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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Schmelzsicherungen, insbesondere von Schmelzsicherungen zur Anwendung bei geringen Stromstärken, wobei man einen Kern mit einem Schmelzdraht umwickelt.
In der modernen elektronischen Technik nimmt die Nachfrage nach hochwertigen Schmelzsicherungen für geringe Stromstärken, z. B. zum Schutz transistorisierter Aparatur immer mehr zu. Der üblichste Typus ist in einer Patrone angeordnet, in der zwischen zwei leitende Endanschlüsse ein gutleitender Schmelzdraht eingespannt ist. Diese bekannten Schmelzsicherungen haben jedoch mehrere Nachteile.
Da Herstellung und Anwendung eine bestimmte einheitliche Bemessung erwünscht erscheinen lassen, bedingt diese die Länge des Schmelzdrahtes mehr oder weniger. Der Stromsicherungsbereich eines leitenden Drahtes wird bekanntlich durch Parameter wie der Drahtdurchmesser, der spezifische Widerstand, die Länge des Drahtes sowie dessen Schmelzpunkt bestimmt. Bei einer bestimmten Materialwahl wird der Stromsicherungsbereich, da die Länge des Drahtes nunmehr praktisch festliegt, nur noch durch den Durchmesser bedingt. Weil nur Drähte in einer beschränkten Anzahl unterschiedliche Durchmesser handelsüblich sind, ist es nicht wohl möglich, Schmelzsicherungen für beliebige Stromsicherungsbereiche herzustellen.
Ein weiterer Nachteil ist, dass sich der Schmelzdraht durch die Temperaturerhöhung infolge des Stromdurchganges dehnt und zum Durchhängen kommt, wodurch sich eine weniger schöne Durchschmelzkennlinie ergibt. Im allgemeinen empfiehlt es sich, zu einer fest umrissenen Stromsicherung für den Draht ein Metall mit fest umrissenem Schmelzpunkt zu wählen, welcher Metall auch bei erhöhten Temperaturen gegen Umgebungsangriff praktisch unempfindlich ist. Ein solcher Werkstoff ist z. B. Silber. Für geringe Stromstärken jedoch eignet sich Silber weniger, weil man für solche geringe Stromstärken den Durchmesser derart klein wählen sollte, dass sich der Draht praktisch nicht mehr handhaben lässt.
Das Verhältnis Durchmesser/Länge des Drahtes müsste dann nämlich ein solches sein, dass sich der Draht erschlaffen und dazu neigen würde, durchzuhängen, wodurch man sich auf die Schmelzsicherung überhaupt nicht mehr verlassen könnte. Weiters ist es praktisch unmöglich, Schmelzsicherungen aus dünnstem Silberdraht herzustellen, weil der Silberdraht sich beim Befestigen in den Patronenkörper leicht in dem Zinn der Befestigungsstellen löst. Schmelzsicherungen mit Silberdraht gelangten bis jetzt mithin nicht bei unter 1 A liegenden Stromstärken zur Anwendung.
In der Praxis behebt man die mit Silber verknüpften Nachteile, indem man sich von Metallen grösseren spezifischen Widerstandes bedient, so dass sich grössere Drahtdurchmesser anwenden lassen. Ein oft benutztes Metall ist z. B. Nickel. Solche Werkstoffe sind jedoch nicht inert und bei deren Benutzung tritt bei Erhitzung je länger je mehr Korrosion auf, wodurch die Eigenschaften des Materials und mithin sein Schmelzpunkt nicht länger fest umrissen sind, was die Zuverlässigkeit beeinträchtigt.
Ein Lösung der geschilderten Schwierigkeiten wäre, den gespannten Draht durch eine um einen Isolierkern herum angeordnete Drahtwicklung zu ersetzen, wobei ein stützender Kern ein Durchhängen verhindern könnte.
Es liesse sich dann der gewünschte Silberdraht auch bei kleinsten Durchmessern benutzen. Es wurde daher auch schon vorgeschlagen, den Schmelzleiter um einen Trägerstab aus Quarzgut zu wickeln. Eine derartige Anordnung ist jedoch nur bei sehr dünnen Schmelzleitern sinnvoll und in diesem Falle soll aber auch der Träger sehr dünn sein um die unerwünschte Wärmedissipation eines solchen Kernes vernachlässigbar klein zu halten. Sehr dünne Stäbe aus Quarzgut haben aber den Nachteil, dass sie entweder zu spröde oder nicht starr genug sind.
Es wurde festgestellt, dass eine vernachlässigbar kleine Wärmedissipation nur mit Trägern aus sehr dünnen Fäden, beispielsweise mit Durchmessern von 5 bis 10,um, aus gut wärmeisolierenden Materialien wie Glas- oder
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Bewickeln auftreten würden, aufnehmen. Aus diesen Gründen konnte diese Art von Trägern ihrer grundsätzlichen Eignung aus verfahrenstechnischen Gründen nicht verwendet werden.
