CH303424A - Kurzschlusssichere, elektrische Schmelzsicherung. - Google Patents

Description

      Kurzschlusssichere,    elektrische Schmelzsicherung.         Kurzsehlusssichere    Schmelzsicherungen sind       nrundsätzlich    so aufgebaut., dass in einem  dreckfesten Isolierkörper zwischen Kontakt  vermittelnden äussern Metallkappen ein oder  mehrere Schmelzleiter in einem     liehtbogen-          Löschenden    Füllmittel verlegt sind.  



  Die Querschnitte der meisten     bandförmi-          -en    Schmelzleiter werden durch die Nenn  stromstärke der Sicherung, den Schmelz  leiterwerkstoff, die Wärmeregulierung der  Anordnung bei Sicherungen mit flinker Ab  sehaltcharakteristik bestimmt. Bei     Sicherun-          n>en    mit     überstromträger    Charakteristik treten  noch     Mittel    zur     Grenzstrombeeinflussung          hinzu.     



  Unter diesen Mitteln zur     Grenzstrombeein-          llussung    nehmen Weichlote, wie Zinn, Blei,       \Voodmetall    usw. eine bevorzugte Stellung  ein. Durch Auftrag von solchen Loten direkt  auf den .Schmelzleiter kann man ihn bedeu  tend stärker dimensionieren, als es seiner       Nennstromstärke    nach entspricht. Die     Ab-          sehmelzung    bei den vorgeschriebenen Prüf  strömen (maximaler     Prüfstrom)    tritt hierbei  durch     Legierungsbildung    zwischen Schmelz  leiter und Lot bei niedrigeren Temperaturen  als dem     Schmelzleiter-Schmelzpunkt    ein.

    Derartige Sicherungen besitzen bei kurzfri  stigen unschädlichen Überströmen zwischen  dem zwei- bis achtfachen Nennstrom eine Ab  sehaltverzögcrung, die es     gestattet,    z. B.     An-          Laufströme    von Motoren     auszuschalten,    ohne    abzuschmelzen. Man hat auch schon vor  geschlagen, an Stelle von Weichloten     Salze     oder Salzgemische aufzutragen, die bei     ber          stimmten    Temperaturen den Schmelzleiter       zerstören.     



  Auf Legierungsbasis beruhenden     Siche-          rungstypen    haften aber, wie die     Praxis    ge  zeigt hat, erhebliche Mängel an. Man     kann     sie nur einer     beschränkten    Anzahl     von.    hohen       Stromstössen        aussetzen,    da sie bereits bei       unerwünschten.    Temperaturgraden     allmählich          die        Abschmel'zlegierung        bilden    und hierdurch  stark und schnell altern.

   Der einer     bestimm-          ten        Sicherungs-Nennstromstärke        zugeordnete          Leitungsquerschnitt    ist aber bis zu etwa     501/o     höher dauerbelastbar, ohne sich     unzulässig,    zu  erwärmen. Man kann daher z.

   B. die bis zu  35     Amp.    dauerbelastbare     6-mm2-Kupferlei-          tung    nur     mit    25     Amp.        dauerbelasten,    da die  diesem Querschnitt zugeordnete     25-Amp.-Siche-          rung    nicht höher dauerbelastet werden  kann. Der Querschnitt 6     mm9    kann also nicht  bis an die Grenze seiner     Leistungsfähigkeit          ausgenutzt    werden.

   Man hat     für    so hohe  dauerbelastbare     Sicherungen    bereits     vorge-          schlagen,        Salzgemische    als     Schmelzleiterauf-          träg    anzuwenden, die auch gegenüber     dem          Schmelzlciterwerkstoff    absolut indifferent  verhalten und erst bei Erreichen     einer        bcr          stimmten    Temperatur     Komplexsalze        bilden;     die die Zerlegung des Schmelzleiters in nicht  leitende Salze in ,die Wege leiten.

        Die vorliegende Erfindung     geht    einen  neuen Weg. Nach ihr     kann    man     Schmelz-          sicherungen        daueTnd    mit dem minimalen  Prüfstrom (dieser untere     Grenzstrom    ent  spricht etwa :dem Dauerstrom, mit dem man  die     zugeordnete    Kupferleitung     belasten    darf)  belasten, ohne     :dass    die     Sicherungen    bei dieser       Beanspruchung    irgendwie altern und     damit     ihre     ursprüngliche    Leistungsfähigkeit ein  büssen.  



