PL64793Y1

PL64793Y1 - Fuse insert

Info

Publication number: PL64793Y1
Application number: PL117149U
Authority: PL
Inventors: Jan Ulatowski; Jarosław Seliga; Mariusz Wilniewczyc; Joanna Grysztar
Original assignee: Abb Sp Zoo
Priority date: 2007-12-10
Filing date: 2007-12-10
Publication date: 2010-02-26
Also published as: PL117149U1

Description

2 PL 64 793 Υ12 PL 64 793 Υ1

Opis wzoruPattern description

Przedmiotem wzoru użytkowego jest wkładka bezpiecznikowa, znajdująca zastosowanie jako wkładka bezpiecznikowa średniego napięcia prądu zmiennego o częstotliwości 50 Hz, służąca do zabezpieczania od skutków zwarć: transformatorów, baterii kondensatorów, odgałęzień kabli, linii napowietrznych i innych urządzeń energetycznych.The subject of the utility model is a fuse link, used as a 50 Hz medium voltage alternating current fuse link, used to protect transformers, capacitor banks, cable branches, overhead lines and other energy devices against the effects of short circuits.

Wkładki bezpiecznikowe średniego napięcia, produkowane przez firmę ABB i znaczone jako typ CEF i CMF zbudowane są z topików nawiniętych spiralnie na ceramiczny wspornik, który umieszczony jest wewnątrz porcelanowej rury. Wnętrze rury wypełnione jest gasiwem o odpowiednim składzie chemicznym, i ziarnistości, który chłodzi topiki podczas pracy w normalnych warunkach roboczych oraz gasi łuk elektryczny w warunkach zakłóceniowych. Rura porcelanowa jest szczelnie zamknięta z obu stron posrebrzanymi okuciami. Dodatkowo w osi wkładki, w jedno z okuć stykowych wbudowany jest wybijak sprężynowy, który wyzwala się w momencie przetopienia topików wkładki, umożliwiając tym samym wyzwolenie rozłącznika bezpiecznikowego współpracującego z bezpiecznikiem lub włączenie układów sygnalizacyjnych i pomocniczych, informujących o zadziałaniu wkładki. Sprężyna wybijaka umieszczona jest w tulei zewnętrznej wybijaka i utrzymywana jest w stanie napięcia za pomocą drutu zaciśniętego w tulei zamocowanej w uchwycie w postaci izolatora ceramicznego, zamocowanego na jednym końcu do tulei zewnętrznej wybijaka. Obwód elektryczny wybijaka składa się z drutu zewnętrznego, drutu wewnętrznego o mniejszej średnicy oraz tulei zewnętrznej. Po przetopieniu przez prąd zwarciowy topików wkładki bezpiecznikowej, prąd płynąc obwodem elektrycznym wybijaka, powoduje stopienie drutu wewnętrznego i uwolnienie napiętej sprężyny, a tym samym powoduje zadziałanie wybijaka, polegające na wypchnięciu z tulei zewnętrznej ruchomego końca sprężyny, który w stanie spoczynku dociśnięty jest do podkładki zamykającej z jednej strony tuleję wewnętrzną. Izolator ceramiczny pełni podwójną rolę. Jedną z nich jest odizolowanie drutu zewnętrznego od tulei zewnętrznej wybijaka, a drugą utrzymywanie sprężyny wybijaka w stanie napiętym.Medium voltage fuse links, manufactured by ABB and marked as CEF and CMF types, are made of fuses wound in a spiral on a ceramic support, which is placed inside a porcelain tube. The inside of the pipe is filled with a quench of the appropriate chemical composition and granularity, which cools the fluxes during normal working conditions and extinguishes the electric arc under disturbance conditions. The porcelain tube is tightly closed on both sides with silver-plated fittings. Additionally, in the cylinder's axis, one of the contact fittings is equipped with a spring striker, which is triggered when the fuse links are melted, thus enabling the fuse switch disconnector cooperating with the fuse to be triggered or the signaling and auxiliary systems which inform about the cylinder activation. The spring of the striker is placed in the outer sleeve of the striker and is held under tension by means of a wire clamped in the sleeve mounted in a holder in the form of a ceramic insulator, attached at one end to the outer sleeve of the striker. The electric circuit of the striker consists of an outer wire, an inner wire with a smaller diameter and an outer sleeve. After melting the fuse link fuses by the short-circuit current, the current flowing through the electric circuit of the striker causes the inner wire to melt and the tensioned spring is released, and thus causes the striker to work, pushing out the movable end of the spring from the outer sleeve, which in the rest state is pressed against the closing washer an inner sleeve on one side. The ceramic insulator plays a double role. One is to isolate the outer wire from the outer bushing of the striker, and the other is to keep the striker spring under tension.

