CH635956A5 - Schmelzsicherung. - Google Patents

Description

60 Die Erfindung betrifft eine Schmelzsicherung zur Strombegrenzung.

Bekannte Schmelzsicherungen zur Strombegrenzung werden häufig verwendet, um verschiedene elektrische Anlageteile zu schützen und besonders als Schutzmittel für gekühlte Halb-65 leitervorrichtungen zu dienen.

Bei bekannten Schmelzsicherungen liegt das Schmelzglied in einem lichtbogenlöschenden Material, z.B. Silicasand, und begrenzt und unterbricht einen Überstrom durch Abbrennen

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des Schmelzglieds durch die Überspannung und Auslöschen die benachbarte Teile verschmutzen, Kurzschluss an elektrisch eines gleichzeitig mit dem Durchbrennen entstandenen elektri- geladenen Teilen oder dergleichen. Zur Lösung dieser Proschen Lichtbogens durch Auflösen und Kühlen durch das licht- bleme ist es bekannt, sowohl das Schmelzglied als auch den bogenlöschende Material. Das lichtbogenlöschende Material Schlitz zur Aufnahme desselben in eine hermetisch abgeschlos-aus Silicasand ist ein granuliertes Material und deshalb als Gan- 5 sene Schmelzhülle einzuschliessen. Dies führt gelegentlich zes mit Poren versehen. Mit anderen Worten, das granulierte dazu, dass das Innere der Schmelzhülle unter einem hohen lichtbogenlöschende Material weist eine grosse Anzahl kleiner, Druck steht, was ein entsprechende feste Konstrukion der zwischen den Körnern gebildete Zwischenräume auf. Dement- Schmelzhülle erfordert.

sprechend kann ein bei Überspannung entstehender elektri- Zudem bewirken wiederholte Stromdurchgänge durch die scher Lichtbogen in den Zwischenräumen des lichtbogenlö- io bekannten Schmelzsicherungen, dass das Schmelzglied wiedersehenden Materials zerstreut werden, wodurch sein Quer- holten thermischen Beanspruchungen unterliegt, durch welche schnitt vergrössert wird. Diese Vergrösserung unterdrückt das es abwechselnd gedehnt und zusammengezogen wird. Dies Entstehen einer elektrischen Spannung mit dem Ergebnis, dass kann sich in einer fehlerhaften Abschaltung äussern. Um dies die gute Strombegrenzungseigenschaft nicht erreicht wird. zu vermeiden, werden bekannte Schmelzsicherungen so ausge-

Um die Strombegrenzungseigenschaft zu verbessern, ist es 's bildet, dass die erwähnten thermischen Beanspruchungen bekannt, das Schmelzglied zu verlängern. Da aber das Schmelz- durch Formung des Schmelzgliedes als Spirale oder in Zickglied durch das sandartige lichtbogenlöschende, bezüglich ther- zackform aufgenommen werden. Allerdings führt eine zu mischer Leitfähigkeit nicht so geeignete Material umgeben ist, grosse Biegung des Schmelzglieds zu einer Verminderung der zeigt die Schmelzsicherung, dass ihr eigener thermischer Zuverlässigkeit.

Widerstand durch denjenigen des Schmelzglieds beeinflusst 20 Entsprechend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, wird. Wenn also das Schmelzglied verlängert wird, weisen ent- eine Schmelzsicherung zur Strombegrenzung so auszubilden, sprechende Schmelzsicherungen nicht nur ein vergrössertes dass die Strombegrenzungseigenschaft durch Vergrösserung Bauvolumen, sondern auch einen erhöhen thermischen Wider- der Lichtbogenspannung und des Lichtbogenwiderstands des stand auf. Diese Erhöhung des thermichen Widerstands hat beim Durchbrennen des Schmelzglieds entstehenden Lichtbo-eine Begrenzung bezüglich der Stromkapazität von Schmelz- 25 gens verbessert wird.

