Brevet FR2134341A1 — publié le 19721208

l'invention concerne ion fusible pour protéger des enroulements électriques contre les températures anormales, notamment pour bobines de self de lampes fluorescentes fusible comprenant un élément fusible branché dans le conducteur 5 électrique d'amenée à la bobine de self et en bon contact thermique avec l'enroulement à protéger, cet élément étant fait d'tin métal ou d'un alliage métallique ayant un pôint de fusion compris entre 70 et 250° G, le fusible comprenant également un fondant en liaison avec l'élément fusible qui se dilate ou dégage un gaz lars 10 de la fusion du métal. De tels fusibles de protection contre les températures anormalement élevées doivent effectuer sûrement la coupure du circuit lorsqu'est atteinte une température dépendant des conditions de montage et d'utilisation. Gela est obtenu par 15 le choix d'un alliage approprié. Mais, d'autres part, il faut être sftr que les fusibles ne répondent pas jusqu'à une température limite inférieure à la température de coupure. Cette température limite est, par exempler égale à la température de séchage et d'impré-20 gnation de l'enroulement électrique ou d'un appareil complet muni du fusible incorporé. Cette température pev.t aussi être égale à la température atteinte par le fusible lors d'un essai poussé ou à la température s'établissant lors du service eontinu d'un appareil dans des conditions défavorables. Plus l'intervalle entre 25 la température de coupure du fusible et la température limite mentionnée est réduit, plus est faible le nombre d'alliages utilisables dont on dispose pour le fusible correspondant. Il faut en outre considérer que, lorsqu'on utilise des alliages non eu-tectiques, la température de réponse du fusible peut se déplacer 30 vers le bas ou vers le haut en service continu à haute température. Ces inconvénients sont évités si? dans un fusible de protection contre les températures anormales pour enroulements électriques, conformément à l'invention, les tempé-35 ratures de fusion du métal ou de l'alliage utilisé et du fondant sont adaptées à la température de coupure désirée. On a effectivement constaté que, lors du fonctionnement des fusibles connus pouvant, par exemple* se composer d'un petit tube de 10 à 20 mm de longueur rempli d'urée ou 40 de colophane et en métal à bas point de fusion, la coupure du 71 47664 2134341 courant est provoquée par dilatation de la colophane fondue et par contraction du métal fondu avec formation de "boules par suite de la tension superficielle du métal. Dans le cas de fusibles sans fondant, il 5 est possible que le métal fondu reste cohérent en raison de la présence d'une couche d'oxyde non réduite. Il en résulte que le passage du courant n'est coupé qu'à des températures supérieures à celle que l'on attendait au caa où le changement de position du métal fondu n'est pas favorisé par d'autres forces, par exemple 10 la force de gravité. L'adaptation conforme à l'invention des températures de fusion du métal ou de l'alliage utilisé à la température de coupure désirée peut, par exemple, être obtenue par l'utilisation d'un alliage métallique eutectique pour l'élément 15 fusible et d'un fondant dont la température de fusion est égale ou supérieure à la température de fusion de l'alliage métallique eutectique. Lorsqu'on utilise un alliage métallique non eutectique de métaux formant un eutectique, il est recommancté 20 de faire appel à un fondant ayant -une température de fusion supérieure à la température de fusion de l'eutectique, mais située à l'intérieur du domaine de ramollissement de l'alliage utilisé ou au-dessus de la limite supérieure de ce domaine de ramollissement . 25 Les alliages non eutectiques, dits allia ges marginaux, peuvent être préférables dans certains cas en raison d'une meilleure possibilité de façonnage, pour obtenir une température de coupure déterminée ou pour des raisons de prix. Cependant, un inconvénient de ces alliages provient de ce qu'ils 30 n'ont aucun point de fusion défini mais que dans un domaine dit de ramollissement il coexiste un alliage eutectique à faible tem?-pérature de fusion et des alliages à température de fusion plus élevée. Ce n'est qu'au-dessus d'une courbe représentative limitant les domaines de ramollissement que tous lés alliages sont 35 liquides de façon sllre. Dans les domaines de ramollissement, les propriétés mécaniques des alliages dépendent des variations de température agissant sur eux et de la durée d'action de ces températures. Si la température de réponse d'un fondant 40 prescrite se trouve dans le domaine de ramollissement des alliages^ 3 71 47664 2134341 on court le risqua, avec le temps, de voir le fusible fonctionner de façon entièrement indéfinie pour "une température quelconque située à l'intérieur de ce domaine, Oet inconvénient peut être évité avec des 5 fondants ayant une température de fusion nettement supérieure à la température de fusion de l'alliage e-atectique mais se trouvant encore dans le domaine de ramollissement des alliages non eutectique s