Standardowo wkładki bezpiecznikowe typu CEF i CMF nie są wyposażone w czujnik temperatury, który inicjowałby zadziałanie wybijaka w sytuacji, gdy temperatura wkładki przekroczy dopuszczalny poziom, co może nastąpić wskutek przeciążenia bezpiecznika bądź w następstwie wystąpienia niedopuszczalnych przyrostów temperatury w otoczeniu wkładki, spowodowanych przyczynami zewnętrznymi. Brak czujnika temperaturowego w niektórych zastosowaniach wkładki bezpiecznikowej jest jej niedogodnością.As standard, CEF and CMF fuse links are not equipped with a temperature sensor that would initiate the striker actuation when the temperature of the fuse exceeds the permissible level, which may occur as a result of overloading the fuse or as a result of unacceptable temperature increases in the vicinity of the fuse caused by external factors. The lack of a temperature sensor in some fuse-link applications is a disadvantage.

Niedogodności tej nie ma rozwiązanie przedstawione w opisie patentowym US nr 6831546. Z opisu tego znany jest udarowy układ sygnalizacyjny, który stosowany jest w bezpieczniku wysokonapięciowym i zawiera urządzenie ochronne, w postaci wybijaka, w którego obudowie umieszczona jest sprężyna w stanie napięcia, mająca ruchomy koniec, współpracujący poprzez materiał aktywatora z elementem uruchamiającym. Element uruchamiający usytuowany jest w obudowie urządzenia ochronnego, a w przypadku uwolnienia napiętej sprężyny poza tą obudową. Urządzenie ochronne zawiera drut oporowy o dużej rezystancji, który połączony jest równolegle z drutem łatwotopliwym oraz zawiera uchwyt, który pochłania wstępne naprężenie sprężyny. Uchwyt zawiera sekcję drutu oporowego o dużej rezystancji, która ma postać uzwojenia i przechodzi przynajmniej raz dookoła ruchomego końca sprężyny w celu utworzenia wstępnego naprężenia sprężyny, oraz która przynajmniej częściowo styka się w sposób przewodzący ciepło z materiałem aktywatora. Powyżej temperatury granicznej materiał aktywatora, na skutek zniszczenia części uzwojenia przechodzącego przez ruchomy koniec sprężyny lub całkowitego stopienia materiału aktywatora, poprzez zmniejszenie obciążenia działającego na sprężynę, uwalnia sprężynę i aktywuje udarowy układ sygnalizacyjny. Z europejskiego zgłoszenia patentowego nr EP 0762455 znany jest bezpiecznik z termicznym wyłącznikiem, który stanowi zintegrowane kompaktowe urządzenie, które chroni jednocześnie obwód elektryczny przed przegrzaniem i przeciążeniem prądowym. W metalowej obudowie umieszczony jest czujnik temperaturowy, dwie sprężyny dociskające, element przewodzący obwodu elektrycznego, który wraz z obudową i elektrycznymi przewodami doprowadzającymi i odprowadzającymi prąd do bezpiecznika stanowi obwód zabezpieczający bezpiecznika. Czujnik temperaturowy ma postać granulki wykonanej z materiału termoplastycznego, która topi się w określonej temperaturze. Czujnik ten dociska z jednej strony pierwszą sprężynę dociskającą do elementu przewodzącego, na który z drugiej strony wywiera nacisk druga sprężyna dociskająca o większej sile nacisku niż pierwsza, usytuowana po stronie czujnika temperaturowego. W momencie wystąpienia określonej temperatury we wnętrzu bezpiecznika, czujnik topi się częściowo lub całkowicie, powodując tym samym zmniejszenie 3 PL 64 793 Υ1 siły docisku sprężyny, która ulega przesunięciu na miejsce stopionego materiału za pomocą drugiej sprężyny o większej sile docisku, powodując tym samym przerwanie obwodu elektrycznego w miejscu styku elementu przewodzącego z elektrycznym przewodem odprowadzającym. Z polskiego zgłoszenia patentowego P379 065 znana jest wkładka bezpiecznikowa zawierająca wybijak ze sprężyną która umieszczona jest w metalowej obudowie wybijaka. Ruchomy koniec sprężyny współpracuje z elementem uruchamiającym. Sprężyna utrzymywana jest w stanie napięcia przy wykorzystaniu uchwytu, będącego czujnikiem termicznym, który powyżej określonej temperatury ulega częściowemu lub całkowitemu zniszczeniu. Uchwyt wykonany jest z materiału termoplastycznego i ma postać izolacyjnej zatyczki, zamykającej osiowy otwór metalowej obudowy wybijaka, który usytuowany jest po przeciwnej stronie ruchomego końca sprężyny. Izolacyjna zatyczka wyposażona jest w przelotowy otwór, służący do umieszczenia w nim tulejki utrzymującej w napięciu drut wewnętrzny, stanowiący część obwodu elektrycznego wybijaka.This disadvantage is not present in the solution presented in US Patent No. 6,831,546. From this description, an impulse signaling system is known, which is used in a high-voltage fuse and includes a protection device in the form of a striker, in the housing of which a spring is placed in a state of tension, having a movable end cooperating through the actuator material with the actuator. The actuating element is located in the housing of the protective device and in the event of the spring tension being released outside this housing. The protective device comprises a high resistance wire that is connected in parallel with the melting wire and includes a handle that absorbs the spring bias. The handle includes a section of high resistance wire that is winding and passes at least once around the movable end of the spring to preload the spring and which is at least partially heat-conducting contact with the actuator material. Above the limit temperature, the activator material, due to the destruction of a part of the winding passing through the moving end of the spring or the complete melting of the activator material, by reducing the load acting on the spring, releases the spring and activates the percussion signaling system. A fuse with a thermal switch is known from the European patent application No. EP 0762455, which is an integrated compact device that protects the electric circuit against overheating and overcurrent. The metal casing houses a temperature sensor, two pressure springs, a conductive element of the electric circuit, which together with the casing and electric conductors supplying and returning current to the fuse constitute the fuse's safety circuit. The temperature sensor is in the form of a granule made of a thermoplastic material that melts at a certain temperature. On the one hand, this sensor presses the first pressure spring against the conductive element, which on the other hand is pressed by a second pressure spring with a greater pressure force than the first pressure spring located on the side of the temperature sensor. When a certain temperature is reached inside the fuse, the sensor melts partially or completely, thus reducing the spring pressure, which is shifted into place of the molten material by the second spring with greater force, thus breaking the circuit electrical connection at the point of contact between the conductive element and the discharge electric wire. From the Polish patent application P379 065 there is known a fuse link containing a striker with a spring which is placed in a metal housing of the striker. The movable end of the spring cooperates with the actuator. The spring is kept under tension by means of a handle, which is a thermal sensor, which is partially or completely destroyed above a certain temperature. The handle is made of thermoplastic material and has the form of an insulating plug, closing the axial opening of the metal housing of the punch, which is located on the opposite side of the movable end of the spring. The insulating plug is equipped with a through hole used to insert a sleeve holding the inner wire under tension, which is part of the electric circuit of the striker.

