[其他]带灭弧措施的大电流熔断器

说明书

本发明涉及大断流能力的熔断器。这里，在电流的数量级至少约为1000安培时，熔断器熔断会产生大能量的电弧，这种熔断器不包括如汽车熔断器之类。这些大断流能力的熔断器，一般具有一个熔件，这个熔件在电气上被连接在两个园筒形端帽的引出端之间，这两个引出端套在充满砂的园筒形外壳的两端。但是，本发明的某些方面并不局限于园筒形外壳的熔断器，还可以应用于“棱柱形”的熔断器。

这种形式的小型和超小型熔断器，在比较低的电压下运行（例如直到150伏）。要求断流能力为1500安培的情况并非罕见，并且有时还需要更大的断流能力，例如，5-6千安;当遮断这样大的电流时，会产生高能量的电弧。如果这种电弧在延伸到熔断器的金属引出端之前不熄灭，则不可能遮断电流，熔断器可能爆炸，这是不希望发生的事情。为了在这种现象发生之前熄灭电弧，通常使用的大断流能力的熔断器是充砂的。但是，这种充砂熔断器的造价高于不充砂的熔断器。因此，有必要研制不必充砂或其他同类的填充物的熔断器，但熔断器还要有安全可靠的大断流能力。

为此目的，研究出了各种不同于充砂的灭弧措施。一种措施是固体的电弧阻挡层，该阻挡层以可压缩的塞子或同类物的形式接近地环绕着熔件的端部，作为电弧通道的阻挡层。另一种措施是利用在熔件熔断的情况下基本上完全蒸发的材料做成的塞子，以便使熔断器外壳充满一种气体，在电弧延伸到熔断器引出端之前，该气体就能将电弧熄灭。

荷兰8005419号专利申请公开了一种熔断器，它的园筒形外壳是由一个管状外部元件和一个管状内部元件组合成的。内部元件是由高热传导率和低耐热冲击的材料制成的。当过载电流通过熔件时，内部元件破碎，所产生的热和气化物被这些破碎部份所吸收，这样可以防止造成熔断器爆炸的电弧，这种已知的熔断器需要由两个同心管子组成的外壳，这种要求增加了产品的造价，且无法知道这种熔断器安全承受大遮断电流的能力。

本发明的一个目的是提供一种遮断大电流的熔断器。这种熔断器采用独特的廉价的措施就可以避免造成熔断器爆炸的电弧。

根据本发明的一个特点，以独特地采用一种材料而达到这个目的;这种材料在熔件熔断的高温情况下，在材料表面释放出一种灭弧气体，但该表面最好还保持本身完整。这种材料属于一种烧蚀材料，整个外壳最好都用这种烧蚀材料制成。无论如何，至少外壳的内表面应采用能释放出灭弧气体的材料。有些材料本质上已经是烧蚀材料，例如，聚四氟乙烯、聚酰亚胺、三聚氰胺和聚砜等等。（尽管有些熔断器以前已经采用这些材料制成外壳，但这样的熔断器或者是一种没有提出灭弧材料要求的熔断器，要不就是因并不了解这种材料的熄弧性能而又采用了砂作为灭弧材料的熔断器。）其他的材料也可以变为烧蚀材料;例如，在材料表面上吸收气体，使氟被吸收到石英表面就是一个例子。这样制作熔件也是适宜的：可以用烧蚀材料做芯子，在芯子上绕细的易熔金属丝或敷上薄的易熔金属层。（这种熔件在工艺方面实际上是落后的。）

根据刚才介绍的本发明的一些熔断器中，当熔件熔断时，仍然可能产生危险的电弧。为了避免发生这种现象，最好在外壳内邻近每个熔断器引出端处，装上烧蚀材料制成的带孔的塞子，熔件穿过每个孔后同引出端接触。每个塞子的穿孔，最好与外壳的轴线成一个角度。该塞子孔的尺寸要大于熔件的尺寸，以使熔件很容易地穿过孔，以便于熔断器装配。孔所限定的内壁应足够靠近熔件，以作为电弧通道的阻挡层。因此，该孔应约不大于熔件直径的20倍，最好不大于10倍，以便有效地阻挡电弧从此通过。最小间隙应满足熔件容易穿过该孔的要求。

如果外壳是由可以塑性变形材料制成的，塞子还可以与外壳制成一体，例如，做成外壳向内的加厚部分。尽管这样的外壳在以前已经采用了，但是，用于做成塞子的外壳壁加厚部分，目的是为了对中心位置，而不是用于灭弧。

根据本发明的另一个特点，为了把这样一种可能性，即膨胀的电弧延伸并烧穿封闭熔断器外壳的园筒形端帽的可能性限制到最小程度，可以把一块带孔的金属板分别地装配到熔断器的每个端部烧蚀材料制成的带孔塞子的外侧，或最好与其外侧邻接。熔件既穿过烧蚀材料制成的带孔塞子，也穿过带孔的金属板。这块金属板增加了电弧通道阻挡层的厚度，而且金属通常比相同尺寸的合成塑料元件（具有所要求的烧蚀性能）更不容易烧穿。