Sicherungen zur Folge. Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst,

Zudem bilden sandförmige lichtbogenlöschende Materia- dass sie mit mindestens einem kompakten, elektrisch isolieren-lien bei der Lichtbogenbildung zum Unterbrechen eines Über- den Teil, mindestens einem in diesem Teil geformten herme-stroms Schmelzprodukte. Wenn eine Anzahl Schmelzsicherun- tisch von der Aussenatmosphäre abgeschlossenen Schlitz und gen nebeneinaner angeordnet sind, überlappen sich die sich 30 mindestens einem Schmelzglied in diesem Schlitz ausgerüstet aufbauenden Schmelzprodukte. Dadurch können die entste- ist, wobei der Schlitz eine Weite von höchstens 1 mm aufweist, henden Lichtbogen nicht genügend gekühlt werden, wodurch Die Erfindung ist in der Zeichnung in einigen Ausführungs-

ihre Strombegrenzung und Unterbrechungs-Eigenschaft ver- formen dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigen : ringert wird. Aus diesem Grunde wird für bekannte Schmelz- Fig. 1 eine erfindungsgemässe Schmelzsicherung zur Strom sicherungen zur Strombegrenzung verlangt, für die lichtbogen- 35 begrenzung in räumlicher Darstellung, teilweise im Schnitt, löschende Kammer ein genüend grosses Volumen vorzusehen, Fig. 2-4 Schmelzglieder für die Schmelzsicherung nach um eine ausreichende Strombegrenzungs- und Trenneigen- Fig. 1 in räumlicher Darstellung,

schaft auch bei der Bildung von Schmelzproduken zu errei- Fig. 5 ein Diagramm zur Darstellung der Beziehung zwi-

chen. Dies ist aber nachteilig, da solche Schmelzsicherungen sehen Schlitzweite in Fig. 1 und dem Potentialgradient für gross werden. 40 einen im Schlitz entstandenen Lichtbogen,

Zudem wird die Strombegrenzungs- und Trenneigenschaft Fig. 6 eine weitere Schmelzsicherung in ähnlicher Darstel-

durch die Füllung des lichtbogenlöschenden Materials beein- lung wie in Fig. 1,

flusst, weshalb die Füllung genau überwacht werden muss. Fig. 7-9 einige Schmelzglieder für die Ausführung nach

Zur Vermeidung der vorstehend beschriebenen Nachteile Fig. 6 in räumlicher Darstellung,

ist eine Schmelzsicherung zur Strombegrenzung bekannt, die 45 Fig. 10 eine weitere Ausführungsform in ähnlicher Darstel-einen kompakten, elektrisch isolierenden Teil mit einem lung wie in Fig. 1,

Schlitz, in welchem das Schmelzglied angeordnet ist, aufweist. Fig. 11 eine weitere Ausführungsform in ähnlicher Darstel-

Ein bandförmiges flaches Schmelzglied weist auf beiden Seiten lung wie in Fig. 6,

einen innigen Kontakt mit dem elektrisch isolierenden Teil auf, Fig. 12 einen schematisch dargestellten Schnitt durch eine der sich senkrecht zum Schmelzglied erstreckt. In solchen so weitere Ausführungsform,

Schmelzsicherungen fliesst ein abnormaler Strom durch das Fig. 13 einen vergrösserten Ausschnitt zur Erläuterung der

Schmelzglied und erzeugt beim Durchbrennen einen elektri- auftretenden mechanischen Kräfte in einer Ausführungsform sehen Lichtbogen. Dieser wird hierbei durch den umgebenden gemäss Fig. 12,

kompakten, elektrisch isolierenden Teil gekühlt, wobei er Fig. 14 einen Schnitt durch eine Ausführungsform ähnlich wenig vergrössert wird, da der Lichtbogen durch das umge- 55 derjenigen in Fig. 12,

