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Wärmeschutzvorrichtung für wassergekühlte Wicklungen elektrischer Induktionserhitzer für Metallblöcke Die Erfindung bezieht sich auf eine Wärmeschutzvorrichtung für wassergekühlte Wicklungen elektrischer Induktionserhitzer für Metallblöcke mit einem unter Federdruck stehenden Schmelzkörper, bei dessen Schmelzen zum Schutze der Wicklung oder Spule gegen Überlastung ein elektrischer Schalter betätigt wird.
Nach einer bekannten Ausführung weisen solche Wärmeschutzvorrichtungen, wie sie im besonderen in Verbindung mit elektrisch beheizten Kesseln od. dgl. verwendet werden, eine Schmelzsicherung auf, die aus einem am Boden des Kessels angebrachten Zapfen besteht, der senkrecht von der zu überwachenden Oberfläche nach aussen ragt und eine einerseits unter Federdruck, anderseits unter der Wirkung eines Schmelzlotes stehende Kontaktbrücke trägt, welche zwei ebenfalls am Kesselboden befestigte elektrische Heizelemente während des normalen Betriebes in Serie geschaltet hält, die aber im Falle einer Überhitzung die leitende Verbindung zwischen den Heizelementen unterbricht. Die Heizelemente samt der Wärmeschutzvorrichtung sind mit einer Haube abgedeckt.
Diese In Verbindung mit elektrisch beheizten Kesseln od. dgl. bekannt gewordenen Wärmeschutzvorrichtungen eignen sich schon auf Grund ihrer konstruktiven Gestaltung nicht für wassergekühlte Wicklun - gen elektrischer Induktionserhitzer und haben ausserdem den Nachteil, dass sie von aussen nicht frei zuganglich sind, was aber gerade bei wassergekühlten Wicklungen für Induktionserhitzer, wo meist eine ganze Reihe solcher Wärmeschutzvorrichtungen hintereinander angeordnet werden, zwecks rascher Behebung fallweise auftretender Störungen, von besonderer Wichtigkeit ist.
Bei einer andern bekannt gewordenen Wärmeschutzvorrichtung wird die wirksame Schmelzsicherung ebenfalls durch ein bei Überschreiten der höchsten zulässigen Heiztemperatur schmelzendes Lot erreicht, mit dem der Kraftspeicher an geeigneter Stelle am Heizleiter angelötet ist. Als Kraftspeicher wird dabei eine Metallfeder aus einem Edelmetall, z. B. Gold, Silber oder deren Legierungen, verwendet, welche bei bestehender Verbindung mit dem Heizleiter gespannt ist, bei unzulässiger Übertemperatur jedoch ausgelötet wird, wobei die frei werdende Kraft der Feder den Schaltvorgang auslöst. Aber auch diese Wärmeschutzvorrichtungen konnten in konstruktiver Hinsicht nicht restlos befriedigen und erwiesen sich vor allem für eine gruppenweise Verwendung als zu kostspielig.
Ziel der Erfindung ist eine Wärmeschutzvorrichtung für wassergekühlte Wicklungen elektrischer Induktionserhitzer für Metallblöcke, welche die aufgezeigten Mängel vermeidet, die einfach und billig ist, sowie leicht montiert werden kann und die sich besonders auch für eine gruppenweise Verwendung eignet.
Erreicht wird dies erfindungsgemäss dadurch, dass die Schutzvorrichtung teils auf einem an dem elektrischen Leiter befestigten und von ihm im wesentlichen radial nach aussen sich erstreckenden Zapfen und teils auf einer, am Fusse des Zapfens angebrachten, vom elektrischen Leiter getrennten, isolierenden Tragplatte aufgebaut und der Sitz für den Schmelzkörper in die Nähe des von aussen frei zugänglichen Endes des Zapfens verlegt ist.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand einer beispielsweisen Ausführungsform. die in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert. In dieser zeigt Fig. l einen senkrechten Schnitt durch den Schutzschalter, Fig. 2 den zugehörigen Grundriss und Fig. 3 die Anordnung einer Reihe von Wärmeschutzvorrichtungen gemäss der Erfindung an einem und demselben Apparat.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist der die Erfindung verkörpernde elektrische Wärmeschutzschalter an einem hohlen elektrischen Leiter 1 angebracht, welcher zur Wicklung eines elektrischen Iniuktionsoiens dient.
