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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überbrückung eines Ableiters bei einer bestimmten
Ableitertemperatur, der in einem Halter aus einem Sockel und einer daraufgesetzten, abnehmbaren
Kappe eingeschlossen ist ; Bestandteil der Vorrichtung ist eine auf dem Kappenboden abgestützte
Feder, eine mit Kontaktzungen versehene Kontaktbrücke und ein schmelzbares, zwischen der Kontakt- brücke und der einen Ableiterelektrode angeordnetes Distanzstück, dessen Abmessung im Vergleich zur Länge der Kontaktzungen so gewählt ist, dass nur bei geschmolzenem Distanzstück die Kontakt- brücke den Ableiter über einen Bodenkontakt in dem Sockel überbrückt.
Derartige Vorrichtungen werden insbesondere in Telephonnetzen verwendet, die mit einem Ab- leiter gesichert sind.
Bei anhaltenden Überströmen infolge einer entsprechenden Störung kommt es zu einer dauernden Entladung innerhalb des Ableiters, die insofern unerwünscht ist, als der Ableiter je- weils nur kurzzeitige Überströme ableiten und nicht zur dauernden Ableitung von permanenten
Störungen dienen soll. Nach einer bestimmten Durchschlagszeit wird deshalb der Ableiter über- brückt, wodurch andere Sicherheitssysteme auf die Störung aufmerksam werden und sie gegebenen- falls beseitigen. Der auslösende Faktor ist dabei die einem Ableiter eigene Erwärmung infolge des zwischen seinen Elektroden aufrechterhaltenen Lichtbogens.
Bei den herkömmlichen Vorrichtungen bewirkt die Erwärmung des Ableiters das Abschmelzen eines niedrigschmelzenden Distanzstückes, das in unmittelbarer Nachbarschaft zu einer der beiden
Ableiterelektroden angeordnet ist. Das Abschmelzen gestattet einer federbelasteten Kontaktbrücke, sich relativ zu dem Ableiter zu verschieben, wodurch die vorderen Enden der zu Kontaktzungen geformten Kontaktbrücke auf den Bodenkontakt des Ableiterhalters gelangen, der der andern
Elektrode des Ableiters zugeordnet ist.
Bei diesem Überbrückungsvorgang erfolgt die Herstellung des Kontaktes zwischen den Kontakt- zungen und dem Bodenkontakt nur sehr langsam, ferner erreichen nicht alle Kontaktzungen einer
Kontaktbrücke zur selben Zeit die Oberfläche des Bodenkontaktes. Das hat zur Folge, dass von beispielsweise sechs Kontaktzungen zunächst nur zwei die eigentliche Überbrückung des Ableiters bewirken, während die andern vier noch nicht an diesem Vorgang beteiligt sind. Dadurch ent- stehen Überlastungen an den bereits überbrückenden Kontaktzungen, die z. B. dadurch verschmoren können, dass der Stromfluss an dieser Stelle erschwert wird.
Bei älteren Anlagen wirkt sich ein leicht korrodierter Bodenkontakt verschlimmernd aus, so dass unter ungünstigen Umstän- den trotz abgeschmolzenem Distanzstück und verschobener Kontaktbrücke die Wirkung der Überbrückung des Ableiters so unvollkommen ist, dass die dann zu aktivierenden Sicherheitssysteme nicht ansprechen.
Es ist demnach Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass auch bei alten Anlagen und trotz einer relativ langsamen Verschiebung der Kontaktbrücke durch Abschmelzen des Distanzstückes eine sichere und vollständige Überbrückung des Ableiters erfolgt.
Die Erfindung wird darin gesehen, dass die Kontaktzungen mit nach innen gerichteten Vorsprüngen versehen sind, dass der Ableiter eine Verdickung zur Aufspreizung der Vorsprünge und damit der Kontaktzungen aufweist, und dass die Lage der Vorsprünge und die Länge der Verdickung jeweils so gewählt ist, dass bei geschmolzenem Distanzstück die Vorsprünge ausserhalb der Verdickung liegen und die Kontaktzungen auf Grund ihrer nach innen gerichteten Vorspannung an der andern Ableiterelektrode oder an dem Bodenkontakt des Sockels anliegen.