bende Material im Schlitz begrenzt ist. Dementsprechend weist Fig. 15 eine weitere Ausführungsform ähnlich derjenigen die Lichtbogenspannung einen hohen Anstieg auf und erreicht in Fig. 12,

einen hohen Wert, was eine ausgezeichnete Spannungsbegren- Fig. 16 eine weitere Ausführungsform ähnlich derjenigen Zungscharakteristik ergibt. Trotzdem sind die erreichten Eigen- in Fig. 15,

schaffen noch nicht so zufriedenstellend, da die Schlitzweite 60 Fig. 17 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform nicht berücksichtigt wurde. Zudem blieb ungelöst, wie solche der Schmelzsicherung,

Schmelzsicherungen hohen Spannungen widerstehen und hohe Fig. 18 einen Schnitt längs der Linie XVIII-XVIII in Fig. 17, Spannunskapazitäten aufweisen können. Fig. 19 eine Ansicht des wesentlichen Teils einer weiteren

Zudem ist bei den bekannten Schmelzsicherungen das Ausführungsform,

Schmelzglied und der Schlitz zur Aufnahme desselben ganz 65 Fig. 20 einen Schnitt längs der Linie XX-XX in Fig. 19,

oder teilweise der Aussenatmosphäre ausgesetzt, wodurch ver- Fig. 21 eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform ähn-

schiedene Probleme auftreten, z.B. ein Knall beim Durchbren- lieh derjenigen in Fig. 19,

nen des Schmelzglieds, Lichtbogengase von hoher Temperatur, Fig. 22 einenSchnitt längs der Linie XXII-XXII in Fig. 21,

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Fig. 23 eine weitere Ausführungsform in ähnlicher Darstel- in Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungs-

lung derjenigen in Fig. 1, gemässen Schmelzsicherung dargestellt, die einen kreiszylindri-

Fig. 24 einen Teilschnitt eines wesentlichen Teils einer wei- sehen Körper bildet. Der kompakte elektrisch isolierende Teil teren Ausführungsform und in Form eines Zylinders 1 Oa ist in einen hohlen zylindrischen

Fig. 25 eine Darstellung ähnlich derjenigen in Fig. 24. s Teil 10b eingelegt und bildet mit diesem einen Ringschlitz 12,

Die in Fig. 1 dargestellte Schmelzsicherung weist ein Paar wobei das Schmelzglied 14 die Form eines Hohlzylinders kompakter elektrisch isolierender Teile 10 in Form rechtecki- (Fig. 7) aufweist und in den Schlitz 12 mit gleichen Abständen ger Platten 10a und 10b auf, die beispielsweise aus einem Por- zu gegenüberliegenden zylindrischen Wandflächen angeordnet zellanmaterial hergestellt und zur Bildung eines rechteckigen jst Das Schmelzglied 14 ist an einem Ende mit einem zylindri-

Schlitzes 12 übereinandergelegt werden, wobei sie rechteckige io schen Anschluss 16 verbunden, der an einem Ende des Teils 10a

Ausnehmungen aufweisen. Im Schlitz 12 ist ein Schmelzglied starr befestigt ist. Das andere Ende des Schmelzglieds 14 ist mit

14 angeordnet, das in gleichem Abstand vom Grund der Aus- einem ebenfalls zylindrischen Anschluss 18 verbunden und an nehmung angeordnet ist. Das Schmelzglied 14 ist an gegenüber- dem vom Anschluss 16 entfernten Ende starr befestigt. Auch liegenden Enden mit einem Paar metallischer Anschlüsse 16, der Anschluss 18 liegt am Teil 10a an und der Anschluss 16 ist

18 mit rechteckigem Querschnitt verbunden, die in an entge- 15 mit einem Endteil mit dem Teil 10a verbunden, der als radial gengesetzten Endteilen der Platten 10a und 10b angeordneten auswärts gerichteter Flansch ausgebildet ist, welcher versenkt

Öffnungen eingesetzt sind und längs zum Schlitz verlaufen. im Endteil des Teils 10b liegt. So bilden die Teile 10a und 10b

