Elektrische Sicherung. Die Erfindung bezieht sich auf eine elek trische Sicherung, bei welcher das übliche schmelzbare Element durch eine von einem röhrenförmigen Körper aus Isoliermaterial umschlossene Quecksilbersäule ersetzt ist, deren Unterbrechung bei zu grossem elektri schen Strom, zum Beispiel durch Verdamp fung erfolgt, wobei ein Teil des Quecksilbers aus der Röhre vertrieben wird.
Die Erfindung besteht nun darin, dass ein Verdrängungskörper vorgesehen ist durch den das Quecksilber wieder in die Bohrung des röhrenförmigen Körpers hineingedrückt werden kann.
Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung in verschiedenen Ausführungs formen beispielsweise dargestellt, und es zei gen die Fig. 1 bis 6 sechs verschiedene Ausfüh rungen je in einem Längsschnitt, und Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 1. Die einander entsprechenden Teile der dargestellten Ausführungsbeispiele sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die in den Fig. 1 und 7 abgebildete Si cherung besitzt ein isolierendes Rohr 1, zum Beispiel aus Glas oder keramischem Material, das mit seinem untern Ende in eine Metall hülse 2 eingelassen ist. Letztere besitzt einen kleinen Raum 3, der Quecksilber enthält und mit der Bohrung 4 der Röhre 1 in Verbin dung steht. Diese Röhre ist im Betriebe ebenfalls mit Quecksilber gefüllt. Sie ist, wie die Fig. 1 zeigt, an jedem Ende etwas erweitert, während ihr mittlerer Teil von gleichförmigem Querschnitt ist.
Am obern Ende der Röhre 1 befindet sich eine zweite metallische Hülse 5, in die die Röhre luftdicht eingelassen ist. Die Hülse besitzt eine Bohrung 6 von grösserem Durch messer als die Bohrung der Röhre, die aber konachsial zu dieser liegt und einen Aus dehnungsraum zur Aufnahme des in der Boh rung der Röhre sich ausdehnenden Queck- Silbers bildet. Um ein Zurückfliessen des verdrängten Quecksilbers infolge seiner Schwere zu verhindern, ist das untere Ende der Hülse 5 als eine aufwärts konische Flä che 7 ausgebildet, wobei die Auslassöffnung 8 von der Bohrung der Röhre aus durch die Spitze dieses Konus geht.
Stecker 9 oder Kontaktbolzen oder der gleichen sind seitlich in den Hülsen 2 und 5 befestigt und dienen zum Anschluss, der Sicherung an den äussern elektrischen Strom- kreis. Um das verdrängte Quecksilber von dem Ausdehnungsraum 6 zu der Bohrung 4 zurückzuführen, ist in diesem Raum ein von Hand zu betätigender Stempel 10 vorgese hen. Dieser -besitzt eine auf den kegeligen Boden des Raumes passende konische Ver tiefung 11, so dass, wenn der Stempel ganz einwärts gedrückt wird, das Quecksilber ge zwungen wird, in die Röhre zurückzukehren.
Wenn der :Stempel 10 nicht mit grösster Genauigkeit den Raum 6 ausfüllt, dann wird eine gewisse Quecksilbermenge zwischen Kolben und Kammerwand dringen. Deshalb befindet sich in der Kammerwand etwas über -der Auslassöffnung 8 .des Konus 7 eine ringförmige Aussparung 12. Diese Ausspa rung ist bei Abwärtsbewegung des Kolbens durch letzteren bedeckt; sie wirkt als Queck silberfänger. Das Quecksilber kehrt aus ihr bei der ersten Aufwärtsbewegung des Stem pels in die Ausdehnungskammer zurück.
Der Stempel 10 kann aus entsprechendem Metall oder aus einer nicht metallischen Sub stanz, zum Beispiel aus Bakelit bestehen und hat eine Verlängerung 13, die durch eine Öffnung im abnehmbaren Deckel 14 des Iso- lierkörpers 15 dringt.
Der Inhalt des Ausdehnungsraumes 6 und der Hub des Stempels 10, ebenso wie die Querschnittsfläche des Quecksilberfängers 12 müssen mit Rücksicht auf die zu unter brechende Stromstärke berechnet werden.
