包括一个以上的组合件，那么这种熔断器的额定电流大致上可按所 加的组合件的数量而正比例增加。特别是，一个按照本发明的、具有 一个组合件的熔断器可额定为100安培。如果有四个相同的组合件 以平行方式排列在一个适当较大的熔断器体内，那么该熔断器的额 定电流将从100安培增加到约400安培。

上述结构已形成R类熔断器的新标准。特别是，该R类熔断器 已被额定为600伏交流和600V直流。

本发明达到的目的包括一种新的延时熔断器，它可以具有单一 的内室。本发明达到的另一目的是提供了一种具有较低循环疲劳的 延时熔断器。本发明达到的再一目的是提供了一种其内室可安全地 和完全地充满粉状灭弧材料(如砂)的延时熔断器。本发明达到的还 有一个目的是提供了一种没有滑动另件和比现有技术中的熔断器小 而轻的延时熔断器。

再一个目的是提供一种不包括相对滑动另件的延时熔断器。没 有可相对滑动的另件消除了使这些部件不成直线的可能性，以及附 带的可能的危害性，即在过载情况下不能通过熔断器使电路断开。

虽然已描述和介绍了特殊的实施例，但是在不显著地超越本发 明构思的情况下可作出许多改进。因此，本发明的保护范围仅由附后 的权利要求书限定。

权利要求书 按照条约第19条的修改

〔国际局于1994年12月12日收到；原权利要求1和3被修改； 其余的权利要求未作修改(共2页)〕

1.一种安装在延时熔断器的壳体内的组合件，所述组合件安装 在所述熔断器的轴向两端之间，所述组合件包括：

(a)一刚性的、可熔断的易熔元件，它具有一对端部，所述刚性 的、可熔断的易熔元件在经受一给定时间的过载电流时熔断；以及

(b)一由弹性的、可压缩的绝缘材料制的块体，该块体与所述熔 断器的导电端脚互相隔开，所述块体具有供所述刚性的、可熔断的易 熔元件的一部分延伸通过的通道，所述通道由环壁所限定，当所述刚 性的、可熔断的易熔元件熔断时，由于所述块体的弹性而会使所述环 壁塌陷。

2.如权利要求1所述的组合件，其特征在于，所述刚性的、可熔 断的易熔元件扩张所述通道的所述环壁，以容纳所述刚性的、可熔断 的易熔元件，并当所述过载电流流经所述刚性的、可熔断的易熔元件 达到所述给定的时间时，所述刚性的、可熔断的易熔元件熔断，而使 所述通道塌陷。

3.一种供延时熔断器用的组合件，所述组合件包括：

(a)一刚性的、可熔断的易熔元件，它具有一对端部，所述端部可 固定在一电路上的互相隔开的导电端脚上，所述刚性的、可熔断的易 熔元件在经受一给定时间的过载电流时熔断；以及

(b)一由弹性的、可压缩的绝缘材料制的块体，所述块体具有供 所述刚性的、可熔断的易熔元件的一部分通过的通道，所述通道由环 壁所限定，所述刚性的、可熔断的易熔元件扩张所述通道的所述环 壁，以容纳所述刚性的、可熔断的易熔元件，当所述过载电流流经所 述刚性的、可熔断的易熔元件达到所述给定的时间时，所述刚性的、 可熔断的易熔元件熔化，由于所述块体的弹性而使所述环壁塌陷，所 述块体还包括给刚性的、可熔断的易熔元件的熔化物提供泄漏路径 的排出孔。

4.一种延时熔断器，包括：

(a)一壳体，在其轴向相对端上具有第一导电端脚和第二导电端 脚；

(b)一短路易熔元件，位于所述壳体内，所述短路易熔元件具有 相对的第一端和第二端，所述第一端与所述第一端脚可导电地连接；

(c)一刚性的、可熔断的易熔元件，位于所述壳体内，所述刚性 的、可熔断的易熔元件可导电地固定在所述短路易熔元件的所述第 二端和所述第二端脚之间；以及

(d)一由弹性的、可压缩的绝缘材料制的块体，所述块体具有供 所述刚性的、可熔断的易熔元件延伸通过的通道，所述通道由环壁限 定，当所述刚性的、可熔断的易熔元件熔断时，由于所述绝缘材料的 弹性而使所述环壁塌陷。