Die elektrisch isolierenden Teile 10 bzw. die Platten 10a sowie das Schmelzglied 14 einen einheitlichen Körper.

und 10b und die Anschlüsse 16,18 sind miteinander zu einem wie in Fig. 1 bilden die zylindrischen Teile 10a und 10b ein einzigen Gebilde mittels Schraubenbolzen 20 verbunden, die 20 geschlossenes Gehäuse für den Schlitz 12 und das Schmelzglied sich durch Öffnungen erstrecken, welche an gegenüberliegen- 14 mjt den Anschlüssen 16,18.

den Endteilen der Platten 10a und 1 Ob und in den Anschlüssen Aus dem Vergleich der Ausführung nach Fig. 6 mit derjeni-

16,18 angeordnet sind, und auf der Platte 1 Ob eine Mutter 22 gen nach Fig. 1 ist ersichtlich, dass die Schlitzweite W, wie sie in aufweisen. Verbindung mit Fig. 1 beschrieben wurde, der radialen Weite

Es wurde gefunden, dass der Schlitz 12 bei einer Schlitz- 25 des Ringschlitzes 12 in Fig. 6 entspricht. Aus diesem Grunde ist weite W von 1 mm oder weniger ein günstiges Resultat ergibt. die radiale Weite in Fig. 6 ebenfalls durch gross W bezeichnet

Das Schmelzglied 14 weist die Form-eines flachen Bandes und soll 1 mm oder weniger aufweisen.

auf, siehe Fig. 2. Um genau den höchsten Stromgrenzwert zu Um den höchsten Stromgrenzwert genau zu wählen, kann wählen, kann das Schmelzglied 14 eine Partie aufweisen, in das zylindrische Schmelzglied 14 am Umfang eine Reihe von welcher der Querschnitt durch eine Anzahl nebeneinanderlie- 30 Bohrungen 14a (Fig. 8) aufweisen. Auch kann das zylindrische gender Löcher 14a (Fig. 3) oder durch V-förmige Nuten 14b ver- Schmelzglied 14 eine Umfangsnut 14b (Fig. 9) auf-

ringert ist. weisen.

In Fig. 1 ist der Schlitz 12 und das Schmelzglied 14durchdie Die Ausführungsform nach Fig. 10 weicht von derjenigen

Teile 10a, 10b hermetisch von der Aussenluft abgeschlossen, nach Fig. 1 dadurch ab, dass in Fig. 10 mehrere Schlitze 12

d.h. die Teile 10 und die Anschlüsse 16,18 bilden ein geschlos- 35 übereinander in bestimmten Abständen angeordnet sind und senes Gehäuse für den Schlitz und das Schmelzglied 14. eine entsprechende Anzahl Schmelzglieder 14 in jedem Schlitz

Wenn ein abnormaler Strom fliesst, z.B. durch einen Kurz- 12 an beiden Enden elektrisch mit einem Paar Anschlüssen 16,

schluss in einem elektrischen Anlageteil (nicht dargestellt), 18 verbunden ist, so dass sie zueinander parallel liegen.

wird das Schmelzglied 14 erwärmt, bis es durchbrennt und Die Ausführungsform nach Fig. 10 weicht von derjenigen einen elektrischen Lichtbogen erzeugt. Der Lichtbogen ist in 40 nach Fig. 1 dadurch ab, dass in Fig. 10 mehrere Schlitze 12

seinem Querschnitt durch den Schlitz 12 begrenzt und wird übereinander in bestimmten Abständen angeordnet sind und gekühlt, da Wärme rasch an die Teile 10 geleitet wird und eine entsprechende Anzahl Schmelzglieder 14 in jedem Schlitz

Dämpfe entfaltet. Dadurch wird die Lichtbogenspannung stark 12 an beiden Enden elektrisch mit einem Paar Anschlüssen 16, erhöht, bis der abnormale Strom begrenzt und unterbrochen ist. 118 verbunden sind, so dass sie zueinander parallel liegen.

