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Sicherungspatrone mit lichtbogenlöschender Füllmasse.
Die Erfindung bezieht sich auf Patronensicherungen, insbesondere auf Patronen für das normale zweiteilige Schraubstöpselsystem.
Die Schmelzcharakteristik einer Patronensicherung ist wesentlich bedingt durch die thermischen Eigenschaften der Umgebung des Schmelzleiters. Die Schmelzleiter sind gewöhnlich in Sand eingebettet, der eine günstige lichtbogenlöschende Wirkung ausübt. Wird statt dessen ein anderes Einbettungsmaterial schlechterer Wärmeleitfähigkeit, z. B. Asbestmehl, verwendet, oder der Draht in einem Luftraum frei ausgespannt, so erhitzt sich der Draht unter sonst gleichen Bedingungen stärker. Er schmilzt infolgedessen schneller ab. Diese Erscheinung kann man dazu ausnutzen, von vornherein einen stärkeren Leiterquerschnitt anzuwenden, derart, dass der Grenzstrom des in Füllmasse geringerer Wärmeleitfähigkeit untergebrachten Drahtes ebenso gross ist wie der eines dünneren, jedoch in Sand befindlichen Drahtes.
Die Anordnung hat dann bei gleichem Grenzstrom eine höhere Überlastungsträgheit im Gebiet der Anlaufstromstärken.
Verwendet man umgekehrt eine Isoliermasse, deren Wärmeleitfähigkeit grösser ist als die des Sandes, z. B. fein gepulvertes Aluminiumoxyd, so wird unter Beibehalt des gleichen Querschnittes zum Erreichen der Abschmelztemperatur eine grössere Dauer benötigt, weil die Wärme schneller vom Draht abgeleitet wird. Auch auf diesem Wege lässt sich demnach eine Steigerung der Trägheit erzielen.
Beide obenerwähnten Mittel ergeben jedoch bei der praktischen Anwendung, insbesondere in der laufenden Fabrikation Schwierigkeiten. Wird nämlich der Sand durch andere Füllmasse ersetzt, so wird die Lichtbogensicherheit vermindert. Infolgedessen benötigt man besondere Hilfsmittel und Anordnungen, die die Herstellung der Patronen schwieriger gestalten und verteuern. Man hat daher versucht, den Schmelzleiter mit einem Lackfarbenanstrich zu versehen. Aber auch hier macht es Schwierigkeiten, eine gleichmässige wärmebeständige Lackschicht zu erhalten.
Gemäss der Erfindung besteht daher bei einer überstromträgen Sicherungspatrone mit lichtbogenlöschender Füllmasse und einem die Trägheit infolge seiner thermischen Eigenschaften beeinflussenden isolierenden Überzug auf dem Sehmelzleiter, insbesondere für das zweiteilige Sehraub- stöpselsystem, der Überzug aus einer zweckmässig unmittelbar auf dem Schmelzleiter erzeugten Oxydschiebt.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Sicherungspatrone dargestellt. Die Patrone hat die Form und Grösse der üblichen D-Patronen. Im Innern des keramischen Patronenkörpers 1 sind zwischen den Kontaktkappen 2 und 3 ein oder mehrere Schmelzdrähte 4 sowie ein Kenndraht 5 ausgespannt. Die Schmelzdrähte bestehen aus einem Silberdraht, der an seiner ganzen Oberfläche eine Oxydschicht trägt. Bei der Herstellung werden die Drähte ausserhalb der Patronenkörper mit der Oxydschicht versehen und dann ebenso in die Patrone eingezogen, wie es bei den bisher gebräuchlichen, nur aus Metall bestehenden Schmelzdrähten der Fall ist.
Die erfindungsgemässe Verwendung von Schmelzdrähten, bei denen der isolierende Überzug aus einer unmittelbar auf dem Schmelzleiter erzeugten Oxydschicht besteht, gestattet es in einfacher Weise, auf zwei verschiedenen Wegen die Überlastungsträgheit der Sicherungspatronen zu steigern.
Stellt man die Isolation aus einem Material her, das die Wärme schlechter leitet als der den Leiter
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umgebende Quarzsand, so wird der Grenzstrom des Leiters herabgesetzt. In diesem Fall kann die Isolierumhüllung beispielsweise aus einer Asbestmasse bestehen. Besteht jedoch die Umhüllung aus einem Material, das die Wärme besser leitet als Sand, so bildet diese gleichsam einen Wärmespeicher.
Der Draht verhält sich dann hinsichtlich der Wärmespeicherung ebenso wie ein Metalldraht mit stärkerem Querschnitt, hinsichtlich der elektrischen Leitfähigkeit aber wie ein Metalldraht, dessen Querschnitt kleiner ist als der Gesamtquerschnitt des Leiters. Die Wärmespeicherung ergibt eine gesteigerte Überlastungsträgheit.
