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Die Erfindung betrifft eine strombegrenzende, sandgefüllte Sicherung, deren Gehäuse an gegenüberliegenden Seiten die elektrischen Anschlüsse aufweist, mit einem zwischen den Anschlüssen angeordneten, sich durch das Gehäuse erstreckenden Schmelzeinsatz, der aus zwei unmittelbar verbundenen, hintereinander geschalteten Schmelzelementen besteht, von denen das eine eine Hochstromansprechcharakteristik und das andere eine Niedrigstromansprechcharakteristik aufweist.
Durch die USA-Patentschrift Nr. 3, 294, 935 ist eine strombegrezende Sicherung bekannt, die zur Unterbrechung von überlastströmen wie auch von Kurzschlussströmen ausgelegt ist. Die Schwierigkeit bei Sicherungen dieser Art besteht in der Unterbrechung von Strömen relativ geringer Grösse und langer Dauer, z. B. von 1 sec oder mehr. Der Lichtbogenspalt, der sich in den geringen Querschnittsbezirken des Schmelzelementes dieser Sicherungsart bildet, vergrössert sich zunehmend durch Verdampfung, und der Fulgurit ist im allgemeinen kontinuierlich. Ist der Lichtbogen bei der Unterbrechung von Fehlerströmen relativ geringer Grösse verlängert, so wird in erhöhtem Masse Lichtbogenenergie freigesetzt, und es erfolgt eine intensive Erhitzung des Füllmaterials im Bereich des Lichtbogens vor der endgültigen Unterbrechung.
Diese intensive Erhitzung und die erhöhte Lichtbogenenergie führen zu einer Verzögerung bei der Abkühlung des Fulgurits und ermöglichen das Fliessen des vollen Fehlstromes durch den Fulgurit, was häufig zu einem Rückschlagen und Rückzünden des Lichtbogens nach anfänglicher Unterbrechung führt.
Bei der strombegrenzenden Sicherung nach der zuvor genannten USA-Patentschrift werden Perlen aus einer Blei-Zinnlegierung in eigenem Kontakt mit jedem Silberdraht verwendet. Die Perlen aus Blei-Zinnlegierung verringern die Schmelztemperatur des Silberdrahtes durch Bildung einer Legierung durch Schmelzen der Blei-Zinnperlen auf dem Silber. Es wurde jedoch gefunden, dass trotz Ausfall des schmelzbaren Elementes die Sicherung den Strom nicht notwendigerweise unterbricht, da eine Lichtbogenstrecke vorhanden ist, die nicht lang genug ist, um zu einer Unterbrechung des Lichtbogens zu führen. Treten diese Bedingungen über irgendeine Zeitspanne auf, so kann die Temperatur der Sicherung auf Werte ansteigen, die über den Zerstörungstemperaturen der Umgebung liegen.
Es sind auch strombegrenzende Sicherungen bekannt, mit denen eine wirksame Unterbrechung von überlastströmen sowohl bei überlastströmen als auch bei Kurzschlussbedingungen angestrebt wird. Die deutschen Patentschriften Nr. 468952 und Nr. 900849 offenbaren bereits die Reihenschaltung von zwei Schmelzelementen unterschiedlicher Stromunterbrechungscharakteristiken. In beiden Fällen ist jedoch keine Wärmeisolierung für das Schmelzelement mit Niedrigstromansprechcharakteristik vorhanden. Die bekannten Sicherungen unterliegen jedoch der Alterung. Eine Legierung des Silberdrahtes durch Löten zur Erzielung des Niedrigtemperaturpunktes verringert allmählich die Ansprechcharakteristik des Silberdrahtes unterhalb der Minimumarbeitstemperatur.
Für bestimmte Ansprechcharakteristiken vorgesehene Sicherungen können somit mit ihrer Ansprechtemperatur in einen unerwünschten Bereich kommen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erwähnten Nachteile der bekannten Sicherungen zu vermeiden. Dies wird dadurch gelöst, dass sich über die gesamte Länge des Schmelzelementes mit Niedrigstromansprechcharakteristik eine dieses Element thermisch isolierende Hülse aus einem lichtbogenlöschenden Material erstreckt.
Ist erfindungsgemäss das Schmelzelement mit Niederstromansprechcharakteristik umschlossen und somit von dem dielektrischen Schmelzgranulat isoliert, so kann der Ansprechwert dieses Schmelzelementes an die Zerstörungstemperatur der zu schützenden elektrischen Einrichtung angepasst werden, wobei die Ansprechempfindlichkeit im wesentlichen fest bleibt und mit Zeitablauf sich nicht ändert.
Als Werkstoff für die Hülse hat sich im Rahmen der Erfindung Silikongummi besonders bewährt.