Für stärkere Ströme wird der obere Teil der Bohrung des Ausdehnungsraumes 6 vor teilhaft bei 16 abgeschrägt, um über den Stempel gelangendes Quecksilber abzufan gen und in den untern Teil der Kammer zu- rückzuführen, wenn der Kolben gehoben ist. Zwischen der abgeschrägten obern Fläche 16 und der untern Fläche des abnehmbaren Verschlussdeckels 14 befindet sich ein Raum 17, der eine Verlängerung des Ausdehnungs raumes 6 bildet und in den eine im Deckel 14 befestigte Hülse 18 hineinragt. Diese Hülse ist angeordnet, um das Quecksilber, das die abgeschrägte Fläche 16 des Raumes 6 überstiegen hat, abzulenken und in den letzteren zurückzuführen.
Wenn Ströme von hoher Spannung durch die Sicherung gehen, kann ein magnetisches Blasfeld verwendet werden, um einen Licht bogen nach der Unterbrechung der Queck silbersäule zu löschen. Wie aus der Fig. 7 ersichtlich, ist das Gehäuse 15 aus Gussmasse mit radialen Rippen 19 und einem Handgriff 20 versehen.
Die Bohrung 4 der Röhre 1 und der Raum 3 in der untern Hülse 2 kann mit Quecksilber gefüllt werden, indem man die hinreichende Menge davon in den Raum 6 der obern Hülse 5 unter den Stempel 10 bringt, und durch wechselweises Hochziehen und Niederdrücken desselben bewirkt, .lass alle in diesen Räumen befindliche Luft ent weicht.
Das Füllen kann derart vorgenommen werden, dass der Raum 6 an einen Zweiweg hahn angeschlossen wird, welcher in der einen Stellung die Kammer mit einer Luftpumpe und in der andern Stellung mit einem Queck- silberbehälter verbindet. Nachdem durch die Pumpe die Luft aus dem Innern der Siehe rung herausgepumpt ist, wird der Zweiweg hahn so gestellt, dass das Quecksilber in den entleerten Raum fliesst und denselben füllt.
Die für den Gebrauch fertige Sicherung enthält Quecksilber im Raum 3, in der Boh rung 4 und im Kanal 8 bis zur Spitze des Kegels 7. Ein kleiner Rest bleibt in der ringförmigen Nute zurück, um zu erreichen, dass die genannten Räume immer vollständig gefüllt werden, wenn der Kolben 10 nieder gedrückt wird.
Die Wirkungsweise der Sicherung ist folgende: Tritt durch den elektrischen Strom ein Überhitzen der Quecksilbersäule ein, ist das Quecksilber gezwungen durch den Kanal 8 in den Ausdehnungsraum 6 zu fliessen. Der Stempel wird dabei nach oben geschoben und gibt auch den ringförmigen Quecksilber fänger 1? frei. Die Stromverbindung zwi schen den Bolzen oder .Steckern ist also unter brochen. Will man den Stromkreis wieder schlie ssen. so braucht man nur den Stempel 10 ein wärts zu drücken.
Dadurch wird das Queck silber vom Ausdehnungsraum 6 in die Boh rung 4 der Röhre zurückgedrückt und die Quecksilbersäule ist wieder hergestellt.
Es ist selbstverständlich, dass die mit dem Quecksilber in Kontakt stehenden Metall teile aus einem nicht amalgamierenden Me tall oder einer Legierung, zum Beispiel aus Duraluminium, bestehen.
Die in F ig. 2 dargestellte Sicherung Un terscheidet sich von der in Fig. 1 gezeigten nur dadurch, dass die Röhre 1 kürzer ist und eine gleichmässige Bohrung besitzt, und dass die untere Hülse 2 an ihrem obern Ende einen Metallring 2a trägt. Dieser hat einen nach unten gerichteten Ansatz 2b, dessen Bohrung 2e mit der Bohrung 4 der Röhre in Verbindung steht. Die andern, der Fig. 1 entsprechenden Teile sind entsprechend be zeichnet.
Die Wirkungsweise :dieser Siche rung ist nahezu dieselbe wie die der in Fig. I gezeigten, nur befindet sich bei die ser ein wenig Luft über dem Quecksilber in der Hülse 2. und zwar rund um den Ansatz 2b herum. Dieser ragt in das Quecksilber hinein und stellt so einen guten Kontakt her. Nach der Unterbrechung der Quecksilbersäule ist der untere Teil derselben infolge der Zu- sammendrückbarkeit der Luft etwas nach unten gedrückt. und beim Nachlassen des Druckes drückt die komprimierte Luft den untern Teil der Säule in die Bohrung 4 hinauf, was die Stromunterbrechung be schleunigt.
In den Fit'-. 3 und 4 sind iSicherungen dargestellt, bei denen der Stempel seitlich vom entsprechenden Ausdehnungsraum an geordnet ist.