Istotą wkładki bezpiecznikowej z wybijakiem sprężynowym i czujnikiem termoplastycznym według wzoru użytkowego, w którym wybijak zawiera obudowę w postaci tulei zewnętrznej z uchwytem izolacyjnym umieszczonym na jednym końcu tulei, do którego zamocowana jest jednym końcem sprężyna naciskowa utrzymywana w stanie napięcia za pomocą drutu wewnętrznego, której drugi koniec umieszczony jest w cylindrycznej nasadce, przy czym nasadka umieszczona jest przesuwnie wewnątrz obudowy wybijaka, a jej dno zaopatrzone jest w przelotowy otwór jest to, że czujnik termiczny wybijaka stanowi podkładka termoplastyczna, która w stanie napięcia sprężyny naciskowej zespolona jest z pętlą drutu wewnętrznego i umieszczona jest w cylindrycznej nasadce pomiędzy dnem nasadki a podkładką pomocniczą. Podkładka pomocnicza stanowi oparcie dla umieszczonego w cylindrycznej nasadce końca sprężyny naciskowej i wyposażona jest w przelotowy otwór.The essence of a fuse link with a spring striker and a thermoplastic sensor according to the utility model, in which the striker comprises an outer sleeve housing with an insulating holder placed at one end of the sleeve, to which a pressure spring is attached at one end, kept under tension by means of an inner wire, the other of which the end is placed in a cylindrical cap, the cap is slidably placed inside the striker housing, and its bottom is provided with a through hole, the striker thermal sensor is a thermoplastic washer, which in the state of pressure spring tension is connected with the inner wire loop and placed it is in a cylindrical cap between the bottom of the cap and the support washer. The auxiliary washer supports the end of the compression spring placed in the cylindrical cap and is provided with a through hole.