  Diese Wirkung wird erreicht,     wenn    man  das     Belagmaterial    (z. B. Reinzinn) nicht.     un-          mithelibar    mit dem     Schmelzleitermetall    in Be  rührung bringt, sondern es. so anordnet-, dass  es nur bei vorbestimmten Betriebszuständen  mit. dem     Schmelzl'eiteranetall    Berührung  erhält und dann -erst Gelegenheit hat.,     zu    legie  ren und die Abschaltung herbeizuführen..  



       Erfindungsgemäss    weist     mindestens    ein  Teil     des        Absehaltbereiches    d er Oberfläche des       Schmelzleiters        eine    Schicht     aus        Belagmaterial     auf, die durch     mindestens    eine     Sperrschicht     in einem Abstand von der     Schmelzleiterober-          fläche    gehalten ist, wobei durch eine durch  die     'Sehmelzleiterte:

  mperatur    hervorgerufene  Zustandsänderung mindestens in einer der  Sperrschichten der     Abstand,    aufgehoben und       die    Abschaltung eingeleitet, wird.  



  Die     Sperrschicht:    bzw. die     Sperrsehiehten     können auch so bemessen sein, dass sie die  überall in einem Abstand von der Schmelz  leiteroberfläche gehaltene     Belagschicht    ledig  lich teilweise     unterstützen.     



  Als     Anwendungsbeispiel    ist in der Zeich  nung eine zweckentsprechende     Anordnung     dargestellt       Abb.1        stellt    einen     Schmelzleiter    1 in An  sicht. dar. Um :diesen Schmelzleiter 1 mit  rechteckigem Querschnitt legt. man einen     Iso-          liermantel    2, d. h. eine Sperrschicht, aus  z. B. Glimmer,     Mikanit,    oder Fiber usw. Die  ser     Isoliermantel    2.     bestimmter        Materialstärke     hat     Durchbrechungen    6. Um diesen. Isolier  mäntel 2 legt man einen weiteren Mantel 3,  aus z. B. Reinzinn.

   Das Reinzinn steht nun  mehr dem     Schmelzleiterwerkstoff    1 in einem  durch die     Materialstärke    es     Isoliermantels    2    bestimmten Abstand an     den,        Durchbrechungs-          stellen    des Isoliermantels gegenüber.  



  Bei hohen Belastungen (z. B. Maximal  prüfstrom,     vorschriftsmässiger        Absehaltstrom)          erweicht    das Zinn,     tritt    durch die     Durchbre-          ehungen    6 des     Isoliermantels    2     und,    bildet  eine     Legierung    mit dem     Sclrmelzleiterwerk-          stoff    1 und schaltet damit ab.

   Bei hohen län  ger andauernden Überlastungen, :die der     Lei-          tiuig    gefährlich werden können, tritt der  gleiche Vorgang ein.     Kurzschlussähnliche     Überlastungen oder direkte Kurzschlüsse wer  den an den     querschnittsgeschwächt,en    Stellen  7 des     Sellmelzleiters    unterbrochen.  



  Bei Belastungen mit z. B. Nennstrom  oder Minimalstrom     (Kabel-HÖehst#-Laststronl)     wird der Schmelzpunkt. des     Reinzinnes    nicht  erreicht. Es bildet sieh also keine     Legierung.     Die Sicherung kann diese     StTÖme    führen,  ohne irgendwie zu altern. Bei Belastungen  mit, hohen     kurzfristigen    und unschädlichen  Überlastungen, z. B. beim     Anlassen    von Mo  toren, ist der Überlastungsvorgang bereits be  endet, bevor das     Reinzinn    schmilzt. Es kann  sich also auch hierbei keine die Abschaltung  herbeiführende Legierung bilden.  



  In     Abb.    2 (Schnitt: der     Abb.    1) ist die  Lage des     Zinnmantels    4 bei niedrigen     Bela-          stungsarten,    bei denen keine Abschaltung ein  tritt, dargestellt. Die     Durehbrechungsstellen    6  des     Isoliermantels    2 sind frei von Legierungs  metall, da dasselbe seinen     Schmelzpunkt     nicht erreicht.  