et, dans ce domaine, au-dessous de la température à laquelle l'alliage utilisé pour l'élément fusible est liquide, 10 Pour un réchauffement de courte durée, de tels fusibles agissent à une température pour laquelle l'alliage est complètement liquide. Dans le cas. d'une température agissant plus longtemps dans le domaine de ramollissement, mais au-dessous de la température de fusion de l'alliage, la température 15 de coupure peut descendre dans le domaine de ramollissement, mais cependant elle ne descendra en aucun oas au-dessous de la température de fusion du fondant. On peut obtenir une sécurité accrue vis-à-vis des coupures intempestives pour des températures situées à 20 l'intérieur du domaine de ramollissement des alliages non eufcec-tiques par utilisation d'un fondant dont la température de fusion est égale ou supérieure à la température à -laquelle l'alliage est complètement liquide. De tels fusibles effectuant avec sécurité 25 une coupure à des températures égales ou supérieures à la température de fusion du fondant, dans le cas de charges thermiques de courte durée. Pour des températures agissant plus longtemps, la température de réponse peut s'abaisser à la température de fusion de l'alliage, mais en aucun cas dans le domaine de ramol-30 lissement de l'alliage. Des fondants ayant des températures de fusion différentes et appropriées pour les applications de l'invention sont disponibles sous'forme d'urée ayant une. température de fusion de 133° C et sous forme d'acide abiétique ayant une 35 température de fusion de 173° C, De même, la colophane naturelle, qui contient 90 i° d'acide abiétique, est appropriée. La colophane du commerce contient, outre l'acide abiétique, un mélange de résines isomères et présente, suivant la teneur_en de telles résines, line température de fusion allant de 110 à 130° C. On peut obtenir, 4# par hydrçgénation de, .la fraction formé? par 1'.acide abiétique -, 4 71 47664 2134341 une augmentation supplémentaire de 20° C de la température de fusion de la colophane. Il en résulte qu'avec la colophane seule, on peut balayer un domaine de températures de fusion allant de 110 à 150° C. 5 Des fusibles conforme à l'invention, com portant des fondants, dont la température de fusion tombe dans le domaine de ramollissement des alliages à bas point de fusion choisis, sont constitués comme indiqué ci-après: 1) Alliage pour la partie conductrice de 10 l'élément fusible: 33,3 fi Bi, 33,3 fi Sn et 33,4 fi Fb. Domaine de ramollissement : 95 à 140° 0 Pondant pour cet élément fusibles urée ayant une température de fusion de 133° C. 2) Alliage pour la partie conductrice de 15 l'élément fusibles 60 fi Sn, 40 fi Bi Domaine de ramollissement: 138 à 170° C Pondant pour cet élément fusible: colophane hydrogénée ayant une température de fusion de 150° C. D'autres éléments fusibles sont prévus 20 pour des températures de réponse encore plus élevées. Ils contiennent: 3) Un alliage pour la partie conductrice de l'élément fusible, cet alliage se composant de: 43 fi Bi, 31,5 fi Pb, 25 fi Sn et 0,5 fi Ou 25 Domaine de ramollissement: 95 à 115° C Pondant: Urée ayant une température de fusion de 133° C, ou colophane ayant une température de fusion de 120° C. 4) Alliage pour la partie conductrice de l'élément fusible: 30 50,5 fi Bi, 27,8 fi Pb,-12,4 fi Sn, 9,3 fi Cd Domaine de ramollissement: 158 à 163° C Pondant: acide abiétique ayant une température de fusion de 173°C 5) Alliage pour la partie conductrice de l'élément fusible: 60 fi Sn, 40 fi Bi 35 Domaine de ramollissement: 138 à 170° 0 Pondant: acide abiétique ayant une température de fusion de- 173°0 6) Alliage entectique pour la partie conductrice de l'élément fusible: 56,5 fi Bi^' 43,5 fi Pb . , Température de fusion: 120° G 40 Pondant: Urée ayant une température de fusion de 1.33° G. .■ v 5 71 47664 2134341 L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés représentant des exemples de réalisation de l'invention obtenus en utilisant les matières mentionnées dans les paragraphes 1 à 6, dessins dans 5 lesquels: - la figure 1 représente un élément fusible de forme plate comportant une bande fusible simple et me couche de fondant, cet élément étant destiné à être mis en place dans le corps d'enroulement ou dans l'enroulement d'une bobine de self 10 - la figure 2 est une vue en coup® de l'é«= lément fusible suivant la figure 1 ; - la figure 3 représente ion élément fusible en fil creux fondant à basse température, cet élément comportant un remplissage fondant et une enveloppe souple isolante; 15 - la figure 4 représente un élément fusi ble en fil massif de métal fondant à basse température, cet élément comportant un support fondant et une enveloppe souple isolante. L'élément fusible suivant la figure 1 et 20 la figure 2 comporte une bande métallique simple 10 pouvant se composer, par exemple, d'un alliage de 33,3 Bi, 33,3 f» Sn et 33,4 Pb, cet alliage se ramollissant dans un domaine allant de 95 à 140° G. Aux deux extrémités de la bande 10 sont soudés des fils de connexion 11 et sur une partie de ra surface on a