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Sicherungseinrichtung für elektrische Stromkreise.
Die Erfindung betrifft Verbesserungen an Sicherungseinrichtungen für elektrische
Stromkreise mit Stromverbrauchern in Gestalt von elektrischen Instrumenten, Glüh- lampen u. dgl. Sicherungseinrichtungen der zu verbessernden Art werden mit den Strom- verbrauchern parallel geschaltet, wenn diese in Reihenschaltung mit anderen Strom- verbrauchern liegen. Während nun die bekannten Sicherungen nur für hohe Spannungen geeignet waren, sind die Sicherungen der Erfindung für niedrige, unter 250 Volt liegende
Spannungen bestimmt, z. B. für eine Anordnung, bei der 22 10-Voltlampen in Reihe ge- schaltet sind.
In Beleuchtungsanlagen, in denen in der üblichen Weise eine Anzahl von elektrischen
Lampen hintereinander geschaltet werden, erhalten, wenn eine der Lampen durchbrennt oder sonst ausser Betrieb kommt, die übrigen im Stromkreis liegenden Lampen keinen Strom mehr und verlöschen, Nach der Erfindung soll in solchen Fällen jede Lampe, die mit anderen, an einem Netz mit niedriger Spannung liegenden Lampen in Hintereinanderschaltung brennen soll, mit einer Vorrichtung der erwähnten Art versehen werden, so dass der Stromkreis, wenn eine Lampe ausser Betrieb kommt, nicht stromlos, sondern für die übrigen Lampen betriebsfähig erhalten wird.
Eine bekannte Form von Kurzschlussvorrichtungen für in Reihe geschaltete Lampen besteht darin, dass man über die Zuleitungsdrähte jeder Lampe einen Nebenschlussstrom einsetzt, welcher Metallstücke enthält, welche durch ein Isoliermaterial, wie z. B. Papier, daran verhindert werden, in metallischer Berührung zu kommen ; beim Versagen einer Lampe wird jedoch das Isoliermaterial durch Erhöhung der elektromotorischen Kraft durch den Nebenschlussstrom durchbrochen, welch letzterer durch den darin von einer Selbstinduktionsspule erzeugten Extrastrom hervorgebracht wird.
Bei Lampen, die in Hochspannungsanlagen in Reihe liegen, z. B. bei Spannungen von 650 Volt und darüber (Strassenbeleuchtung), ist es bereits bekannt, eine Sicherung in Gestalt einer Umgehungsleitung anzubringen. Diese Umgehungsleitung liegt zwischen den Klemmen der einzelnen Lampen und wird von einem Isoliermaterial gebildet, das beim Auftreten von ausnahmsweise grossen Spannungsunterschieden durchschlagen wird, so dass durch den so entstehenden Kurzschluss eine um die schadhafte Lampe herumführende Umgehungsleitung entsteht. Eine der bekannten Sicherungseinrichtungen besteht darin, dass man die Einführungsdrähte durch irgendein nicht entzündbares Material isoliert, z. B. Asbest, und sie dann zusammendreht, so dass beim Schadhaftwerden der Lampe die elektrische Spannung
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den Einführungsdrähten entsteht.
Weitere bekannte Formen von Umgehungsleitungen sind solche, in denen eine elektrische Verbindung zwischen den Einführungsdrähten durch Einfügung eines Stückes Glimmer oder anderen Isoliermaterials gebildet wird, das von einem Funken beim Durchbrennen der Lampe durchschlagen wird, so dass auf diese Weise ein Kontakt zwischen den Einfühnmgsdrähten entsteht.
Ferner ist es bereits vorgeschlagen worden, leicht oxydierbare Metalle, wie z. B. Aluminium, mit einem Oxydüberzug zu versehen, der für die Drähte einen elektrischen Isolator bildet, wenn dieselben als Wicklungen für Elektromagnete bzw. für die Spulen von Solenoiden benutzt werden.
Nach der vorliegenden Erfindung wird eine mit einem in einem Niederspannungsnetz in Reihenschaltung angeordneten elektrischen Instrument oder einer elektrischen Glühlampe parallel geschaltete Kurzschlussvorrichtung durch die Anordnung e ; ner isolierenden Haut aus dem Oxyd des Metalles der Zuleitungsdrähte hergestellt, um eine elektrische Verbindung zwischen den metallischen Zuleitungsdrähten bei normaler Spannung zwischen denselben zu verhindern.
Eine Ausführungsform der Erfindung in der Anwendung auf elektrische Glühlampen soll nachstehend beschrieben werden. Die Einführungsdrähte einer Glühlampe bestehen gewöhnlich aus drei verschiedenen Abschnitten, nämlich einem Nickelabschnitt innerhalb der Birne, einem Platinabschnitt an der Durchführungsstelle durch das Glas und einem Abschnitt aus Kupfer oder einem ähnlichen gutleitenden Metall ausserhalb der Birne. Für Lampen mit derartigen Einführungsdrähten wird die Erfindung'zweckmässig in der Weise ausgebildet, dass die Einführungsdrähte miteinander verwickelt und alsdann unter Luftzutritt erhitzt werden, so dass auf ihnen die Haut aus dem Oxyd ihres Nletalles entsteht,
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die eine zeitweise Isolierung bildet. Als zweckmässig hat sich ergeben, die Einführungsdrähte zweimal umeinander zu drehen.