  In     Abb.    3 (Schnitt der<B>Ab b.</B> 1) ist die  Lage des Zinnmantels 5 bei Belastung mit       Maximalprüfstrom    oder hohen länger andau  ernden schädlichen Überlastungen dargestellt.  Der Zinnmantel 5 hat: infolge     Aufheizung     durch den Schmelzleiter über den Isolier  mantel und dessen     Durchbrechungen    seinen       Schmelzpunkt,    erreicht     und    fliesst durch die       Durchbrechungsstellen    6 des Isoliermantels 2  an den Schmelzleiter,     legiert.    sich mit. dem  selben und führt     damit    die Abschaltung  herbei.  



  Bei .den     bisherigen    Bauarten mit auf dem       Schmelzleiterwerkstoff    direkt, angebrachten  Legierungsmetallen ist- die     Anschaltzeit    der           Sicherung    gleich der     Legierungszeit    der Me  talle.

   Beider vorgeschlagenen Anordnung da  gegen setzt sich die     Abschaltzeit        zusammen     aus der Schmelzzeit des     Legierungsmetalls,     Zeit für die     Zurücklegung    des Weges des     Le-          gierungametalls        durch    die     Durchbreehung,en     der Isolierung zum 'Schmelzleiter und der       eigentlichen    Legierungszeit beider Metalle.

    Man kann auf diese Weise Sicherungen her  stellen:, deren     Überstromzeiten    besonders  lange sind, Diese Sicherungen     sind    auch be  sonders stromstossfest, da, die kurzfristigen       Überlastungen    bis zu mehreren: Sekunden  Dauer bereits beendet sind, bevor der Schmelz  punkt des     Legierungsmetalls    erreicht: ist, also  eine     Le;ierungsbildung    noch nicht einsetzen  konnte. Der Schalthäufigkeit sind damit prak  tisch keine     Abnutmingsgrenzen    gesetzt.  



       11       Die     Abschmelzcharakteristik    einer solchen  Anordnung ist. in weiten Grenzen zu beein  flussen, da die, Stärke des Isoliermaterials, die  Grösse seiner     Durchbrechungen    und die  Stärke bzw. der Schmelzpunkt des Legie  rungsmetalls viele     Ausgleichsmöglichkeiten    zu  lassen. Die gleichen Wirkungen lassen sich  auch     mit.    andern Anordnungen erzielen, wenn  die     Forderung    der im Abstand vom     Schmelz-          Leiter    gelagerten Anordnung des Legierungs  metalls erfüllt ist.

      Man kann beispielsweise auch einen     über-          dimensionierten    Schmelzleiter 1 in Richtung  des     Stromflusses    an der     für    die Abschaltung  vorgesehenen     Stelle        längssehlitzen,    die so ent  standenen     zueei        Schmelzleiter    durch Abbiegen  voneinander getrennt verlaufen lassen     (Fig.    4)  und nur eine Schleife 8 mit     Lotauftrag    9       unter    Zwischenschaltung einer Sperrschicht  versehen, während die andere Schleife 10  ohne     Logauftrag    bleibt.

   Man erreicht damit,  dass bei erwünschter Abschaltung sich     in    der  Schleife 8 eine     Legierungsbildung    vollzieht  und abschaltet, während der Restquerschnitt  10 durch die in diesem Zweig nunmehr     ange-          wachsene    Stromstärke vernichtet wird. Bei       Betriebszuständen,    bei denen eine Abschaltung  unerwünscht ist, bleibt Zweig 8 so kühl, da ss  das Legierungsmetall nicht arbeitet.

      Eine weitere     Anwendungsmöglichkeit,    ergibt  sich auch dadurch,     dass    man die     isolierte     Lagerung des     Lotmetalls    auf Werkstoffen  vornimmt, .die sich bei vorbestimmten Tempe  raturen auflösen, verflüchtigen., oder verga  sen und     man.    auf diese Weise dem     Lotmetaall     Zutritt zum     Schmelzleiterwerkstoff    verschafft.  Das gleiche Ziel wird auch erreicht, wenn  man in     Abb.        2,    die     Durchbrechungen    6 mit  einem solchen Stoff ausfüllt.

