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Temperaturschaltsicherung
Bei elektrisch beheizten Öfen, z. B. Härte- Metallschmelz-und Keramikbrennöfen, sowie Heisslufttrocknern für Giessformen u. dgl., werden Temperaturregler vorgesehen, um zu verhindern, dass die Temperatur den maximal zulässigen Wert übersteigt. Es kann aber bekanntlich vorkommen, dass die Temperaturregler aus irgendeinem Grunde versagen, Schützenkontakte zusammenschweissen oder bei Lufttrocknern die Strömungswiderstände über längere Zeit zu gross sind.
Infolgedessen ist es notwendig, bei Anlagen der erwähnten Art noch zusätzliche Massnahmen zu treffen, um zu verhindern, dass Temperatur- überschreitungen auftreten, da diese ganz beträchtliche Schäden zur Folge haben können, beispielsweise Überhitzung der Chargen, Schmelzen des Brenngutes, Zerstörung der Ofenausmauerung, Schmelzen der Heizelemente usw. Es ist auch bekannt, neben dem Temperaturregler noch sogenannte Abschmelzsicherungen als zusätzliche Schutzeinrichtung einzubauen.
Abschmelzsicherungen zum Schutz von Wärmeapparaten benützen bekanntlich ein Metall oder eine Metallegierung, die bei einer bestimmten Temperatur flüssig wird und somit den Heizstromkreis unterbricht. Bei den meisten Sicherungen ist das Schmelzmaterial offen angeordnet, so dass es im Dauerbetrieb oxydiert und auch zundert, wenn nicht ein Edelmetall, beispielsweise Gold, verwendet wird, wobei jedoch nur bei hohen Temperaturen über 1000 C ausgeschaltet werden kann. Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist bereits vorgeschlagen worden, einen Schmelzdraht in einem evakuierten oder mit neutralem Gas gefüllten Behälter einzuschliessen.
Ferner ist es bereits bekannt, Temperaturschmelzsicherungen zum Schutz von Kochtöpfen u. dgl. anzuwenden. Diese Art Sicherungen sind aber so konstruiert, dass sie nur für relativ niedrige Temperaturen in Frage kommen, da bei einem Wert von zirka 6000 C die Kontakte nicht mehr im Isolierrohr der Sicherung festbleiben. Die Sicherung, die nur in der senkrechten oder geneigten Lage brauchbar ist, wird im Heizstromkreis des zu schützenden Topfes unmittelbar angeordnet und kann nur zum Öffnen des Kreises benützt werden. Nach dem Ansprechen dieser patronenartigen Sicherungen, können dieselben nur wieder in die Bereitschaftsstellung gebracht werden, indem sie herausgezogen werden, um 1800 gedreht und dann wieder eingesteckt werden.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist nunmehr eine Temperaturschmelzsicherung für Temperaturen über 600 C für elektrisch beheizte Öfen u. dgl., bestehend aus einem Schmelzmetall und im Innern der Sicherung feststehende Elektroden, die beim Überhitzen durch das flüssige Schmelzmetall überbrückt oder getrennt werden, zu schaffen, bei welchen das Schmelzmetall nach dem Schmelzen nicht ersetzt und die Sicherung nicht aus dem Ofen entfernt werden muss.
Gleichzeitig muss die Sicherung auch eine möglichst einfache, robuste und billige Konstruktion aufweisen und lediglich durch Wahl eines geeigneten Schmelzeinsatzes für jede beliebige Ansprechtemperatur verwendbar sein. Gemäss der Erfindung werden diese Anforderungen dadurch erfüllt, dass die Temperaturschaltsicherung ein abgeschlossenes, zunderfestes, mit keramischem Material ausgefülltes Metallrohr aufweist, in welches mindestens zwei über die Länge des Rohres sich erstreckende Elektroden gasdicht eingebettet sind, welche mit je einem Ende in ein, mit dem Metallrohr verschweisstes, das Schmelzmetall enthaltendes hohles Kopfstück hineinragen, wobei nach Ansprechender Sicherung durch Drehung derselben um die eigene Längsachse, nach Erstarren des Schmelzmetalls und Vertauschen der Anschlüsse,
die Sicherung wieder in die Bereitschaftsstellung gebracht wird.
Die Erfindung ist nachfolgend an Hand der Zeichnung erläutert, in welcher Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Temperaturschaltsicherung zeigt. Die Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung ebenfalls im Längsschnitt, während die Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie B-B der Fig. 2 darstellt.
Der grundsätzliche Aufbau der Sicherung geht aus der Fig. 1 hervor, wo 1 ein zunderfestes Stahlrohr bedeutet, an welchem das aus dem gleichen Material wie das Rohr 1 hergestellte hohle Kopfstück 2 gasdicht angeschweisst ist. Bei der Ausführung nach Fig. 1 sind zwei über die Länge des Rohres 1 sich erstreckende Elektroden 3 vorgesehen, die in Isolierröhren 4 geführt und vom Keramikpu1ver 5 umgeben sind.
Dieses Pulver 5 verdrängt einen grossen Teil des Luftvolumens,
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so dass möglichst wenig Sauerstoff im Innern der Sicherung vorhanden ist. Die Elektroden 3, die aus Stahl oder hochschmelzendem Metall, z. B. Molybdän, bestehen, sind mittels der quer zur Rohrachse angeordneten Keramikscheiben 6 in richtigem Abstand voneinander und vom
Rohr 1 gehaltert. Am Rohr 1 ist noch ein weiteres
Rohrstück 7 angeschweisst, welches mittels eines keramischen Pfropfens 8 gasdicht abgeschlossen ist. Dieser Pfropfen hat annähernd die gleiche
Wärmedehnung, wie das Rohrstück 7 und ist mittels eines Emailflusses mit den Elektroden 3 und dem Rohrstück vakuumdicht verbunden.
