Überlastungsträge, feuersichere Schmelzsicherungspatrone. Die Schmelzleiter von Sicherungen wur den ursprünglich fast allgemein aus Blei oder Zinn hergestellt. Sicherungen dieser Art wurden bereits als Patronen oder Schra ub- stöpsel ausgeführt. Doch waren die Patronen nicht feuerfest. Gewöhnlich war auch die Kammer für den Schmelzleiter nicht abge dichtet. Sie hatten Auspufföffnungen für die beim Abschmelzen entstehenden Dämpfe. Beim Ansprechen einer derartigen Sicherung traten häufig Schaltflammen auf, die in der Umgebung der Sicherung Zerstörungen her vorriefen.
Da die Forderung nach Kurzschluss- und Feuersicherheit bei Schmelzdrähten aus BIE.i oder Zinn nicht erfüllbar schien, birg inan allgemein zur Verwendung von Silber über. Ein Silberdraht erzeugt bei einem Kurz schluss weniger Dampf als ein der gleichen Abschmelzstromstärke entsprechender Draht aus Blei oder Zinn. Es gelang daher, die Sicherungspatronen vollkommen geschlossen herzustellen.
Man stellte im Verlaufe der Zeit immer höhere Anforderungen an diP Be triebssicherheit der Patronen und hat beute durch- Anwendung lichtbogenlöschender Stoffe und dergleichen eine unbedingte Kurzschluss- und Feuersicherheit erreicht.
Schmelzdrähte aus Silber und Zinn oder dergleichen haben jedoch nicht eine gleiche Wirkungsweise. Ein Silberleiter hat unter gleichen Bedingungen einen wesentlich ge ringeren Querschnitt. Wird daher die Strom stärke erreicht, bei welcher der Draht ab schmelzen soll, so wird die Schmelztempera tur in kurzer Zeit erzeugt, so dass der Draht bereits bei nur kurz andauernden Über lastungen abschmilzt. Ein für die gleiche Abschmelzstromstärke bestimmter Schmelz- Leiter aus Zinn oder dergleichen hat beson ders infolge seines grösseren Querschnittes ein wesentlich grösseres Wärmefassungsver mögen.
Entsteht ein Überstrom, der an sich gross genug ist, ein Abschmelzen zu bewir ken, so dauert es geraume Zeit, bis die Schmelztemperatur erreicht ist. Die Siche-- rung arbeitet überlastungsträge; sie erlaubt eine gewisse Zeit lang eine sogar mehrfache Überlastung.
Diese unterschiedliche Wirkungsweise der beiden Schmelzleiterarten war zur Zeit der Einführung der Schmelzleiter aus Silber im allgemeinen für kleinere Stromstärken, etwa bis 10 Amp. unbeachtlich. Die für diese Stromstärke gesicherten Verbraucher waren damals im wesentlichen nur Beleuchtungsan lagen, bei denen der beim Einschalten etwa auftretende Überstrom selbst für Silberdraht sicherungen zu kurze Zeit andauert, um ein Abschmelzen hervorzurufen. Mit der steigen den Anwendung von Hausgeräten mit elek tromotorischem ohne Anlasser einschaltbarem Antrieb macht sich jedoch der Mangel an Überlastungsträgheit der üblichen Silber drahtsicherungen immer unangenehmer be merkbar.
Es liegen bereits Versuche vor; Sicherun gen zu schaffen, die der Anforderung nach Überlastungsträgheit besser entsprechen. Man hat beispielsweise vorgeschlagen, die Patrone ausser mit einem Schmelzleiter aus Silber noch mit einer besonderen Lötstelle aus Weichlot zu versehen. Der Silberleiter ist dabei für eine höhere als die für gewöhnlich auftretende Überlastungsstromstärke be stimmt; er dient lediglich als Sicherung gegen Kurzschlüsse. Die ebenfalls in den Stromkreis eingeschaltete Lötstelle spricht auf die sonst übliche Abschmelzstromstärke z.n und arbeitet überlastungsträge.
Diese Sicherungen haben grössere Abmes sungen als die bereits allgemein eingeführten Schraubstöpselsicherungen. Sie können da her in den bestehenden Anschlussanlagen nicht ohne weiteres verwendet werden, sind ferner wesentlich teuerer als die normalen Patronen und haben sich daher nicht ein führen können.
Man schuf ferner kleinere Überstrom schalter mit thermischer oder thermischer und magnetischer Auslösung, die ebenfalls überlastungsträge arbeiten. Diese Einrich tungen sind aber zeit ihren beweglichen Teilen gegenüber der Einfachheit der Ein satzpatronen im Nachteil.
Die Erfindung schafft eine überlastungs träge, kurzschlusssichere Schmelzsicherungs- patrone, die in ihrem Aufbau genau so ein fach, in der Herstellung ebenso billig sein kann wie die üblichen Schrnelzpatronen und die auch in den vorhandenen normalen Siche rungssockeln verwendbar ist.