An Hand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles soll die Erfindung nachfolgend näher erläutert werden. Es zeigt : Fig. 1 im Längsschnitt eine Sicherung und Fig. 2 eine Zeitstromkurve in logarithmischem Massstab der Schmelzelemente.
Die Sicherung besitzt ein hohles, isolierendes, hülsenförmiges Gehäuse --10-- bestimmter Länge, auf deren Enden jeweils Kappen--12--befestigt sind. Eine Sicherungseinrichtung--14--befindet sich in dem Gehäuse --10-- und verbindet die Kappen-12--.
Die Sicherungseinrichtung--14--weist ein erstes Schmelzelement --16-- mit Hochstromansprechcharakteristik und ein zweites Schmelzelement --18-- mit Niedrigstromansprechcharakteristik auf. Das erste Schmelzelement--16--besteht aus einem Werkstoff mit hohem Schmelzpunkt, beispielsweise aus Silberdraht, der bei 9800C schmilzt, oder Kupferdraht, der bei 10820C schmilzt.
(Silber oxydiert in Luft und steigt die Temperatur auf einen bestimmten Wert an, so verwandelt sich das Silberoxyd in Silber. ) Das Schmelzelement
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--12-- und einem Stecker--21--verbunden und ist in einem Granulat--15--, wie beispielsweise Sand, eingebettet.
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ist elektrisch mit der Kappe--12--und dem leitenden Stecker --21-- am andern Ende der Hülse--22-- verbunden.
Der Leiter--20--ist durch die lichtbogenlöschende Hülse. --22-- thermisch isoliert. Die Hülse - -22-- besteht z. B. aus Silikongummi. Der Innendurchmesser und die Länge der Hülse-22-können verschieden bemessen werden, um eine Abschaltfähigkeit der Sicherung bei Spannungen und Strömen zu gewährleisten, die von den Zerstörungstemperaturen der Bauteile in der umgebenden elektrischen Einrichtung abhängen. Das zweite Schmelzelement--18--kann im Granulat--15--in der Hülse im Gehäuse--10-- eingebettet sein. In jedem Falle sollten die Kappen--12--dicht mit dem Gehäuse --10-- verbunden sein, um das Schmelzelement--16--einzuschliessen.
Fig. 2 zeigt die Zeitstromcharakteristik für Silber und Zinn in logarithmischem Massstab. Die Kurve für Zinn hat eine grössere Neigung als die Kurve für Silber und schneidet die Silbercharakteristik. Aus dem Diagramm ist zu ersehen, dass die niedrige Überlaststrom-Zeitcharakteristik von Zinn zur Begrenzung oder Unterbrechung des Stromes durch die Sicherung ausgenutzt wird, wodurch verhindert wird, dass die Temperatur der Sicherung auf Zerstörungstemperaturen ansteigen kann. Die hohe Überlast- oder kurze Fehlstrom-Zeitcharakteristik des Silbers wird auch dazu ausgenutzt, dass die Sicherung bei Fehlstrombedingungen unterbricht.
Es sei allgemein darauf hingewiesen, dass die Länge des Drahtes in Sand in Abschaltfähigkeit der Sicherung in bezug auf Spannung bestimmt. Im Zusammenhang damit ist es allgemein bekannt, dass bei zu kurzem Draht die Löschspannung das Element leitend hält und keine vollständige Unterbrechung des Stromkreises gestattet. Das Phänomen, das die Sicherung in die Lage versetzt zu löschen, ist die Fähigkeit des geschmolzenen Silbers zur Bildung eines Fulgurits in dem Sand, wenn das Silber die Schmelzstufe erreicht. Während der Bildung dieses Fulgurits wird mit hoher Geschwindigkeit Wärme absorbiert, so dass ein Widerstand gegenüber Stromfluss bis zu einem Grad aufgebaut wird, bei dem die an der Sicherung anliegende Spannung nicht ausreicht, einen leitenden Kreis aufrecht zu erhalten.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Strombegrenzende, sandgefüllte Sicherung, deren Gehäuse an gegenüberliegenden Seiten die elektrischen Anschlüsse aufweist, mit einem zwischen den Anschlüssen angeordneten, sich durch das Gehäuse erstreckenden Schmelzeinsatz, der aus zwei unmittelbar verbundenen, hintereinander geschalteten Schmelzelementen besteht, von denen das eine eine Hochstromansprechcharakteristik und das andere eine Niedrigstromansprech-
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Schmelzelementes mit Niedrigstromansprechcharakteristik (18) eine dieses Element thermisch isolierende Hülse (22) aus einem lichtbogenlöschenden Material erstreckt.
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