Korzystnie podkładka termoplastyczna ma kształt płaskiego cylindrycznego krążka z łukowatymi bocznymi wybraniami, które usytuowane są na bocznej powierzchni krążka, równoległe do osi wzdłużnej krążka i rozmieszczone są symetrycznie względem siebie.Preferably, the thermoplastic pad has the shape of a flat cylindrical disc with arcuate side recesses which are situated on the side surface of the disc, parallel to the longitudinal axis of the disc and are arranged symmetrically to each other.

Korzystnie podkładka termoplastyczna ma kształt spłaszczonej kuli z łukowatymi bocznymi wybraniami, które usytuowane są na bocznej powierzchni spłaszczonej kuli, równolegle do osi wzdłużnej spłaszczonej kuli i rozmieszczone są symetrycznie względem siebie.Preferably, the thermoplastic washer has the shape of a flattened sphere with arcuate side recesses which are situated on the side surface of the flattened sphere, parallel to the longitudinal axis of the flattened sphere, and are symmetrically arranged to each other.

Korzystnie przelotowy otwór podkładki pomocniczej ma kształt centrycznie usytuowanej szczeliny.Preferably, the through hole of the auxiliary washer has the shape of a centrally located slot.

Zaletą wkładki bezpiecznikowej według wzoru użytkowego jest zwiększona funkcjonalność wkładki zrealizowana poprzez wyposażenie jej w prosty czujnik temperaturowy w postaci podkładki termoplastycznej umieszczonej wewnątrz wybijaka uruchamianego za pomocą sprężyny naciskowej. Zastosowanie czujnika temperaturowego zwiększa użyteczność i możliwości stosowania opisywanej wkładki bezpiecznikowej średniego napięcia.The advantage of the fuse-link according to the utility model is the increased functionality of the fuse-link by equipping it with a simple temperature sensor in the form of a thermoplastic washer placed inside the striker, activated by a compression spring. The use of a temperature sensor increases the usability and possibilities of using the described medium voltage fuse link.

Przedmiot wzoru użytkowego przedstawiony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia wkładkę bezpiecznikową typu CEF i CMF w półprzekroju-półwidoku, fig. 2 -kompletny wybijak sprężynowy przed zadziałaniem czujnika temperaturowego, w przekroju wzdłużnym, fig. 3 - końcowy fragment wybijaka sprężynowego wraz z podkładką termoplastyczną w przekroju poprzecznym, fig. 4 - wybijak sprężynowy po zadziałaniu czujnika temperaturowego, w przekroju wzdłużnym, fig. 5 - pierwszy wariant wykonania podkładki termoplastycznej w rzucie aksonometrycz-nym, fig. 6 - drugi wariant wykonania podkładki termoplastycznej w rzucie aksonometrycznym, a fig. 7 - podkładkę pomocniczą w rzucie aksonometrycznym.The object of the utility model is shown in the embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows a CEF and CMF fuse in a half-section-half-view, Fig. 2 - a complete spring striker before actuation of a temperature sensor, in a longitudinal section, Fig. 3 - end fragment a spring punch with a thermoplastic washer in a cross-section, fig. 4 - a spring striker after a temperature sensor has been actuated, in a longitudinal section, fig. 5 - the first variant of a thermoplastic washer in an axonometric view, fig. 6 - a second variant of a thermoplastic washer in the axonometric projection, and Fig. 7 - the auxiliary washer in the axonometric projection.

Wkładka bezpiecznikowa zawiera umieszczony w porcelanowej cylindrycznej obudowie 1, izolacyjny wspornik 2, na który nawinięte są śrubowo topiki 3, połączone z przewodzącymi prąd okuciami wspornika 4. Okucia 4 są zamocowane na wsporniku w jego osi za pomocą korków 5. Obudowa 1 wypełniona jest gasiwem 6 i zamknięta z obu stron zewnętrznymi okuciami 7. W osiowym otworze obudowy 1 i jednego z korków 5, wewnątrz zewnętrznego okucia 7 umieszczony jest wybijak sprężynowy 8.The fuse link includes an insulating bracket 2 placed in a porcelain cylindrical casing 1, on which the fuses 3 are screw-wound and connected to the electrically conductive fittings of the bracket 4. The fittings 4 are fixed on the bracket in its axis by plugs 5. The casing 1 is filled with a gas extender 6 and closed on both sides with external fittings 7. In the axial opening of the housing 1 and one of the plugs 5, a spring punch 8 is placed inside the external fitting 7.