Je höher im allgemeinen die Lichtbogenspannung ist, desto 45 Die Ausführungsform nach Fig. 11 unterscheidet sich von besser ist die Strombegrenzungseigenschaft der Schmelzsiche- derjenigen in Fig. 6 nur dadurch, dass in Fig. 11 eine Anzahl rung. Als Kriterium für die Strombegrenzungseigenschaft von zylindrischer Schmelzglieder 14 koaxial in bestimmten radia-

Schmelzsicherungen kann der Potentialgradient für den len Abständen angeordnet und elektrisch an beiden Enden mit erzeugten Lichtbogen beim Durchbrennen verwendet werden. Anschlüssen 16,18 verbunden sind. Hierzu sind eine Anzahl

Fig. 5 zeigt die Abhängigkeit zwischen der Schlitzweite W so elektrisch isolierender Teile 10c in Form hohler Kreiszylinder und dem Potentialgradient für einen beim Durchbrennen des koaxial zwischen dem innersten und äussersten Teil 10a und

Schmelzglieds 14 entstandenen Lichtbogen. Fig. 5 zeigt, dass je 10b angeordnet und bilden eine Anzahl Ringschlitze 12, die an enger die Schlitzweite W ist, um so grösser der Potentialgra- den Enden durch die Anschlüsse 16,18 abgeschlossen sind.

dient ist, wobei der Potentialgradient bei der Verringerung der Die Ausführungsformen nach Fig. 10 und 11 sind Schlitzweite enorm ansteigt, wenn die Schlitzweite etwa 1 mm 55 gegenüber denjenigen nach Fig. 1 und 6 vorteilhaft. Es wird beträgt, d.h. die Wirkung des Schlitzes 12 ist wesentlich erhöht, hierbei angenommen, dass die Summe der Querschnittsflächen wenn er etwa 1 mm gross ist. Wird demnach die Schlitzweite W der Schmelzglieder 14 in Fig. 10 oder 11 gleich ist wie die Quergleich oder weniger als 1 mm gewählt, ist die Strombegren- schnittsfläche des einzelnen Schmelzglieds 14 in Fig. 1 oder 6. Zungscharakteristik hervorragend. Aus Fig. 5 ist zudem ersieht- Diese Anordnung erlaubt, einen verhältnismässig niederen lieh, dass der Potentialgradient durch eine obere und untere 60 Überstrom, z.B. in der Grössenordnung des l,5fachen bis mehr-Kurve definiert ist. Dies bedeutet, dass der Potentialgradient fachen des Stromsollwerts, mit hoher Zuverlässigkeit im Ver-zwei unterschiedliche Grössenwerte aufweist, die von den gleich bei der Verwendung eines einzigen Schmelzglieds nach Materialeigenschaften der Teile 10 abhängt, auch wenn der Fig. 1 oder 6 zu begrenzen und trennen. In den Ausführungs-Schlitz unverändert ist. formen nach Fig. 1,6,10 und 11 kann das Schmelzglied 14 auch

Da die Ausführung nach Fig. 1 ein geschlossenes Gebilde es mit den isolierenden Teilen 10 in Berührung stehen.

ist, wird vermieden, dass ein beim Durchbrennen des Schmelz- In einer weiteren Ausführungsform nach Fig. 12 sind eine glieds 14 entstehender Knall und auch die hohe Temperatur Anzahl kompakter, elektrisch isolierender Teile 10 in Form fla-

nach aussen austritt. eher Platten übereinandergestapelt und bilden dazwischen

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Schlitze 12 mit einer Weite von höchstens 1 mm. In diesen, Stärkungen wirkenden Kräfte. Dementsprechend können die durch die Teile 10 gebildeten Schlitzen 12 ist eine entspre- Verstärkungen kleiner gehalten werden.