Die Erfindung beruht auf der Erkennt nis, dass man in der grundsätzlichen Ab lehnung von Schmelzdrähten aus Zinn, Blei oder dergleichen für geschlossene, kurz- schluss- und feuerfeste Sicherungspatronen zu weit gegangen ist.
Erfindungsgemäss ist in einer überlast baren feuersicheren Schmelzsicherungspa- trone mit einer geschlossenen und mit licht bogenlöschendem Stoff gefüllten keramischen Schmelzkammer und vor Verbrennen ge schützten Abdeckkappen mindestens ein Schmelzleiter angeordnet, der ganz oder auf einem Teil seiner Länge durch ein Draht stück gebildet ist, welches aus einem Metall mit ähnlich niedrigem Schmelzpunkt wie der des Zinns besteht.
Bei Versuchen hat sich herausgestellt, dass man Drähte aus Zinn, Blei oder derglei chen vollkommen feuersicher in geschlossenen Patronen unterbringen kann, wenn man in an sich bekannter Weise die Kappen der Pa trone vor dem Verbrennen schützt und die Schmelzkammer mit einem liclitbogenlöschen- den Stoff versieht. Dabei muss nur, wenn ausser dem Schmelzleiter noch ein besonderer Lei ter als Unterbrechungsmelder benutzt wird, darauf geachtet werden, dass der Abstand zwischen beiden Drähten genügend gross ist, um ein Berühren beider auszuschliessen. In diesem Falle könnte es nämlich vorkommen, dass beim Flüssigwerden des Schmelzleiters beide Drähte zusammenlöten.
Auf der Zeichnung sind in den Abb. 1 bis 6 verschiedene Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
In Abb. 1 ist 1 der Körper einer Patrone aus keramischem Material, 2 eine Kammer, die den Schmelzleiter 8 und einen weiteren Leiter 4 aufnimmt. Der Leiter 4 dient ledig lich als Unterbrechungsmelder. Er ist zu diesem Zweck an der Vorderseite der Patrone nach aussen geführt und trägt hier das soge nannte Kennplättchen 5. Nach dem Durch schmelzen des Leiters 3 schmilzt auch der Leiter 4, so dass dann das Plättchen 5 durch die Feder 6 von der Patrone fortgeschleudert wird. An dem Abfallen des Kennplättchens kann man demnach erkennen, dass die Siche rung angesprochen hat.
Die Kammer 2 ist mit Quarzsand gefüllt. 7 und 8 sind Ab schlusskappen der Patrone, an denen Schmelz leiter 3 und Unterbrechungsmelder 4 fest gelötet sind. 9 und 10 sind Asbestpfropfen, die die Kontaktkappen 7 und 8 vor dem Ver brennen schützen .
Eine derartige Patrone mit einem Schmelzleiter aus Zinn spricht bei Kurz schluss praktisch genau so an wie eine Pa trone mit Silberdraht. Sie ist jedoch kurz zeitig mehrfach überlastbar. Man braucht also nur die bisher verwendeten Silberdraht patronen gegen eine Patrone nach der Erfin dung auszutauschen, um zum Beispiel eine Hausanlage so abzusichern, dass man Geräte mit elektromotorischem Antrieb verwenden kann, ohne dass die Sicherungen unerwünscht häufig abschmelzen.
Bei Patronen für grössere Stromstärken kann es bei schwächeren Überlastungen vor kommen, dass der Schmelzleiter bei Über lastung schmilzt, aber nicht auseinander fliesst und trotz seines flüssigen Zustandes den Strom noch leitet.
Dieser Nachteil kann durch eine Anord nung vermieden werden, wie sie in Abb. 2 beispielsweise dargestellt ist. Hier ist inner halb der Schmelzkammer ein Raumabschnitt 11 von der Sandfüllung freigelassen, so dass hier der Schmelzleiter auseinanderfliessen kann, ohne durch die Sandfüllung gehindert zu sein. Die gleiche Anordnung kann natur gemäss auch bei Patronen geringerer Strom stärke angewendet werden, wodurch sich die Abschaltsicherheit noch erhöht.
Eine weitere Verbesserung der Patronen lässt sich dadurch erzielen, dass man im In- nerv der Patrone eine Feder anbringt, die ungefähr senkrecht auf den Schmelzleiter einwirkt. Beim Weichwerden des Zinnes kann es nämlich vorkommen, dass das flüs sige Metall durch die auf dem Zinn ent stehende Oxydhaut noch zusammengehalten wird. Die Patrone spricht infolgedessen nicht oder verspätet an. Wird jedoch mit Hilfe einer Feder eine Kraft in senkrechter Richtung auf den Schmelzleiter ausgeübt, so wird die ziemlich schwache Oxydhaut beim Flüssigwerden des Zinnes zerstört.
Im Gegensatz zu den bekannten Siche rungspatronen mit einer unter Federwirkung stehenden Lötstelle oder dergleichen braucht die Feder bei Patronen nach der Erfindung nicht dazu zu dienen, die Enden des durch geschmolzenen Leiters auseinanderzuziehen, um dadurch den Lichtbogen zu verlöschen. Die Kraft der Feder und ihre dadurch be dingten Abmessungen brauchen daher nur gering zu sein und man kann die Feder so anordnen, dass sie senkrecht -auf den Leiter einwirkt. Das hat den Vorteil, dass die Ab messungen der Patrone, insbesondere in der Längsrichtung nicht durch die Feder ver grössert werden.