Wybijak sprężynowy 8 składa się z obudowy w postaci tulei zewnętrznej 9, usytuowanej w niej współosiowo cylindrycznej nasadki 10, w postaci wewnętrznej tulei, nałożonej na sprężynę naciskową 11. Cylindryczna nasadka 10 zamknięta jest jednostronnie dnem 12 zaopatrzonym w przelotowy otwór 13 o średnicy mniejszej od wewnętrznej średnicy nasadki 10. Wewnątrz nasadki 10, na jej dnie umieszczona jest podkładka termoplastyczna 14, stanowiąca czujnik termiczny wybijaka sprężynowego. Sprężyna naciskowa 11 utrzymywana jest w stanie napięcia za pomocą drutu wewnętrznego 15, którego jeden koniec jest zaciśnięty w tulejce zaciskowej 16 i połączony z drutem zewnętrznym 17,The spring punch 8 consists of a casing in the form of an outer sleeve 9, a cylindrical cap 10 located in it, in the form of an inner sleeve, applied to a pressure spring 11. The cylindrical cap 10 is closed on one side with a bottom 12 provided with a through hole 13 with a diameter smaller than the inner the diameter of the cap 10. Inside the cap 10, at its bottom, there is a thermoplastic washer 14, which is a thermal sensor of the spring punch. The compression spring 11 is kept under tension by an inner wire 15, one end of which is clamped in a collet 16 and connected to the outer wire 17,

Claims

4 PL 64 793 Υ1 and the other end forms a loop 18, which is threaded through the through hole of the auxiliary washer 19, in contact with the movable end of the compression spring 11. The loop 18 includes a thermoplastic washer 14. The thermoplastic washer 14 is placed inside the cap 10 and it contacts on one side the auxiliary washer 19, provided with a through hole, and on the other, it rests against the bottom of the cap 10. The clamping sleeve 16 is fixed in the axis of the outer sleeve 9 on the side of the fixed end of the spring 11 by means of a handle in the form of an insulating plug 20. The insulating plug 20 is equipped with into a through-hole for receiving an inner wire 15. The electric circuit of the striker 8 is made of an outer wire 17, an inner wire 15 of smaller diameter and greater resistance than the outer wire 17, and an outer sleeve 9. Thermoplastic pad 14 in the first in the embodiment, it is shaped as a flat disc 14a, and in the second embodiment in the form of a flattened sphere 14b. In both embodiments, arcuate recesses are formed on the side surfaces of the thermoplastic pad, which run parallel to the longitudinal axis of the thermoplastic pad and are arranged symmetrically to each other. The distance between the side openings in the thermoplastic pad 14 is adapted to the width of the loop 18 of the inner wire 15. The through hole in the auxiliary pad 19 has the shape of a centrally located slot, the longer dimension of which corresponds to the width of the loop spacing 18. The classic operation of the striker is that in at the moment of melting the fuse-links 3 of the fuse link, the short-circuit current flowing through the electric circuit of the striker 8 causes the internal wire 15 to melt. as a result of the flow of overload currents, the thermal sensor in the form of a thermoplastic washer 14 softens or melts completely, which in both cases causes the tension of the spring 11 to be released and the cap 10 to be projected outside the outer sleeve 9. The cap 10 cooperates with the disconnector not shown, and the energy released during the movement of the cap 10 causes mechanical disconnection of the electrical circuit of the disconnector. The thermoplastic pad 14 is made of a material with a melting point in the range 110-140 ° 0, preferably a material with a melting point of 125 ° C. For CEF and CMF fuse links, i.e. for medium voltage and high breaking power, the material from which the thermoplastic pad 14 is made is polycarbonate. Protective Claims 1. A fuse link with a spring striker and a thermoplastic sensor, in which the striker includes an outer sleeve housing with an insulating holder at one end of the sleeve, to which a compression spring is attached at one end, the movable end of which is placed in a cylindrical cap, the cap is slidably placed inside the punch housing, and its bottom is provided with a through hole, characterized in that the thermal sensor of the spring punch (8) is a thermoplastic washer (14) which, in the state of tension of the pressure spring (11), is connected with the loop (18) of the inner wire (15) and is placed in the cylindrical cap (10) between its bottom (12) and the auxiliary washer (19), the auxiliary washer (19) supporting the end of the compression spring located in the cylindrical cap (10) (11) and is provided with a through hole.

2. The fuse link according to claim A device according to claim 1, characterized in that the thermoplastic washer (14) has the shape of a flat cylindrical disc (14a) with side arcuate recesses which are located on the side surface of the disc, parallel to the longitudinal axis of the disc and are arranged symmetrically to each other.

3. The fuse link according to claim The method of claim 1, characterized in that the thermoplastic washer (14) has the shape of a flattened sphere (14b) with lateral arcuate recesses which are located on the side surface of the flattened sphere, parallel to the longitudinal axis of the flattened sphere and are arranged symmetrically to each other.

4. The fuse link according to claim The through-hole of the auxiliary washer (19) is shaped like a centrally located slot.