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Der dargestellte Leiter ist hohl, und er bildet eine Rohrleitung für ein Kühlmittel. Auf dem Leiter 1 ist eine Säule 2 aufgelötet, die von dem Leiter fortgerichtet ist und mit diesem in einer gut wärmeleitenden Verbindung steht. Die in dem elektrischen Leiter 1 oder dicht am Anschlusspunkt der Säule erzeugte Wärme fliesst daher ohne wesentliches Wärmegefälle in die Säule hinein. Diese besteht aus einem die Wärme gut leitenden Werkstoff, z. B. Kupfer, so dass sie über ihre ganze Länge hin im wesentlichen dieselbe Temperatur erreicht, wie sie am Anschlusspunkt im Leiter herrscht.
Das Ende der Säule 2 ist mit einem Gewinde versehen und trägt ein Sperrglied in Gestalt einer Mutter 3, die aus einem Werkstoff von verhältnismässig niedrigem Schmelzpunkt besteht, der niedriger liegt als der Schmelzpunkt der Säule 2, beispielsweise aus Blei. Dabei legt sich die Mutter 3 innig an die Säule 2 an, so dass sie die Wärme ohne wesentliches Temperaturgefälle aufnimmt. Sie ist so gross bemessen, dass sie bei der Wärmeaufnahme nicht erweicht, solange an der Anschlussstelle der Säule die normale Betriebstemperatur in dem elektrischen Leiter 1 herrscht.
Unter der Mutter 3 ruht auf einem Bund der Säule 2 eine Tragplatte 4 aus Isolierstoff, die einen elektrischen Schalter 5 trägt. Dieser Schalter hat zwei Klemmen 5a und 5b, die durch Leitungen 6 in einen elektrischen Fernmeldekreis oder Steuerstromkreis eingeschaltet sind und für gewöhnlich durch eine U-förmige Schaltbrücke 7 in stromleitender Verbindung miteinander stehen. Zwischen der Brücke 7 und der Tragplatte 4 ist eine die Säule umgebende Schraubenfeder 8 eingespannt, welche die Brücke 7 von den Klemmen 5a und 5b abzuheben sucht und durch vermittlung eines zwischengescba1teten IsolierstUckes 9a die Mutter 3 von der Säule abzustreifen bestrebt ist. Durch dieses Isolierstück, das aus einer Hülse aus keramischem Werkstoff mit einem Kopf 9a besteht, sind die Brücke 7 und die Feder 8 von der Säule 2 elektrisch und thermisch isoliert.
Der Kopf 9a der keramischen Hülse 9 hat auf seiner Oberseite eine Aus- sparung, in welcher die Mutter 3 sitzt. Infolgedessen ist der Fernmeldestromkreis einschliesslich des Schal-
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de der Säule 2 trägt eine Mutter 10, die als Anschlag für die Mutter 3 dient.
B ! Fig. l ist der Wärmeschutzschalter in der Lage wiedergegeben, die er bei normaler Betriebstemperatur an der Befestigungsstelle der Säule 2 am Leiter 1 einnimmt. Die Mutter 3 ist dabei auf die Säule 2
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der sie auf den Klemmen 5a und 5b aufliegt. Überschreitet die in dem elektrischen Leiter 1 oder in der Nahe von dessen Anschlussstelle herrschende Temperatur die zulässige Grenze, dann steigt infolge der durch die Säule 2 bewirkten Wärmeleitung die Temperatur der Mutter 3 soweit, dass diese weich wird, was infolge der Eigenart des für die Mutter verwendeten Werkstoffes sehr plötzlich geschehen kann.