déposé 25 de l'urée ayant une température de fusion de 133® 0, Ce dépôt peut avoir lieu soit sur le métal lui-même, soit suivant une bande 12 (Figure 2) en matière poreuse enrichie en urée. L?ensemble de l'élément se trouve entre deux feuilles de matière synthétique transparente 13, ces feuilles étant soudées l'une à l'autre 30 le long de leurs bords par un cordon de soudure indiqué par de petites croix. L'élément fusible suivant la figure 3 se compose d'un petit tube 15 comportant cinq passages remplis d'acide abiétique 16 fondant à 173° C et dans lesquels sont blo-35 qués des fils de connexion 17. Le petit tube 15 est en thi alliage se composant de 60 fo Sn et 40 fi Bi et se ramollissant dans un domaine allant de 138 à 170° C. Il comporte encore un revêtement tubulaire isolant 18 fermé à ses extrémités par ramollissement et compréssion, ce revêtement empêchant la chute des parties fondues 40 de l'élément fusible. v. 71 47664 2134341 l'élément fusible suivant la figure 4 se différencie de celui de la figure 3 en ce qu'il se compose d'un fil fusible massif 20 muni de fils de connexion 21 fixés par soudure et d'un fondant 22 déposé extérieurement sur le fil 20. le 5 fil fusible 20 se compose ici d'un alliage de 50,5 Bi, 27,8 % Pb, 12,4 Sn et 9,3 % Cd. Oet alliage se ramollit de 158 à 163°C le fondant 22 en acide abiétique a une température de fusion de 173° G.-Dans ce cas, il est particulièrement important que la température de fusion du fondant soit supérieure à celle du fil 10 fusible 20 pour que le fondant ne dégoutte pas avant la fusion du fil. Par mise en place de l'élément fusible dans une enveloppe souple isolante 23 résistant à la chaleur, par exemple en polycarbonate, soudée à ses extrémités, par ac-15 tion de la pression et de la chaleur, dé façon étanche avec les fils de connexion, on obtient que tous les résidus de l'élément fusible demeurent à l'intérieur de cette enveloppe souple isolante. Ces résidus se forment lors de la fusion du fil et la séparation des parties métalliques ayant lieu avec constitution de 20 boules sous l'action du fondant. D'autre part, on a aussi la possibilité de munir les éléments fusibles d'une enveloppe rigide par exemple par injection ou moulage sous pression de matières synthétiques thermo-plastiques ou thermodurcissables. 25 Bien entendu, l'invention n'est pas li mitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra préyoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation sans pour cela sortir du cadre de l'invention. 71 47664 7 2134341 REVENDICATIONS 1°- Fusible pour protéger des enroulements électriques contre les températures anormales, notamment pour bobines de self de lampes fluorescentes, fusible comprenant 5 un élément fusible branché dans le conducteur électrique d'amenée à la bobine de self et en bon contact thermique avec l'enroulement à protéger, cet élément étant fait d'un métal ou d'un alliage métallique ayant un point de fusion compris entre 70 et 250° C, ce fusible comprenant également un fondant en liaison avec l'élé-10 ment fusible et se dilatant ou dégageant un gaz lors de la fusion du métal, fusible caractérisé en ce que les températures de fusicn du métal ou de l'alliage utilisé et du fondant sont adaptées à la température de coupure désirée. 2°- Fusible suivant la revendication 1, 15 caractérisé par l'utilisation d'un alliage métallique eutecti--que pour l'élément fusible et d'un fondant dont la température de fusion est égale ou supérieure à la température de fusion de l'alliage métallique eutectique. ... 3 Fusible suivant la revendicati on 1, 20 caractérisé par l'utilisation d'un alliage métallique non eutectique se composant de métaux formant un eutectique et d'un fondant ayant une température de fusion supérieure à la température de fusion de l'eutectique mais située dans le domaine de ramollissement de l'alliage utilisé. » 25 4°- Fusible suivant la revendication 1, caractérisé par l'utilisation d'un alliage métallique non eutectique se composant de métaux formant un eutectique et d'un fondant ayant une température de fusion égale ou supérieure à la limite supérieure du domaine de ramollissement de l'alliage uti-30 lisé. 5°- Fusible suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par l'utilisation d'acide abiétique en tant que fondant. 6°- Fusible suivant l'une quelconque des 35 revendications 1 à 4, caractérisé par l'utilisation, en tant que fondant, de colophane se composant essentiellement d'acide abiétique hydrogéné. 7°- Fusible suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le fondant est fixé 40 par adhérence sur le métal fusible. 71 47664 8 2134341 8°- Fusible suivant l'une quleconque des revendications t à 7, caractérisé en ce qu'il est incorporé dans une enveloppe rigide avec un espace libre pour les matières qui fondent lors du fonctionnement du fusible. 5 9°- Fusible suivant la revendication 8, caractérisé en ce que l'élément fusible est inséré dans un tube souple isolant résistant à la chaleur, l'espace intérieur de l'élément fusible n'étant pas complètement rempli.