chende Anzahl Schmelzglieder 14 angeordnet. Die Schmelz- Die Anordnung nach Fig. 14 unterscheidet sich nach derje-

glieder 14 erstrecken sich in gleicher Weise wie die isolierenden nigen in Fig. 12 nur dadurch, dass in Fig. 14 die leitenden Aus-Teile, mit der Ausnahme, dass die gegenüberliegenden Seiten 5 füllscheiben 24 auf jeder Seite des Stapels einen Teil der Seitender Teile 10 mit einer U-förmigen Nut versehen sind. Ein wände des Gehäuses 28 bilden und dass die Ausfüllscheiben wesentlicher Teil der Endteile der Schmelzglieder 14 liegt zwi- Wärmeableitunsflossen aufweisen, die zwischen den Ausfüll-schen diesen Ausnehmungen und steht mit gegenüberliegenden Scheiben 24 und den Endteilen der anschliessenden Schmelzelektrisch leitenden Ausfüllscheiben 24 in Verbindung. Die glieder 14 liegen, mit Ausnahme derjenigen Ausfüllscheiben Ausfüllscheiben 24 weisen gleiche Dicke wie die elektrisch iso- î o 24, die direkt mit den Anschlüssen 16,18 und auch indirekt zu lierenden Teile 10 auf und liegen in einer Ebene, welche durch diesen durch die anliegenden Schmelzglieder 14 verbunden die Enden der Schmelzglieder 14 definiert ist. Die Seiten der sind. Die Wärmeableitungsflossen 30 erstrecken sich ausser-übereinanderliegenden Teile 10 senkrecht zur Ebene von halb des Gehäuses 28,um wirkungsvoll in den Schmelzgliedern Fig. 12 liegen an nicht dargestellten Seitenplatten an und 14 entstandene Wärme aus dem Gehäuse 28 zu leiten.

zudem sind U-förmie Verstärkungen 26 am obersten Teil 10 15 Die in Fig. 15 dargestellte Ausführungsform ist mit Aus-und der Ausfüllscheibe 24 (Fig. 12) angeordnet, so dass beide nähme der elektrischen Verbindung der Schmelzglieder ähn-Schenkel des U zwischen den genannten Seitenplatten liegen lieh wie diejenige nach Fig. 12. Hier wird eine Anzahl, im vor-und ein Stapel von Schmelzgliedern, abwechselnd mit Teilen 10 liegenden Fall 5 isolierender Teile 10 in Form flacher Platten und 24 gebildet wird. In gleicher Weise ist ein weiteres Paar von gestapelt, die eine entsprechende Zahl Schlitze 12 bildet, in wel-U-förmigen Verstärkungen 26 an dem untersten Teil 10 und der 20 chen Schmelzglieder gleicher Form angeordnet sind.

untersten Ausfüllscheibe 24 angeordnet, so dass beide Schenkel Ein Paar von Anschlüssen 16,18 weist einen I-förmigen des U zwischen den genannten Seitenplatten liegen. Die oberen Querschnitt auf, dessen kürzerer Schenkel eine Randpartie des und unteren Verstärkungen 26 bedecken den Stapel und halten obersten und untersten Schmelzglieds 14-1 und 14-4 (Fig. 15) die Seitenplatten in ihrer Lage. Eine Anzahl Schraubenbolzen auf derselben Seite umfasst, während die längeren Schenkel 20, von denen zwei dargestellt sind, erstrecken sich durch die 25 parallel zu den Schmelzgliedern verlaufen. Sie erstrecken sich Ausfüllscheiben 24 und die dazwischenliegenden Teile der etwas über die Schmelzglieder und umgeben hierbei den

Schmelzglieder 14 sowie durch die Verstärkungen 26 an beiden obersten und untersten isolierenden Teil 10.