Das freie Ende des Rohrstückes 7 ist mit einem Gewinde 9 versehen, so dass ein Kopf aus Metall mit eingebautem, keramischem Klemm- brett angeschraubt werden kann, um die elektrische
Verbindung zwischen den Elektroden und dem
Schaltstromkreis herzustellen. Die in das Kopf- stück 2 hineinragenden Enden 10 der Elektroden 3 sind in entgegengesetzten Richtungen gebogen und bilden die Kontakte der Sicherung. Im
Kopfstück 2 befindet sich auch das für die in
Frage kommende Höchsttemperatur ausgewählte Schmelzmetall H und um jede Benetzung durch das Schmelzmetall zu verhindern, ist der Kopf 2 innen oxydiert. Die Oxydschicht auf der Innenfläche der Sicherung wird so dünn gemacht, dass bei einer Betriebsspannung von 220 Volt ein Durchschlag ohne weiteres stattfinden und infolgedessen das Gehäuse als Rückleiter benützt werden kann.
Die in Fig. 1 dargestellte Temperaturschaltsicherung ist zum Einbauen in waagrechter Lage bestimmt und die Wirkungsweise derselben ist wie folgt :
In der Bereitschaftstellung, d. h. wo die Sicherung beim Erreichen der für die zu schützenden Anlage vorgeschriebenen Höchsttemperatur ansprechen muss, um die Stromzufuhr zur Anlage zu unterbrechen, befindet sich das Schmelzmetall 11 oben im Kopfstück 2, wie in der Figur gezeigt ist. Im vorliegenden Falle wird die Sicherung über den unteren Kontakt 10 bzw. der Elektrode 3 einerseits und über das geerdete Stahlrohrgehäuse 1 anderseits mit dem Aussenstromkreis verbunden.
Bei Überschreitung der zulässigen Höchsttemperatur schmilzt das Schmelzmetall und fliesst nach unten, wodurch zwischen dem unteren Kontakt 10 und dem Kopfstück 2 eine elektrische leitende Verbindung hergestellt und der Hauptschalter des Wärmeapparates in an sich bekannter Weise durch ein Schaltrelais geöffnet wird. Lediglich durch eine Drehung des Rohres 1 um die eigene Achse um 180 , wodurch das nunmehr erstarrte Schmelzmetall 11 wieder in die oberste Lage gebracht wird, befindet sich die Sicherung wieder in Bereitschaftstellung. Gleichzeitig müssen auch die elektrischen Anschlüsse der Sicherung geändert werden, weil die Elektroden 11 ihren Platz gewechselt haben.
In den Fig. 2 und 3 ist schliesslich noch eine weitere Ausführungsform gezeigt, die für waag- rechten Einbau oder Einbau in schräger Lage (10-20'von der Vertikalen) geeignet ist. Die
Sicherung ist in diesem Falle mit drei rotationssymmetrisch angeordneten Elektroden 27 ausgerüstet, wobei die in das Kopfstück 20 hineinragenden Enden der Elektroden mit auseinander gespreizten Kontaktstücken 28 versehen sind.
Mit dieser Anordnung kann man bei horizontaler Lage oder Schräglage die Elektroden paarweise so an einem Aussenkreis anschliessen, dass dieser wahlweise geöffnet oder geschlossen wird, je nach der Ausgangslage des Schmelzmetalls 21.
Durch Drehung des Rohres 1 um die eigene Achse und Vertauschen der Anschlüsse, kann die Sicherung ohne weiteres immer wieder in die Bereitschaftstellung gebracht werden ; sie muss zu diesem Zweck, wie dies auch für die Sicherung gemäss Fig. 1 zutrifft, nicht aus dem zu schützenden Wärmeapparat entfernt werden.
Durch geeignete Wahl des Schmelzmetalls kann die Sicherung für jede in Frage kommende Ansprechtemperatur gebaut werden.
Im allgemeinen wird die Schutzanordnung so getroffen, dass in einem Gefahrenmoment der Hauptschalter des Wärmeapparates ausgeschaltet werden soll und zu diesem Zweck wird mittels der Sicherung der Stromkreis des Schaltrelais geschlossen. In solchen Fällen, wo beim Überschreiten der zulässigen Höchsttemperatur die Kontakte der Sicherung öffnen, muss ein Zwischenrelais, das an der Netzspannung liegt, beim Öffnen des Sicherungskreises den Arbeitsstrom des Schaltrelais einschalten und den Hauptschalter auslösen. Bei einfachen Anlagen, die nur mit Schaltschütz ausgerüstet sind, muss die Sicherung den Stromkreis der Schaltspule des Schützes öffnen. Nun kann es aber vorkommen, dass die Kontakte des Schützes zusammenschweissen.
Bei fehlendem Hauptschalter kann man dann die normalen Schmelzsicherungen, die im Zuge der Leitungen liegen, kurzzeitig überlasten und durchschmelzen. In diesem Falle wird durch die Temperaturschaltsicherung ein Relais betätigt, welches über einen Hilfskreis mit strombegrenzendem Widerstand die normalen Schmelzsicherungen zum Ansprechen bringt.
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