Die Sicherung gemäss Fig. 3 besitzt eine untere Hülse 2, eine Röhre 1 und eine obere Hülse 5 von denen gegenüber den Fig. 1 und 2 nur die obere Hülse 5 so weit anders ist, als ihr oberes Ende 5a geschlossen ist und der Kegel 7 mit der zentrischen Öffnung 8 als ein Einzelteil ausgebildet ist. Bei die ser Ausführung schliesst das in den obern Raum 6 ausgestossene Quecksilber durch einen seitlich nach abwärts geneigten Kanal 21, der mit einem Raum 22 in Verbindung steht, in welch letzteren ein aus Isoliermaterial beste hender Kolben 28 sich befindet. Der Kanal 21 mündet in einer ringförmigen, in der Wand der Kammer 6 um das untere Ende des Kegels 7 angeordnete Nute 21a.
Der Nebenraum 22 ist in dem Isolier- inaterial 15 durch Verwendung eines geeig neten Kernes beim Umgiessen der eingesetzten Teile gebildet und steht an seinem untern Ende durch einen spitz zulaufenden Kanal 24 mit der Bohrung 25 einer Hülle 26 in Verbindung. Diese ist in der untern Hülse 2 eingeschraubt, so dass die Bohrung 25 mit dem Quecksilberraum 3 der Hülse 2 in Ver bindung steht.
Eine mit der Form des Durchgangskanals 24 übereinstimmende und spitz zulaufende Verlängerung 27 am untern Ende des Stem pels 23 passt sich dem Kanal 24 vollständig an, wenn der Stempel 23 ganz einwärts ge drückt ist. In dieser Stellung befindet sich die ringförmige Nut 28 des Stempels an der Auslassöffnung des vom Raum 6 kommenden Kanals 21.
Auch hier ist das obere Ende des Kolben raumes 22 durch einen Deckel 14 luftdicht verschlossen. Durch ihn geht die Kolben stange 13 und ausserdem ist in ihm eine das Quecksilber abhaltende Hülse 1.8 befestigt. Der obere Teil des Raumes 22 ist bei 22a nach aussen hin abgeschrägt. Im Betriebe ist der Kolben 2.3 ganz niedergepresst und die Bohrung 4 der Röhre 1 vollständig mit Quecksilber angefüllt. Ist eine Unterbre chung -der Quecksilbersäule eingetreten, dann wird der obere Teil des Quecksilbers aus der Bohrung 4 durch die Öffnung 8 in den Raum 6 gedrückt. Von hier fliesst das Quecksilber durch den Kanal 21 in die Nute 28 des Kol bens.
Zu gleicher Zeit wird der untere Säulenteil niedergedrückt und hebt den Kol ben 23 im Raum 22.
Will man den Stromkreis wieder schlie ssen, und ist der Kolben nicht genügend ge hoben, um zu erlauben, dass das Quecksilber aus der Nute 28 in. den Raum 22 zurück fliesst, wird der Kolben noch ein wenig an gehoben. Darauf wird der Kolben abwärts gedrückt, um das Quecksilber vom Raum 22 durch die Kanäle 24, 25 und den Raum 3 in die Bohrung 4 der Röhre zurückzudrücken.
Die Fig. 4 stellt eine für hohe Strom stärken geeignete Sicherung --dar, bei der die obere und die untere Hülse 2 bezw. 5 und die Röhre 1 mit der Bohi ung 4 im wesent lichen so wie mit Bezug auf Fig. 3 ge zeigt und beschrieben angeordnet sind.
In dieser Ausführung ist die konische Aus gangsöffnung von der Röhre .durch einen ringförmigen Teil 7a ersetzt, der einen zen trischen, etwas verengten Durchgang 8a be sitzt. Dieser stellt die Verbindung zwischen der verhältnismässig weiten Bohrung 4 der Röhre 1 und dem Ausdehnungsraum 6 her. Ferner ist der seitliche Entladekanal aus diesem Raum als eine aus Isoliermaterial be stehende Röhre 29 ausgebildet und mündet in den Nebenraum 22, und zwar gerade über den obern Teilen des Kolbens 23 wenn sich dieser in seiner vollständig niedergedrückten Stellung befindet.
Das obere Ende des Raumes 22 ist bei 22a nach aussen abgeschrägt und durch einen Deckel 14 verschlossen, der die Ablenkungs hülse 18 trägt und ausserdem eine Öffnung für den Durchgang der Stange 13 des Kol bens 23 besitzt. Das untere Ende des Rau mes 22 ist mit einer aufwärts konischen Grundfläche 30 versehen, an deren Spitze ein enger Kanal 31 mündet, der sich in dem Isolierkörper 15 befindet, und an seinem untern Ende mit einem zu ihm in rechtem Winkel stehenden engen Kanal. 32 verbunden ist.