In den Abb. 3 und 4 sind zwei derartige Patronen im Schnitt dargestellt. Bei beiden Sicherungspatronen liegt der aus Zinn be stehende Schmelzleiter 3 in der Bohrung des keramischen Patronenkörpers 1, der an bei den Stirnseiten mit Kontaktlappen 7 und 8 verschlossen ist. Die Kappen sind durch Isolierstoffdichtungen 12 und 13 vor dem Verbrennen geschützt.
In der Patrone nach Abb. 3 ist ungefähr in der Mitte des keramischen Körpers eine schraubenlinienförmige Druckfeder 14 ange ordnet, die sich einerseits am Zinnleiter 3, anderseits am Patronenkörper 1 abstützt. Der Zinnleiter ist zu beiden Seiten der Feder durch Isolierscheiben 15, die zum Beispiel aus Asbest bestehen, abgestützt. Die Schei ben 15 bilden gleichzeitig Abdichtungen, welche den Raum, in welchem sich die Feder 14 befindet, von den Räumen der Patrone, welche die lichtbogenlöschende Masse ent halten, absperren.
Bei der Patrone nach Abb. 4 wirkt die in den Patronenkörper 1 eingelassene Feder 14 unter Vermittlung eines Zwischenkörpers 16 auf den Zinnleiter 3 ein. Der Zwischenkör per 16 besteht zweckmässigerweise aus feuer festem Isolierstoff. Die Anordnung des Zwischenkörpers verhütet, dass die Feder 14 beim Abschmelzen des Schmelzdrahtes in Mitleidenschaft gezogen wird und mit ver dampft.
Die bisher beschriebenen Ausführungs formen des Erfindungsgegenstandes eignen sich im allgemeinen nur für geschlossene feuerfeste Patronen bis etwa 15 Amp. Bei. grösseren Stromstärken kann es vorkommen, dass der verfügbare Raum für die bei Kurz schluss entstehenden Zinndämpfe nicht aus reicht, so dass die Patronen beschädigt wer den können.
Dieser Nachteil kann jedoch dadurch ver mieden werden, da.ss man ausser dem Zinn leiter noch einen oder mehrere Schmelzleiter aus Silber oder einem andern Metall mit hohem Schmelzpunkt verwendet. Die Silber leiter werden dabei den Zinnleitern parallel geschaltet. Sie werden zweckmässigerweise so bemessen, dass die Zinnleiter beim Auf treten unzulässig hoher Überströme zuerst abschmelzen. Infolgedessen bewirkt das Ab schmelzen der Zinnleiter noch nicht das end gültige Abschalten der Netzspannung. Das Abschalten der vollen Netzspannung erfolgt vielmehr erst durch die Silberleiter. Infolge dessen treten beim Abschalten des Zinnleiters nur verhältnismässig geringe Metalldämpfe auf.
Derartige Anordnungen sind in den Abb. 5 und 6 dargestellt. Bei der Patrone nach Fig. 5 sind die dünneren Silberleiter 17 und die stärkeren Zinnleiter 3 in einem ge meinsamen zylindrischen Hohlraum 18 des keramischen Patronenkörpers 1 angeordnet. Das Patroneninnere ist mit lichtbogen- löschender Masse gefüllt und durch die Dieh- tungen 9, 10 und die Kontaktkappen 7, 8 nach aussen hindurch abgeschlossen. In _Abb. 6 ist eine andere Anordnung in einem Querschnitt dargestellt.
Der Patronen körper 1 der Sicherung ist mit einem zentral liegenden Hohlraum 19 zur Aufnahme eines Zinnleiters 3 und mit mehreren rings um denselben angeordneten weiteren Hohlräu men 20, welche konzentrisch zur Achse des zentral liegenden Hohlraumes verlaufende Begrenzungsflächen aufweisen, zur Aufnahme von Silberleitern 17 versehen. Die Bohrun gen 20 werden zweckmässigerweise vollstän dig mit lichtbogenlöschender Masse ange füllt. Der zentrale Hohlraum 19 hingegen ist gemäss Abb.4 durch Dichtungen so ab geteilt, dass etwa in der Mitte des Patronen körpers ein von lichtbogenlöschender Masse freier Raum besteht.
In diesem Raum liegt ein aus feuerfestem Isolierstoff bestehender Druckkörper 16, der von einer Feder 14 gegen den Schmelzleiter \? gedrückt wird.
Für grössere Stromstärken ist besonders eine Anordnung nach Fig. 6 geeignet, weil hier der Zinnleiter vor der Einwirkung der beim Abschmelzen der Silberleiter entstehen den Schaltflamme geschützt und infolgedes sen die beim Abschmelzen entstehende Menge von Zinndämpfen besonders gering ist.