Bei der Vorrichtung gemäss der Erfindung wird die Überbrückung des Ableiters durch die Verschiebung der Kontaktbrücke nur indirekt bewirkt, der eigentliche Schaltvorgang der Überbrückung erfolgt durch das Einfedern der Kontaktzunge nach innen gegen die andere Elektrode des Ableiters oder gegen den Bodenkontakt. Gegenüber der relativ langsamen Verschiebebewegung der Kontaktbrücke federn die Kontaktzungen ziemlich abrupt nach innen, wenn die Vorsprünge von der Verdickung des Ableiters abrutschen. Die Annäherung der Kontaktzungen an die jeweilige Oberfläche des in ihrer Mitte befindlichen Kontaktes erfolgt mehr oder weniger schlagartig, wobei die den Kontaktzungen eigene Vorspannung nach der Bildung des Kontaktes dafür sorgt, dass eine relativ hohe Andrückkraft aufrechterhalten wird.
Eventuelle Kontaktstörungen zwischen den Kontaktzungen und dem Überbrückungskontakt, bei-
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spielsweise durch einen leichten Korrosionsbelag, werden mit Hilfe der Erfindung wesentlich leich- ter überwunden als bei der herkömmlichen Vorrichtung, da das Aufschlagen der Kontaktzungen und die nachfolgende, relativ hohe Andrückkraft die Durchdringung einer Oxydschicht wesentlich be- günstigen. Insbesondere bei einer Heranziehung der einen Ableiterelektrode als Überbrückungs- kontakt verringert sich die Gefahr eines im Laufe der Zeit entstandenen korrosiven Überzuges, da mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit der Ableiter auf Grund einer Erneuerung jünger ist als der Bodenkontakt des zugehörigen Sockels.
Ein Optimum an kurzer Schaltzeit wird dadurch er- reicht, dass die Vorsprünge und die Verdickung jeweils scharfkantig und stufig ausgebildet sind.
Für eine möglichst billige Herstellung werden die Vorsprünge vorzugsweise durch Falten, Ausbeu- len oder Umbiegen von Teilen der Kontaktzungen gebildet.
Die Verdickung an dem Ableiter kann eigens für den beschriebenen Schaltvorgang an dem Ableiter angebracht sein. Das verwendete Material ist dabei unerheblich-es kommt in erster Linie Keramik oder Metall in Frage - solange nur die Vorsprünge der Kontaktzungen auf der Verdickung zu gleiten vermögen. Ebenso kann jedoch als Verdickung auch der eine von zwei metallischen Kappen handelsübliche Ableiter als Verdickung verwendet werden, so dass an dem Ableiter selbst keine Anpassung an die erfindungsgemässe Funktion erforderlich ist. Die metallischen Kappen dienen im übrigen als elektrische Zuleitung für den Ableiter, die im Inneren des Ableiters zu Elektroden ausgeformt sind.
Bei der herkömmlichen Vorrichtung besteht die Gefahr, dass sich die Kontaktbrücke beim Abschmelzen des Distanzstückes leicht schräg stellt, was gegebenenfalls noch durch eine Feder mit nicht vollständig parallelen Stirnseiten begünstigt wird. Die Folge ist eine Überbrückung des Ableiters mit Hilfe der Kontaktzunge in zeitlicher Reihenfolge, wobei die zuerst kontaktschliessenden Zungen leicht überlastet werden.