Die Herstellung der Oxydschicht auf dem Schmelzleiter erfolgt in bekannter Weise. Unter Umständen genügt es, nur den Schmelzleiter an seiner Oberfläche zu oxydieren. Man kann jedoch auch zur Isolierung des Schmelzmetalls das Oxyd eines andern Metalls verwenden. Bei einem Schmelzleiter aus Silber kann man eine Aluminiumplattierung verwenden, die an der Oberfläche in Aluminiumoxyd umgewandelt wird.
Die Wahl des Oxydes richtet sich danach, ob eine gesteigerte Wärmeisolierung oder eine gesteigerte Wärmeleitung erwünscht ist. Je nach diesem Zweck kann man auch zur Herstellung des Oxydes ein Verfahren anwenden, das eine mehr oder weniger dichte Oxydschicht ergibt. Die Wärmeleitfähigkeit ist im allgemeinen umso grösser, je dichter die Oxydschicht ist Für das Erreichen einer Wärmespeicherung zur Steigerung der Trägheit kann man erfindungsgemäss die Oxydschicht so dick ausbilden, dass ihr Querschnitt etwa ebenso gross oder grösser ist als der des innen liegenden Schmelzleiters.
Die Erfindung ist auch vorteilhaft in Verbindung mit weiteren zum Teil an sich bekannten Mitteln, die zur Herabsetzung des Grenzstromes bzw. zur Steigerung der Trägheit dienen. Im allgemeinen handelt es sich hiebei darum, dem mit der isolierenden Oxydschicht umgebenen Schmelzleiter oder seiner Umgebung an einer örtlich begrenzten, d. h. gegenüber der Gesamtlänge des Leiters kurzen Strecke eine Sonderausbildung zu geben.
In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem im mittleren Teil des Patronenkanals eine Asbestschicht 6 vorgesehen ist, durch die der Draht hindurchgeführt ist. Der übrige Raum des Patronenkanals ist mit Quarzsand gefüllt. Die Asbestschicht hat eine Wärmestauung im Schmelzdraht zur Folge. Der Draht erhitzt sich infolgedessen im Innern dieser Schicht besonders stark. Sein
Grenzstrom wird demnach herabgesetzt. Die Anordnung kann dazu ausgenutzt werden, einen etwas stärkeren Drahtquerschnitt anzuwenden, als es sonst möglich ist. Auf diese Weise wird die Trägheit im Bereich der Anlaufstromstärke gesteigert. Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform, bei welcher der isolierte Schmelzdraht 4 im mittleren Teil in an sich bekannter Weise einige Windungen aufweist, die eine verstärkte Wärmeerzeugung ergeben.
Infolgedessen haben die Windungen eine ähnliche Wirkung wie die in Fig. 2 vorgesehene wärmeisolierende Schicht 6.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Anordnung ist der isolierte Schmelzleiter 4 mit einer an sich bekannten Auflage 7 aus Lötmetall, z. B. Zinn, Blei oder niedrig schmelzenden Legierungen versehen.
An der Stelle des Metallauftrages ist die Isolierung vom Schmelzleiter 4 entfernt. Die Anordnung hat die Wirkung, dass der Grenzstrom des Leiters infolge der beim Erhitzen entstehenden Legierung herabgesetzt ist. Für diesen Zweck kann der Metallauftrag 7 verhältnismässig dünn sein. Verstärkt man ihn, so erreicht man ausserdem eine gesteigerte Wärmespeicherung und damit eine Herabsetzung der Trägheit.
Schmelzanordnungen nach der Erfindung lassen sich ferner in Parallelschaltung oder Reihenschaltung zu anders ausgebildeten Schmelzdrähten benutzen. Z. B. kann ein mit einer festhaftenden Isolierschicht versehener Schmelzdraht mit träge wirkender Charakteristik einem Silberdraht parallel geschaltet sein, der nach dem Ansprechen des isolierten Leiters den Strom endgültig unterbricht. Bei isolierten Leitern nach der Erfindung kann man ferner an einer oder mehreren Stellen des Leiters das isolierende Oxyd entfernen und gegebenenfalls auch den Querschnitt des Leiters verschwächen, um die Abschmelzstelle festzulegen oder um die Abschmelzgeschwindigkeit im Fall eines Kurzschlusses zu vergrössern.