   Die in der Zeich  nung     dargestellte        Ausführungsform        ist    nur  ein Beispiel für den     Erfindungsgedanken.    An       Stelle    von     legierungsfähigen    Metallbelägen  kann man auch z. B. Salze oder     Salzgemische     anordnen.  



  Man kann auch die     Durchbrechungen    in  der Sperrschicht mit einer Flüssigkeit oder  mit; einem Gas     ausfüllen.     



  Man kann auch mehr als eine Sperrschicht  vorsehen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Kurzschlusssichere elektrische Schmelz sicherung, deren Schmelzleiter mit einem die Abschaltung herbeiführenden Belag versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teildes Abschaltbereiches der Oberfläche des Schmelzleiters eine Schicht aus Belag material aufweist, die durch mindestens eine Sperrschicht. in einem Abstand von der Schmelzleiteroberfläche gehalten ist, wobei durch eine durch die Schmelzleitert:

   emperatur hervorgerufene Zustandsänderung mindestens in einer der Sperrschichten der Abstand auf gehoben und die Abschaltung eingeleitet wird. UNTERANSPRÜTCHE 1. Schmalzsicherung nach Patentanspruch, dadurch.gekennzeichnet, dass die Sperrschicht die überall in einem Abstand von der Schmelz leiteroberfläche gehaltene Belagschicht ledig lich teilweise unterstützt. 2.

   Schmelzsicherung nach Patentanspruch, bei der das Belagmaterial aus einem Metall besteht, das bei Berührung mit dem Schmelz- leiter als Legierungsbildner wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrschicht aus Iso liermaterial besteht. 3.

   Schmelzsicherung nach Patentanspruch, bei der das Belag-material aus Salzen, besteht, die bei Berührung mit; dem Schmelzleiter elektrisch nicht. leitende neue Verbindungen erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrschicht, aus einem Isoliermaterial be steht.

   Schmelzsicherung nach Patentanspruch, bei der das Belagmaterial: aus Salzgemischen besteht,, die bei Berührung mit dem Schmelz- leiter elektrrisch nicht leitende Verbindunäen erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrschicht. aus Isaliernnaterial besteht. 5.

   Schmelzsicherung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrschicht aus einem Material besteht, das bei vorbe stimmten, Temperaturen in einen andern Ag- gregatzustand übergeht:. 6. Schmelzsicherung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass an der für die Abschaltung vorgesehenen. Stelle des Schmelz leiters ein die Sperrschicht bildender Mantel angeordnet ist, auf dessen Aussenseite sich die Belagsehicht; auch in Mantelform befindet.

   7. Schmelzsicherung nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel aus Streifen des die Sperrschicht bildenden Mate- rials besteht. B. Schmelzsicherung nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperr schicht im Bereich des Belages mit Durch brechungen versehen, ist.

   9. .Schmelzsicherung nach ünteransprucli B. dadurch =gekennzeichnet, dass die Durchbre- chungen in der Sperrsehicht. mit einem Ma terial ausgefüllt sind, das bei vorbestimmten Temperaturen in einen andern Aggregatzu- stand; übergeht. 10.

   Schmelzsicherung nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbre- chungen irr der S:perrschiclit mit einer Flüs sigkeit ausgefüllt. sind. 11. Schmelzsicherung nach Unteranspinieh 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Durch brechungen in der Sperrsehieht mit einem Cas ausgefüllt, sind.

   12. Schmel'zsieheruiig nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet., .dass. die Belagschicht lediglich auf einem Teil des Schmelzleiters angeordnet ist. 13. Schmelzsicherung nach Unteranspruch 12, dadurch .gekennzeichnet,, dass die Belag schicht lediglich auf einem Teil des Schmelz leiters angeordnet ist, der von einem belag- freien Teil, wenigstens im Bereich der Ab schaltzone, getrennt geführt ist.

   14. Sehrnelzsiehertrng nach Unteranspruch 1, -dadurch gekennzeiehnet, dass im Bereich der Sperrschicht. in dem Sehmelzleiter Dureli- brechungen angebracht sind. 15. Schmelzsicheiuno, nach. Unteranspruch 1, dadurch. gekennzeichnet, dass ausserhalb des Bereiches !der Sperrschieht in dem Schmelzleiter Durchbreehungen angebracht sind.