Enden des Stapels und werden durch Muttern festgeschraubt. Die den Anschlüssen 16,18 entgegengesetzte Fläche des

Der so gebildete Körper wird in einem Gehäuse 28 aus elek- obersten und untersten Schmelzglieds 14-1 oder 14-4 und der trisch isolierendem Material eingeschlossen und an den leiten- 30 dazugehörige Teil 10 stehen an entgegengesetzten Randpartien den Ausfüllscheiben 24 auf beiden Seiten des Stapels mit mit einem Paar elektrisch leitender Ausfüllscheiben 24-1,24-2

Anschlüssen 16 und 18 verbunden, die sich abgedichtet durch oder 24-4,24-5 im Eingriff. Die Scheiben 24-1,24-2 oder 24-4 die Wände des Gehäuses 28 erstrecken. und 24-5 stehen auch mit den beiden Endteilen der dazwi-

Das Gehäuse 28 verhindert, dass die Schmelzsicherungen schenliegenden Schmelzgliedern 14-2 oder 14-3 im Eingriff, mit der Aussenluft in Berührung kommen und Licht, Lärm, 35 Eine mittlere Ausfüllscheibe 24-3 liegt zwischen den Schmelz-Gase oder dergleichen nach Trennung des Stroms nach aussen gliedern 14-2, 14-3 und die mittlere Scheibe 24-2 zwischen austritt. demselben und der Scheibe 24-5. Der isolierende Teil 10 ist

Bei der Ausführungsform nach Fig. 12 ist es schwierig, die durch jedes Paar von Scheiben 24-1,24-2 oder 24-4,24-5 verAbnützung durch die Wärmezyklen bei den Schmelzgliedern bunden und der mittlere Teil 10 ist verbunden mit der Scheibe zu vermeiden, weil die Schmelzglieder 14 zwischen den elek- 40 24-3.

trisch isolierenden Teilen 10 eingebettet und durch die Schrau- Der Stapel ist durch mindestens einen Schraubenbolzen 20 benbolzen und Muttern 20,22 gedrückt werden. zusammengehalten, der sich durch die kürzeren Schenkel der

Die Ausführung nach Fig. 12 ist im Betrieb identisch mit Anschlüsse 16,18 erstreckt und mit einer Mutter 22 versehen derjenigen von Fig. 1, aber sie weist auch Vorteile bezüglich ist. Zur elektrischen Isolation der Schraubenbolzen 20 und der ihres mechanischen Aufbaus auf, siehe Fig. 13, in welcher in 45 Muttern 22 vom Stapel erstreckt sich jeder Bolzen 20 durch vergrössertem Massstab schematisch sechs übereinanderlie- eine isolierende Hülse und weist isolierende Scheiben 34 am gende elektrisch leitende Teile 10 angeordnet sind und fünf Kopf des Bolzens 20 und an der Mutter 22 auf. In der Ausfüh-Schlitze 12 bilden und die zwischen der oberen und der unteren rungsform nach Fig. 15 sind die Schmelzglieder 14-1 und 14-2 Verstärkung 26 liegen. in Parallelschaltung durch die leitenden Scheiben 24-1,24-2

In Fig. 13 ist angenommen, dass PI, P2, P3, P4, P5 die 50 und zudem in Serie zu der parallelen Anordnung der Schmelz-Drücke in den betreffenden Schlitzen 12 darstellen und dass glieder 14-3,14-4 durch die leitende Scheibe 24-3 verbunden, diese Kräfte Fla, Flb, F2a, F2b, F3a, F3b, F4a, F4b, F5a, F5b Die Scheiben 24-4 und 24-5 dienen dazu, dass Schmelzglied auf die benachbarten Teile in Richtung der Pfeile in Fig. 13 14-3 parallel mit dem Schmelzglied 14-4 zu verbinden.