Zur Vermeidung dieses Nachteils sind bei der Kontaktbrücke gemäss der Erfindung ausser den Kontaktzungen jeweils nach aussen gespreizte Zentrierzungen vorgesehen, die der Kontaktbrücke einen von der Feder unabhängigen Halt gewähren. Im Rahmen der üblichen Fertigungstoleranzen wird somit eine annähernd gleichzeitige Kontaktschliessung aller Kontaktzungen erreicht, wodurch Überlastungen einzelner Kontaktzungen so gut wie ausgeschlossen sind. Für einen möglichst reibungslosen Austritt des Schmelzgutes aus dem ursprünglich durch das Distanzstück gebildeten Raum sind zwischen den Zentrierzungen und den Kontaktzungen jeweils Zwischenräume freigelassen.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen, die in den Zeichnungen dargestellt sind, näher erläutert ; darin zeigen : Fig. l eine Querschnittsansicht einer Halterkappe zur Verwendung der erfindungsgemässen Vorrichtung in vormontiertem Zustand, Fig. 2 eine Schnittansicht gemäss Fig. l mit vormontiertem Ableiter, Fig. 3 eine Querschnittsansicht durch einen kompletten Ableiterhalter unter Verwendung der erfindungsgemässen Vorrichtung in der normalen Betriebs-
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Draufsicht auf die Kontaktbrücke gemäss der Erfindung, Fig. 5B eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B in Fig. 5A, Fig. 5C eine Querschnittsansicht entlang der Linie C-C in Fig. 5A und Fig. 6 mehrere Ausführungsbeispiele a bis d einer im Ausschnitt dargestellten Kontaktzunge einschliesslich der Draufsicht d'des einen Ausführungsbeispiels.
In den Fig. l bis 3 ist in drei Schritten das Einsetzen eines Ableiters --6-- in einen dafür vorgesehenen Halter, der aus einer Kappe-l-und aus einem Sockel --14-- besteht, zu erkennen.
Zunächst wird in die Kappe --1--, die vollständig aus Metall besteht, eine Schrauben-Druck- feder --2- eingesetzt, und eine Kontaktbrücke --3-- mit ihrem bodenseitigen Ende voran in die Kappe-l-gedrückt. Ihr folgt ein Distanzstück --4-- aus. einem niedrigschmelzenden Metall, das auch als Thermo-Pille bezeichnet wird.
In die in dieser Weise vormontierte Kappe-l-wird der Ableiter --6-- hineingeschoben (Fig. 2), der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Metall-Keramik-Ableiter ausgeführt ist.
Das bedeutet, dass zwischen zwei metallischen Kontaktkappen-8 und 8'-ein zylindrischer Keramikkörper-9-angeordnet ist. Die Kontaktkappen dienen nach aussen zur Stromzuführung zu dem Ableiter --6-- und sind im Inneren als Elektroden für die Durchschlagstrecke ausgebildet. Beide {ontaktkappen --8 und 8'-stellen gegenüber dem im Durchmesser kleineren Keramikkörper --9--
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- -8- auf Vorsprünge -10--, die in Längsrichtung etwa in der Mitte von Kontaktzungen --12-der Kontaktbrücke --3-- angeordnet sind. Das Ausmass der Vorsprünge bzw. der Durchmesser der Verdickung sind jeweils so gewählt, dass die Kontaktzungen --12-- so weit gespreizt werden, dass ihre Kontaktenden einen deutlichen Abstand von dem restlichen Ableiter --6-- aufweisen.
Ferner weisen die Vorsprünge -10-- von dem Boden der Kontaktbrücke --3-- einen Abstand auf, der kleiner ist als die durch die Verdickung in Form der Kontaktkappe --8-- und das Distanzstück - gebildete Strecke.
Die gemäss der Fig. 2 vormontierte Kappe-l-wird nun mit der andern Kontaktkappe - voran in den Sockel eingesetzt, wobei ein aussen an der Kappe befindliches Gewinde in eine den Sockel -14-- nach oben abschliessende Metallplatte --15-- hineingeschraubt wird. Dabei trifft die Kontaktkappe-8'-auf einen Bodenkontakt --5-- innerhalb des Sockels --14--. Auf diese Weise ist die kappenseitige Kontaktkappe-8-indirekt mit der Platte --15-- und die sockelseitige Kontaktkappe --8'-- mit dem Bodenkontakt --5-- jeweils elektrisch verbunden. Durch das weitere Einschrauben der Kappe-l-wird die Feder --2-- zunehmend zusammengedrückt, bis der in der Fig. 3 dargestellte Zustand erreicht ist.
Dieser entspricht der normalen Betriebssituation, das bedeutet, die dargestellten Komponenten der Anordnung verbleiben in dieser Lage, solange kurzzeitige oder gar keine Durchschläge innerhalb des Ableiters --6-- vorhanden sind.