Sobald der Werkstoff der Mutter vom festen in den flüssigen Zustand übergeht, wird die Mutter so weich, dass ihre Gewinde unter der Wirkung der Feder 8 abgeschert werden und sich die Mutter samt der Hülse 9 auf der Säule verschiebt. Dabei wird die Brücke 7 angehoben und unterbricht den Stromschluss an den Klemmen 5a und 5b. Durch diese Umschaltung des Schalters 5. kann ein Alarm ausgelöst werden. oder es kann auch der Strom im elektrischen Leiter 1 unterbrochen werden, u. zw. durch Vermittlung entsprechender Relais, die in dem den Schalter 5 enthaltenden Stromkreis liegen. Diese Relais verbinden den Fernmeldekreis mit dem zu schützenden Hauptstromkreis des Apparates.
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ches Warnzeichen gibt.
Das Sperrglied kann auch statt als Mutter als Stift ausgebildet sein, der durch die Säule hindurchgeht oder auch als ein Stellring, der in eine Nut der Säule eingreift. Der Stift oder der Ring bestehen dann ebenfalls aus einem schmelzbaren Werkstoff. und sie sind gross genug ausgeführt, um bei normalen Betriebsbedingungen die auf sie übertragene Wärme aufnehmen zu können, ohne dabei zu erweichen. Im übrigen kann die Wärmeschutzvorrichtung in der beschriebenen Weise ausgestaltet sein. Sobald dann die Wärmeübertragung auf den Stift oder den Ring zu stark wird, werden diese durch die Feder 8 abgeschert, so dass der Schalter 5 umgeschaltet wird.
Fig. 3 veranschaulicht die Anordnung einer Reihe von Wärmeschutzvorrichtungen 11 nach der Erfindung an einem und demselben elektrischen Apparat, zu welchem eine Induktionsspule 12 eines elektrischen Induktionsheizgerätes gehört. Die Wärmeschutzvorrichtungen 11 sind dabei in einem und demselben Fernmeldekreis kettenartig in Reihe geschaltet. In diesem Fernmeldelreis liegt ein Schutzrelais 13 mit einem Kontakt 13a, der in Reihe mit den Spulen oder Wicklungen eines Hauptschützes 14 liegt. Die Kontakte 14a des Hauptschützes sind in die Zuleitungen 15 eingeschaltet, mit denen die Induktionswicklang 12 an ihrer Hauptstromquelle angeschlossen ist.
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Der Steuerstromkreis einschliesslich der Wärmeschutzschalter H sowie die Wicklungen des Hauptschutzes 14 können von einem besonderen Netz 16 aus gespeist werden. Auch kann dieser Steuerstromkreis im Bedarfsfall noch weitere Schutzvorrichtungen 17 mit Kontakten 17a enthalten, die in irgendeiner Weise mit dem Relais 13 verblockt sind.
Bei der Anordnung nach Fig. 3 sind mehrere Wärmeschutzvorrichtungen an dem Leiter des elektrischen Apparates inbestimmten Abständen befestigt, so dass jede Schutzvorrichtung den Temperaturzustand an ihrer besonderenBefestigungsstelle überwacht. Da die Schutzvorrichtungen nach der Erfindung sehr einfach gebaut sind, kann man eine beliebige Zahl von Schutzvorrichtungen an einem und demselben elektrischen Apparat anbringen, ohne dass dadurch besondere Kosten oder Schwierigkeiten entstehen.
Bei Anbringung einer Reihe von Schutzvorrichtungen nach der Erfindung an demselben elektrischen Apparat kann für alle diese Schutzvorrichtungen oder wenigstens für eine Gruppe von ihnen eine gemeinsame Tragplatte zur Verwendung gelangen.
Die Spule ist gewöhnlich einen Meter lang oder noch langer und hat zahlreiche Windungen, die sehr
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an der Wicklung zwischen den aufeinanderfolgenden Kühlmittelein-und-auslässen je eine besondere Wir- meschutzvorrichtung befestigt, so dass jeder der verschiedenen Kühlmittelkanäle seine eigene Schutzvorrichtung hat.