Bestehen diese, wie gewöhnlich, aus Kupfer, so entsteht eine dünne Haut aus schwarzem Kupferoxyd beim Erhitzen. Nachdem diese Sicherung hergestellt ist, wird die Lampe in der üblichen Weise fertiggemacht.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die Einführungsdrähte nicht zusammengedreht oder erhitzt, sondern in üblicher Weise hergestellt. Dann wird ein be- sonderer kleiner Ring, z. B. aus Kupfer, erhitzt, so dass er eine Oxydhaut der beschriebenen
Art erhält und dieser Ring wird über die beiden Einführungsdrähte gestreift, so dass ein mechanischer Kontakt mit beiden entsteht, während aber gleichzeitig eine elektrische
Isolation vorhanden ist. Auf diese Weise ist jeder Einfütuungsdraht von dem Ring dnrch eine dünne Isolierschicht getrennt.
Brennt eine der in Reihe geschalteten Lampen durch, so kommt auf die Einführungsdrähte der zerstörten Lampe sofort die volle Spannung des
Stromkreises und die Isolierschicht, die den oxydierten Ring von den beiden Einführungs- drähten scheidet, wird durchgeschlagen, so dass der Stromkreis wieder geschlossen ist.
Eine zweckmässige Herstellungsweise für oxydierte Ringe der erwähnten Art ist es, einen Draht aus Kupfer oder anderem oxydierbaren Metall auf einen dünnen Kern zu wickeln, die so entstandene Spirale zu erhitzen und sie dann in einzelne Ringe zu zerschneiden. Natürlich können die Ringe auch nach dem Zerschneiden der Spirale oxydiert werden.
Selbstverständlich ist eine höhere Spannung erforderlich, um zwei oder mehr isolierte Kontaktstellen der beschriebenen Art zu durchschlagen, als für eine solche Kontaktstelle nötig wäre. Beispielsweise wird eine einzelne Kontaktstelle beim Auftreten einer Spannung von 30 bis IOO Volt durchschlagen, während zwei oder mehrere Kontaktstellen eine erheblich höhere Spannung aushalten. In Berücksichtigung dieser Tatsache werden nach der Erfindung, wo Kurzschlussvorrichtungen der beschriebenen Art für Lampen oder andere Stromverbraucher Verwendung finden sollen, die normal bei einer Spannung von beispielsweise I00 Volt oder darüber arbeiten, zwei oder mehr isolierte Kontaktstellen, je nach den Erfordernissen, vorgesehen.
Beispielsweise können zwei oder mehr oxydierte Metallringe ineinandergreifend angeordnet werden und die Einführungsdrähte werden so angebracht, dass sie in Kontakt mit den äusseren Ringen stehen, so dass sie die Kette gespannt halten.
Eine weitere Ausführungsform der Herstellung einer solchen Kurzschlussvorrichtung mit Hilfe von Ringen besteht darin, einen Ring aus leitendem Material über die Einführungsdrähte zu ziehen, nachdem diese mit der isolierenden Oxydschicht versehen sind,
Eine Lichtanlage mit hintereinander geschalteten Glühlampen, bei der die einzelnen Lampen mit Einrichtungen nach der Erfindung versehen sind, bietet den Vorteil, dass eine durchgebrannte Lampe ohne weiteres festzustellen ist, eben dadurch, dass sie nicht glüht, während bei Reihenschaltungsanlage ohne Kurzschlussvorrichtungen für die einzelnen Lampen im Falle des Durchbrennens einer derselben sämtliche Lampen erlöschen und die Auffindung der zerstörten Lampe deshalb Schwierigkeiten macht.
Freilich müssen in einer solchen Anlage durchgebrannte Lampen so schnell wie möglich ersetzt werden, weil ja die übrigen Lampen, solange die eine kurzgeschlossen ist, die volle Spannung erhalten und deshalb mit einer etwas höheren als der normalen Spannung brennen.
Bei Anwendung der Erfindung als Sicherungsvorrichtung für elektrische Instrumente wird eine Kurzschlusseinrichtung der erwähnten Art mit dem Instrument parallel geschaltet.
Gegenwärtig schützt man beispielsweise Telegraphenapparate gegen die Einwirkungen einer übermässigen Spannungssteigerung im Stromkreis, die etwa durch das Herabfallen einer Hochspannungsleitung auf den Telegraphendraht herbeigeführt werden könnte, durch gewisse thermische Sicherungsvorrichtungen, die stets mehr oder weniger nacheilen, d. h. erst einige Zeit später in Wirkung treten als die Schädlichkeit auftritt. Nach der Erfindung wird das Instrument mit zwei oder mehr Leitungsdrähten versehen, die an die Klemmen des Instrumentes führen und diese Leitungsdrähte sind miteinander durch eine der Kurzschlussvorrichtungen verbunden, wie sie für elektrische Lampen oben beschrieben sind ; z.
B. könnten die beiden Einführungsdrähte miteinander verwickelt und erhitzt werden, so dass sich auf ihnen eine Oxydhaut in der bereits beschriebenen Weise bildet, oder die oxydieren Drähte können durch einen Kupferring, der beide berührt, verbunden werden ; auch könnte ein oxydierter Kupferring über die unbedeckten Drähte gestreift werden. Beim Eintreten einer übermässigen Spannungssteigerung schlägt die Isolierschicht zwischen diesen Drähten durch und das Instrument wird sofort kurzgeschlossen.
In allen Ausführungsformen der Kurzschlussvorrichtung nach dieser Erfindung fliesst unter gewöhnlichen Verhältnissen kein Strom durch die Kurzschlussvorrichtung, welche die beschriebene Haut bzw. Häute, die nichtleitend sind, umfasst. Bei der Anwendung der Erfindung für Glühlampen kann übrigens aueh die Kurzschlussvorrichtung in der Birne selbst vorgesehen werden.