In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel der letzterwähnten Art dargestellt. Zur Erläuterung dieses Beispiels sei auf folgendes hingewiesen : Ein zwischen Metallkappen ausgespannter Schmelzdraht mit homogener Umhüllung erhitzt sich in seiner Mitte am stärksten, weil sie den wärmeabführenden Kappen am entferntesten liegt. Wird aber gemäss Fig. 5 der Schmelzdraht mit einer gut wärmeisolierenden Umhüllung umgeben, jedoch die Mitte des Schmelzleiters freigelassen, so wird im mittleren Abschnitt mehr Wärme an die Umgebung (Löschmasse) abgeführt als an den Enden. Ein solcher Schmelzleiter ist daher thermisch ausgleichbar.
Die Zeit, die vom Einschalten einer bestimmten Überlastung bis zum Abschmelzen eines Schmelzleiters verläuft, ist bei einem nicht umhüllten Schmelzdraht durch das Verhalten der am stärksten beheizten Mitte des Leiters begrenzt, die zuerst zum Abschmelzen kommt. Da die Mitte aber bei einer Anordnung nach Fig. 5 stärker gekühlt ist als die Enden, so kann man die gleiche Abschmelzträgheit bei Anwendung eines etwas kleineren Leiterquerschnittes erreichen als bei vollkommen durchgehender Isolierumhüllung. Auf diesen kleineren Querschnitt ist es zurück- zuführen, dass ein derartiger Schmelzleiter im Fall eines hohen Kurzschlusses mit grösserer Geschwindig- keit abschmilzt als ein durchgehend isolierter Schmelzleiter, dessen Querschnitt stärker sein muss.
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Die verschiedenen Wege, auf denen die Erfindung ausgenutzt werden kann, gestatten es, die
Sicherungen den jeweils verschiedenen Anforderungen weitgehend anzupassen. Insbesondere kann je nach der Ausführungsform die gerade vorliegende Forderung nach Selektivität (bestimmte Reihenfolge des Abschmelzens beim Überlasten mehrerer hintereinander geschalteter Sicherungen) erfüllt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Überstromträge Sicherungspatrone mit lichtbogenlöschender Füllmasse und einem die Trägheit infolge seiner thermischen Eigenschaften beeinflussenden isolierenden Überzug auf dem Schmelzleiter, insbesondere für das zweiteilige Schraubstöpselsystem, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug aus einer zweckmässig unmittelbar auf dem Schmelzleiter erzeugten Oxydschicht besteht.
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Fuse cartridge with arc-extinguishing filler.
The invention relates to cartridge fuses, in particular to cartridges for the normal two-part screw plug system.
The melting characteristics of a cartridge fuse are largely determined by the thermal properties of the area surrounding the fuse element. The fusible conductors are usually embedded in sand, which has a beneficial arc-extinguishing effect. If instead another embedding material with poorer thermal conductivity, e.g. B. Asbestos powder, is used, or the wire is freely stretched in an air space, the wire heats up more under otherwise identical conditions. As a result, it melts faster. This phenomenon can be exploited to use a thicker conductor cross-section from the outset, so that the limit current of the wire placed in the filling compound with lower thermal conductivity is just as large as that of a thinner wire that is in sand.
With the same limit current, the arrangement then has a higher overload inertia in the area of the starting currents.
Conversely, if an insulating compound is used whose thermal conductivity is greater than that of sand, e.g. B. finely powdered aluminum oxide, while maintaining the same cross-section, a longer time is required to reach the melting temperature because the heat is dissipated more quickly from the wire. An increase in inertia can therefore also be achieved in this way.
Both of the above-mentioned means, however, give rise to difficulties in practical application, especially in ongoing production. If the sand is replaced by another filling compound, the arc safety is reduced. As a result, you need special tools and arrangements that make the manufacture of the cartridges more difficult and expensive. Attempts have therefore been made to paint the fusible link with a varnish. But here, too, it is difficult to obtain a uniform, heat-resistant coating.
According to the invention, therefore, in the case of an overcurrent-carrying fuse cartridge with arc-extinguishing filler and an insulating coating on the clay conductor that influences the inertia due to its thermal properties, especially for the two-part very dust plug system, the coating consists of an oxide slide expediently generated directly on the fusible conductor.
In Fig. 1, an embodiment of such a fuse cartridge is shown. The cartridge has the shape and size of the usual D-cartridges. In the interior of the ceramic cartridge body 1, one or more fusible wires 4 and an identification wire 5 are stretched out between the contact caps 2 and 3. The fusible wires consist of a silver wire that has an oxide layer on its entire surface. During manufacture, the wires are provided with the oxide layer outside the cartridge body and then drawn into the cartridge, as is the case with the fusible wires that have been used up to now and are made of metal only.
The use according to the invention of fusible wires, in which the insulating coating consists of an oxide layer produced directly on the fusible conductor, makes it possible in a simple manner to increase the overload inertia of the fuse cartridges in two different ways.