Sobald sich der Ableiter -6-- infolge der Ableitung eines Dauer-Überstromes so weit erwärmt, dass das Distanzstück --4-- schmilzt, ergibt sich eine Situation gemäss der Fig. 4. Das zer-
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--4- ist- und der kappenseitigen Kontaktkappe --8-- entfernt und der Boden der Kontaktbrücke --3-- liegt vollständig an der Kontaktkappe -8-- an. Das hat zu einer Verschiebung auch der Vorsprünge --10-- geführt, die nun ausserhalb der Verdickung in Form der Kontaktkappe --8-- liegen, nämlich im Bereich des Keramikkörpers --9--. Infolge dieser Verschiebung ist die Spreizkraft aufgehoben, so dass die Enden der Kontaktzungen --12-- mit einer gewissen Vorspannung an der
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darauf an,
dass durch das Abschmelzen des Distanzstückes --4-- die Feder --2-- die Kontaktbrücke - so weit verschiebt, dass die Vorsprünge --10-- ausserhalb der entsprechenden Verdickung an dem Ableiter --6-- liegen, und dass der Ableiter im Bereich ausserhalb der Verdickung im Durchmesser genügend klein ist, dass die Kontaktzungen --12-- weit genug nach innen federn können, um an der andern Kontaktkappe-8'-anzuliegen.
Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel können die Kontaktzungen --12-- auch so lang ausgebildet sein, dass sie bei der Überbrückung des Ableiters --6-- nicht an dessen sockelseitiger Kontaktkappe-8'-, sondern seitlich an dem Bodenkontakt -5-- anliegen. Der dargestellten Ausführungsform ist allerdings der Vorzug zu geben, da die Kontaktfläche des Ableiters mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit jünger ist und daher weniger korrodiert ist, als ein permanent installierter Bodenkontakt --5--.
Die Gestalt der Kontaktbrücke -3- ist an Hand der Fig. 5A bis 5C gut zu erkennen. Von einem in sich geschlossenen Boden ragen vier Kontaktzungen auf, deren Enden zur Bildung einer definierten Kontaktfläche leicht nach aussen aufgebogen sind. Etwa auf halber Länge sind durch Ausbeulen Vorsprünge --10-- vorhanden, die in der normalen Betriebssituation von der einen Kontaktkappe --8-- des Ableiters --6-- aufgespreizt werden.
Zwischen zwei benachbarten Kontaktzungen --12-- befindet sich jeweils eine Zentrierzun- ge-11--, die ebenfalls von dem Boden der Kontaktbrücke --3-- aufwärtsgebogen ist, jedoch eine leichte Vorspannung nach aussen aufweist. Die vier um den Umfang verteilten Zentrierzungen-11sorgen dafür, dass während der Verschiebung der Kontaktbrücke --3-- im Falle der Auslösung und damit der Überbrückung des Ableiters --6- diese ausschliesslich parallel verschoben wird und sich nicht innerhalb der Kappe-l-schrägstellen kann.
Das hat den Vorteil, dass alle Vor- sprünge --10-- annähernd zur gleichen Zeit von der Verdickung in Form der Kontaktkappe --8--
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abgleiten und so eine annähernd gleichzeitige, quasi schnappende Anlage aller Kontaktzungen --12-- an der sockelseitigen Kontaktkappe --81-- des Ableiters --6-- eintritt.
Die Zentrierzungen verbessern auch den elektrischen Stromfluss von der Kappe-l-zum Ab- leiter --6--, der im übrigen mit Hilfe der Feder --2-- bewirkt wird. Sie können bei der Vormonta- ge ferner nutzbar gemacht werden, wenn die Öffnung der Kappe-l-mit einem Band --16-- ge- säumt ist, hinter den die Zentrierzungen --11-- nach dem Einstecken der Kontaktbrücke --3-- in den Sockel hinterhaken. Auf diese Weise wird die Vormontage der Kappe-l-erleichtert, da dann die Feder, die Kontaktbrücke und wegen der nach innen gerichteten Vorspannung der
Kontaktzungen --12-- auch das Distanzstück --4-- selbsttätig innerhalb der Kappe-l-gehalten sind.