5.如权利要求4所述的延时熔断器，其特征在于，所述刚性的、 可熔断的易熔元件沿第一纵轴线延伸，并包括一对端部和在所述端 部之间的中间部，所述刚性的、可熔断的易熔元件的所述中间部位于 由绝缘材料制的所述块体的所述通道内，而所述延时、可熔断的易熔 元件的端部轴向突出于所述块体之外。

6.如权利要求5所述的延时熔断器，其特征在于，所述短路易 熔元件是一锌铜带或铜合金带，当过载电流流经所述刚性的、可熔断 的易熔元件达到一给定时间时，所述刚性的、可熔断的易熔元件熔 断，而切断电流。

7.如权利要求6所述的延时熔断器，其特征在于，所述刚性的、 可熔断的易熔元件和所述短路易熔元件是纵向隔开的，并沿所述壳 体的第一纵轴线延伸。

8.如权利要求4所述的延时熔断器，其特征在于，所述壳体包 含大量粉状灭弧材料。

9.如权利要求8所述的延时熔断器，其特征在于，所述粉状灭 弧材料是砂。

10.如权利要求4所述的延时熔断器，其特征在于，还包括使所 述刚性的、可熔断的易熔元件与所述第二导电端脚连接的一发热元 件。

11.如权利要求4所述的延时熔断器，其特征在于，所述由弹性 的、可压缩的绝缘材料制的块体包括给最初为刚性的、可熔断的易熔 元件的熔化物提供泄漏路径的排出孔。

12.一种供延时熔断器用的组合件，所述组合件包括：

(a)一短路易熔元件，它在短路电流下是可加热的和可熔断的；

(b)一刚性的、可熔断的易熔元件，它与所述短路易熔元件的一 端电气连接，所述刚性的、可熔断的易熔元件包括至少一个与所述短 路易熔元件可导电地连接的焊料体；以及

(c)一由弹性的、可压缩的绝缘材料制的块体，它包裹着所述刚 性的、可熔断的易熔元件，在所述弹性块体内有一条由所述焊料体限 定的可塌陷的通道；

当所述焊料体熔断时，所述通道的壁塌陷而形成电弧和电流的 阻挡物。

13.如权利要求12所述的的组合件，其特征在于，所述短路易 熔元件是铜或铜合金带。

14.如权利要求13所述的组合件，其特征在于，形成所述短路 易熔元件的所述铜或铜合金带包括至少一条细长槽和至少一条沿其 长度的增长的细长槽，所述短路易熔元件靠近所述细长槽和所述增 长的细长槽的部分对电流提供增加的电阻，从而在短路或高的过载 电流情况下有助于靠近所述增长的细长槽的所述短路易熔元件熔 断。

15.一种延时熔断器，具有一在其轴向相对端有第一导电端脚 和第二导电端脚的壳体，和一供所述延时熔断器用的组合件，所述组 合件包括：

(a)至少一对横向隔开的、轴向延伸的刚性的、可熔断的易熔元 件，在经受一给定时间的过载电流时会加热并熔断；

(b)一短路易熔元件，它置于所述一对刚性的、可熔断的易熔元 件的一端和所述第一端脚之间；以及

(c)一由弹性的、可压缩的绝缘材料制的块体，它包裹着所述一 对刚性的、可熔断的易熔元件，由所述刚性的、可熔断的易熔元件和 由在绝缘材料内的通道壁所限定的一可塌陷的通道；

当所述刚性的、可熔断的易熔元件熔断时，所述通道的壁塌陷， 而形成电弧和电流的阻挡物。

16.如权利要求15所述的延时熔断器，其特征在于，还包括一 使所述刚性的、可熔断的易熔元件与所述第二导电端脚连接的发热 元件。