If you make the insulation from a material that conducts the heat worse than the conductor
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surrounding quartz sand, the limit current of the conductor is reduced. In this case, the insulating cover can consist of an asbestos mass, for example. However, if the cover is made of a material that conducts heat better than sand, it forms a heat store, as it were.
In terms of heat storage, the wire then behaves like a metal wire with a thicker cross section, but in terms of electrical conductivity like a metal wire whose cross section is smaller than the overall cross section of the conductor. The heat storage results in increased overload inertia.
The oxide layer on the fusible conductor is produced in a known manner. Under certain circumstances it is sufficient to only oxidize the surface of the fusible link. However, one can also use the oxide of another metal to isolate the molten metal. In the case of a fuse element made of silver, an aluminum plating can be used, which is converted into aluminum oxide on the surface.
The choice of oxide depends on whether increased thermal insulation or increased heat conduction is desired. Depending on this purpose, a process can also be used to produce the oxide which results in a more or less dense oxide layer. The thermal conductivity is generally greater, the denser the oxide layer. In order to achieve heat storage to increase the inertia, the oxide layer can, according to the invention, be made so thick that its cross-section is about the same or larger than that of the internal fusible conductor.
The invention is also advantageous in connection with further means, some of which are known per se, which serve to reduce the limit current or to increase the inertia. In general, it is a question of attaching the fusible conductor surrounded by the insulating oxide layer or its surroundings to a locally limited, i.e. H. to give special training for a short distance compared to the total length of the ladder.
In Fig. 2 an embodiment is shown in which an asbestos layer 6 is provided in the middle part of the cartridge channel, through which the wire is passed. The remaining space of the cartridge channel is filled with quartz sand. The asbestos layer causes heat to build up in the fuse wire. As a result, the wire heats up particularly strongly inside this layer. Be
The limit current is therefore reduced. The arrangement can be used to use a somewhat thicker wire cross-section than is otherwise possible. In this way, the inertia in the area of the starting current strength is increased. Fig. 3 shows another embodiment in which the insulated fuse wire 4 has a few turns in the central part in a manner known per se, which result in increased heat generation.
As a result, the turns have a similar effect to the heat insulating layer 6 provided in FIG. 2.
In the arrangement shown in FIG. 4, the insulated fusible conductor 4 is provided with a support 7 made of solder, e.g. B. tin, lead or low-melting alloys.
At the point where the metal is applied, the insulation has been removed from the fusible conductor 4. The arrangement has the effect that the limit current of the conductor is reduced as a result of the alloy produced during heating. For this purpose, the metal application 7 can be relatively thin. If you strengthen it, you also achieve increased heat storage and thus a decrease in inertia.
Fusible arrangements according to the invention can also be used in parallel connection or series connection with differently designed fusible wires. For example, a fusible wire provided with a firmly adhering insulating layer and having a slow-acting characteristic can be connected in parallel to a silver wire which finally interrupts the current after the insulated conductor has responded. In the case of insulated conductors according to the invention, the insulating oxide can also be removed at one or more points on the conductor and, if necessary, the cross-section of the conductor can also be weakened in order to define the melting point or to increase the melting rate in the event of a short circuit.
In Fig. 5 an embodiment of the last-mentioned type is shown. To explain this example, the following should be pointed out: A fusible wire stretched between metal caps with a homogeneous sheath heats up the most in its center because it is furthest away from the heat-dissipating caps. If, however, according to FIG. 5, the fusible wire is surrounded by a sheath that provides good thermal insulation, but the center of the fusible conductor is left exposed, more heat is dissipated to the surroundings (extinguishing mass) in the middle section than at the ends. Such a fusible conductor can therefore be thermally compensated.
The time from switching on a certain overload until a fuse element melts is limited in the case of an uncovered fuse wire by the behavior of the most strongly heated center of the conductor, which is the first to melt. However, since the center is more strongly cooled than the ends in an arrangement according to FIG. 5, the same melting inertia can be achieved when using a slightly smaller conductor cross-section than with a completely continuous insulating cover. It is due to this smaller cross-section that such a fusible conductor melts at greater speed in the event of a high short circuit than a continuously insulated fusible conductor, the cross-section of which must be thicker.
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The various ways in which the invention can be exploited allow the
To largely adapt fuses to the various requirements. In particular, depending on the embodiment, the current requirement for selectivity (specific order of melting when several fuses connected in series are overloaded) can be met.
PATENT CLAIMS:
1. Overcurrent-carrying fuse cartridge with arc-extinguishing filling compound and an insulating coating on the fusible conductor which influences the inertia due to its thermal properties, in particular for the two-part screw plug system, characterized in that the coating consists of an oxide layer expediently produced directly on the fusible conductor.