Die Erfindung soll nunmehr eine Lösung für obiges Problem bringen, indem sie ein Verfahren schafft, das es ermöglicht, um dünnste Faserfäden eine Drahtwicklung aus Silber oder einem andern gewünschten Werkstoff geringsten Durchmessers (der Ordnung von 10 jam und darüber für Silber) herumzulegen. Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung des Kernes ein Faden mit einem Durchmesser in der Grössenordnung von Zehntelmillimetern aus elektrisch und wärmeisolierendem Fasermaterial hoher Hitzebeständigkeit mit einer Dünnschicht aus thermohärtendem Werkstoff überzogen und durch Erhitzung verfestigt wird, worauf der verfestigte Faden mit Draht mit einem Durchmesser in der Grössenordnung von Zehntelmillimetern und darunter umgewickelt und in Segmente zerschnitten wird, die in Patronen eingebaut werden.
Durch Ausnutzung der thermohärtenden Wirkung des Faserfadenüberzugs ermöglicht es die Erfindung, dass dünnste Kerne, deren Wärmedissipation sich vernachlässigen lässt, mit Mikrodraht umwickelt werden können, wodurch eine festumrissene Schmelzsicherung für geringe Stromstärken erhalten wird. Dazu ist das Kernmaterial zweckmässig aus Glasfaser- oder Quarzfaserfäden mit einer Faserdicke von 5 bis 10 um zusammengesetzt. Auch lassen sich Fasern aus hitzebeständigen Kunststoffen anwenden.
Gegebenenfalls können in der Längsrichtung der Fasern oder Faserbündel Metalldrähte oder-bänder darin
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aufgenommen sein, welche durch die Umwicklung eines Ganzes mit dem Kern bilden. Das Wicklungsmaterial übt die leitende Funktion aus, gegebenenfalls zusammen mit den eventuell in Längsrichtung der Fasern vorhandenen Drähten. Wendet man die Schmelzsicherungen gemäss der Erfindung für grössere Stromstärken an, empfiehlt es sich, einen Teil des Stromes durch solche Drähte und den Rest durch die Wicklungsdrähte hindurchzuführen.
Wie schon bemerkt, besteht das umzuwickelnde Leitermaterial zweckmässig aus Silberdraht von einem Durchmesser in der Ordnung von 10 bum und darüber. Erwünschtenfalls kann man als leitende Umwicklung mehrere parallel verlaufende Drähte anwenden.
Durch die zugenommene mechanische Festigkeit des äusserst dünnen Faserkernes wird es weiter ermöglicht, auch andere gewünschte Materialien als Stromleiter anzuwenden. So kann z. B., als Leitermaterial feiner Zinndraht von einem Durchmesser 0, 2 bis 0, 4 mm benutzt werden. Da Zinn mechanisch äusserst schwach ist, konnte man dieses in den bekannten Schmelzsicherungen für geringe Stromstärken nicht verwenden.
Indem man sich nun eine grössere oder kleinere Wicklungszahl wählt, kann man bei Anwendung eines bestimmten Drahttypus den Stromsicherungsbereich ändern, so dass die nur beschränkte Anzahl der unterschiedlichen erhältlichen Durchmesser nicht länger ein Hindernis darstellt.
Durch Abwandlung des Wicklungsmusters kann man eine breite Skala von Sicherungen herstellen, die sich von äusserst trägen bis zu äusserst flinken Sicherungen erstreckt.
Man kann z. B. bei kontinuierlicher Herstellung der Wicklung des Drahtes je Schmelzelement Steigungssprünge einlegen, derart, dass sich im Betrieb die Wärme jeweils in der Mitte jedes Elementes am meisten entwickelt.
Bei geeigneter Wahl von Wicklungsdrähten und Faserkem hat es sich als möglich erwiesen, unter Beibehaltung derselben Form des Schmelzelementes, die Durchschmelzung über einen äusserst weiten Bereich nominaler Stromstärken von äusserst niedrigen bis zu äusserst hohen Werten einzustellen. Sowohl besonders rasch wie besonders träge ansprechende Schmelzsicherungen lassen sich mit Hilfe des erfmdungsgemässen Verfahrens herstellen.
Durch den geschilderten Bau ergibt sich weiters eine wesentlich kürzere sogenannte kritische Länge des Schmelzelementes. Dadurch ist es möglich, besonders kurze Schmelzsicherungen zu bauen, was vor allem. für Platten mit gedruckter Schaltung wesentlich ist. So wurde z. B. mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens eine Schmelzsicherung für 80 mA in einer Länge von 3 mm konstruiert.
Weiter hat sich gezeigt, dass die Abschaltfähigkeit einer gewickelten Schmelzsicherung weit besser ist als die einer Sicherung mit gerade verlaufendem Schmelzdraht.
Obgleich in dem Vorstehenden die Anwendung dünnster Schmelzdrähte beschrieben wurde und das erfmdungsgemässe Verfahren sich besonders zur Anwendung bei derartigen Schmelzdrähten eignet, kann diese Erfindung auch bei dickeren Schmelzdrähten nutzbringend angewendet werden.