Die erschwerte Demontage der Kontaktbrücke --3-- aus der Kappe-l-ist nur von unter- geordneter Bedeutung, da im Regelfall nach dem Auslösen der Vorrichtung durch das Abschmelzen des Distanzstückes --4-- die Feder --2-- unlösbar mit der Kappe-l-verbunden wird und des- halb die gesamte Kappe-l-einschliesslich der zugehörigen Einzelteile erneuert wird.
Zur Unterstützung einer weitgehend parallelen Verschiebung der Kontaktbrücke --3-- inner- halb der Kappe --1-- dienen Zwischenräume --13-- zwischen jeder Kontaktzunge --12-- und
Zentrierzunge-11-, die nämlich ein sehr gleichmässiges Abströmen des durch das Distanzstück - gebildeten Schmelzgutes in den Federraum der Kappe-l-ermöglichen. Als Material für das Distanzstück --4-- kann z. B. ein Weichlot gewählt werden ; hier bedient sich die Erfindung bekannter Praktiken.
In Fig. 6 sind vier Ausführungsbeispiele zur Ausbildung der Vorsprünge --10-- verdeutlicht, Bei dem Ausführungsbeispiel a ist der Vorsprung --10-- durch Auswölben der entsprechenden Kontaktzunge --12-- gebildet, was auch für die Kontaktbrücke --3-- gemäss Fig. 5 gilt.
Bei dem Ausführungsbeispiel b ist die Kontaktzunge --12-- durch einen dreifachen Biegevorgang an der entsprechenden Stelle vorgewölbt, wobei die Scharfkantigkeit der Biegungen über die Annäherungsgeschwindigkeit der Kontaktzungenenden an die sockelseitige Kontaktkappe --81-- ent- scheidet. Je unvermittelter der Vorsprung --10-- auf der dem Boden der Kontaktbrücke --3-- zu- gewendeten Seite abfällt, desto abrupter findet die Überbrückung statt.
Während mit einer geschlossenen Vorwölbung die langsamsten Überbrückungsschaltvorgänge erzeugt werden, bietet die gebogene Kontaktzunge --12-- die Möglichkeit zu einem noch schnelleren Schaltvorgang. In dieser Beziehung wird sie allerdings übertroffen von dem Ausführungsbeispiel c, bei dem zur Erzeugung des Vorsprungs --10-- ein Stück der Kontaktzunge angeschnitten und vorgewölbt ist. Im Zusammenhang mit einer ebenso scharfkantigen Verdickung in Form der kappenseitigen Kontaktkappe --8-- sind mit diesem Ausführungsbeispiel die kürzesten Überbrückungsschaltzeiten möglich.
Bei dem Ausführungsbeispiel d und d'wird der Vorsprung --10-- durch seitliches Umbiegen einer bis auf eine Kante freigestanzten Lasche erzeugt. Abweichend von dem dargestellten abgerundeten Vorsprung --10-- kann auch auf diese Weise ein sehr schroffer Übergang gebildet werden, der dem bei dem Ausführungsbeispiel c vergleichbar ist. Während ein sehr schroff abfallender Vorsprung --10-- an jeder Kontaktzunge --12-- für eine kurze Überbrückungsschaltzeit sehr wünschenswert ist, weist die mehr abgerundete Form den Vorteil auf, dass sie bei Erreichen der abfallenden Kante der Verdickung die Kontaktbrücke --3-- weiter zentriert.
Ausserdem entsteht während des Abgleitens jeder Vorsprungschräge von der Kante der Verdickung eine Kraftkomponente in der Wirkrichtung der Feder-2-, wodurch die Annäherung des Bodens der Kontaktbrücke - an die entsprechende Kontaktkappe --8-- weiter beschleunigt wird.
In den Fig. 1 bis 4 sind die Zentrierzungen --11-- sowie die Kontaktzungen --12-- so dargestellt, als befänden sie sich innerhalb ein und derselben Ebene. In Wirklichkeit sind sie jedoch abwechselnd auf dem Umfang der Kontaktbrückenbasis angeordnet, was am besten aus Fig. 5A zu ersehen ist. Die Darstellung gemäss den Fig. 1 bis 4 dient also in erster Linie zur Erläuterung der Funktion und nicht zur Darstellung der wirklichen Form der Kontaktbrücke.