Der letztere befindet sich teilweise im Körper 15 und teilweise in der Wand der Hülse 2, in deren Raum 3 der Kanal mündet. Ebenso wie bei dem in Fig. 1 beschriebenen Kolben 10 ist das untere Ende des Kol bens 23 ganz aus Isoliermaterial hergestellt und bei 33 konisch abgesetzt, um über die Fläche 30 des Raumes 22 zu passen.
Die Wirkungsweise der eben beschrie benen Ausführung ist ohne weitere Beschrei bung verständlich.
Die Sicherung in Fig. 5 ist der in Fig. 1 ähnlich. Der Unterschied ist der, dass der Kolben an einer-biegsamen Membrane 34 be festigt ist.
Eine weitere Abänderung, die aus der vorhergehenden folgt, ist die Weglassung des zylindrischen Ausdehnungsraumes 6 der Fig. 1 und dessen Ersatz durch einen Auss- dehnungsraum 6a, dessen Grundfläche durch ein schlüsselförmiges metallisches Dia phragma 35 gebildet ist. Dieses hat einen ko nisch ausgebildeten Ansatz 36 und ist durch das mit Gewinde versehene untere Ende des Ansatzes in der oberen Hülse 5 befestigt.
Eine in dem Ansatz 36 befindliche ach- siale -.Öffnung 3 7 erstreckt sich als durch gehender Kanal 37a in die Hülse 5 bis zu dem Oberteil der Bohrung 4 in der Röhre 1.
Die biegsame Membrane 34 ist in ihrer Mitte nach oben eingepresst und bildet eine über den Ansatz 36 passende konische Ver- tiefung 38; ausserdem ist sie an einem aus Isoliermaterial bestehenden Druckknopf 39 befestigt. Dieser geht durch eine Öffnung des Deckels 14, der im Isolierkörper 15 ein geschraubt ist, um die Membrane in ihrer Stelle festzuhalten.
Das während der Unterbrechung aus der Bohrung 4 der Röhre 1 verdrängte Queck silber wird durch den Kanal 37a, 37 in den Ausdehnungsraum 6a getrieben, wo es sich rings um den Ansatz 36 ansammelt.
Um den :Stromkreis wieder zu schliessen, wird der Druckknopf 39 niedergedrückt, wo durch das im Raum 6a angesammelte Queck silber durch die Kanäle 37, 37a in die Boh rung 4 der Röhre 1 zurückgedrückt wird. Die Fig. 6 zeigt noch eine andere Aus führungsform die der in Fig. 1 gezeigten Ausführung äquivalent ist, sich aber von dieser in der Form des angewandten Kolbens unterscheidet.
Die Stange 13 .des Kolbens ist hier in einem obern Ansatz 40 eines hohlen kugel förmigen Gummikörpers 41 befestigt. Letz terer hat einen, den Kolben bildenden un tern Ansatz 42 und ist mit einer über den Konus 7 der Hülse 5 passenden Vertiefung 11 versehen. Der Kolben 42 und der kugel förmige Körper 41 passen dicht gegen die Wände des Ausdehnungsraumes 6. An der Verbindung des Ansatzes oder des Kolbens 42 mit dem Körper 41 ist ein ringförmiger Quecksilberfänger 43 gebildet. Tritt diese Sicherung in Tätigkeit, dann schiebt das aus der Bohrung 4 der Röhre 1. ausgestossene Quecksilber den Kolben nach oben und sam melt sich um den Konus 7.
Nachdem der Kolben zum Schliessen des Stromkreises ver mittelst der Stange 13 niedergedrückt wor den ist, ist der kugelförmige Körper etwas abgeflacht, so dass seine äussere Wand in enger Berührung mit der Wand des Raumes 6 steht und ein Entweichen des Quecksilbers nach oben verhindert ist. Das um den Konus 7 gesammelte Quecksilber ist in die Boh rung 4 der Röhre 1 zurückgelangt und die Stromverbindung zwischen den Hülsen 2 und 5 bezw. den in ihnen befestigten Steckern 9 wieder geschlossen.
Es soll noch bemerkt werden, dass in allen beschriebenen Ausführungen die Siehe- rung so dicht als möglich ausgeführt ist, so dass keinerlei Verluste von Quecksilber ein treten können.