ausüben. Da die Schmelzglieder 14 in den Schlitzen 12 angeord- Demnach sind die Schmelzglieder 14-1,14-2 oder 14-3 und net sind, sind die Drücke P1-P5 gleich einem Druck P. Entspre- 55 14-4 in Parallelschaltung miteinander verbunden, wodurch chend sind die Kräfte Fla-F5a und Flb-F5b gleich einer Kraft eine Vergrösserung der Stromkapazität entsteht. Auch eine Par-F. Ausserdem gleichen die Kräfte Flb-F4b die Kräfte F2a-F5a allelanordnung zweier Schmelzglieder ist in Serie mit einer aus. Demgemäss erhalten die oberen und unteren Verstärkun- anderen Anordnung zweier Schmelzglieder verbunden, was die gen die Kraft Fl a und F5b die gleich der Kraft F sind. Anwendung dieser Ausführungsform für eine höhere Span-

Weiter ist angenommen, dass der Stapel von sechs, die 60 nung erlaubt. Zudem ist die leitende Ausfüllscheibe für die Schmelzglieder 14 abwechselnd umgebenden isolierenden Teile rasche Ableitung von im Schmelzglied entstandener Wärme 10 in der Anordnung nach Fig. 13 durch ein einziges Schmelz- wirksam. Weiter wird durch die Anordnung der Endpartie glied ersetzt wird, das zwischen einem Paar isolierender Teile j edes Schmelzglied zwischen zwei leitenden Ausfüllscheiben 10 liegt, und dass j edes Teil einen Querschnitt entsprechend oder zwischen dem kürzeren Schenkel des U-förmigen dem 5fachen des entsprechenden Teils in Fig. 13 aufweist. 65 Anschlusses und der leitenden Ausfüllscheibe im Schmelzglied Dann tritt die erwähnte Ausgleichswirkung nicht ein und die entstandene Wärme beschleunigt abgeleitet.

Verstärkungen erleiden eine Kraft von 5F. So erlaubt die gesta- Das Schmelzglied kann auch in der Länge vergrössert wer-pelte Anordnung nach Fig. 13 eine Milderung der auf die Ver- den, wodurch die Schmelzsicherung einer höheren Spannung

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widerstehen kann, wobei Schmelzsicherungen für die Begren- und einem groben Korn, entsprechend etwa mesh 5, reichen, zung hoher Spannungen eine Anzahl Schmelzglieder aufweisen Isoliermaterial aus grobem Korn ist geeignet zur Erniedrigung können, die in Serie miteinander verbunden sind, siehe Fig. 16. der Temperatur und des Drucks im Gehäuse, da es eine gute Bei der Ausführungsform nach Fig. 16 bilden elektrisch isolie- Permeabilität und eine ausgezeichnete Streu- und Kühlwirkung rende Teile 10 ähnlich dem mittleren isolierenden Teil 10 in 5 gegenüber Dämpfen aufweist.

Fig. 5 und Schmelzglieder 14 einen Stapel, dessen Anschlüsse Geeignete elektrisch isolierende Materialien sind neben

16,18 einen I-förmigen Querschnitt aufweisen, dessen kürzere Silicasand auch Magnesia, Tonerde und Mischungen davon. Schenkel an den benachbarten Schmelzgliedern 14 anliegen Durch die Verwendung eines elektrisch isolierenden Gra-

und dessen längere Schenkel in entgegengesetzten Richtungen nulats kann somit der Druck und die Temperatur im Inneren sich erstrecken. Die isolierenden Teile 10 sind zueinander ver- io des Gehäuses verringert werden, ohne dass die Spannungsbesetzt, so dass sie abwechselnd an die eine Kante des Stapels rei- grenzungseigenschaft vermindert wird. Dementsprechend chen. Das andere Ende der isolierenden Teile 10 ist mit einer muss das Gehäuse keinen hohen Drücken widerstehen können, elektrisch leitenden Ausfüllscheibe verbunden, welche entwe- in Fig. 19 und 20 ist eine weitere Ausführungsform darge-

der an entgegengesetzten Kanten des Stapels oder an den kürze- stellt. Ein isolierender Teil 10 in Form eines dicken rechtecki-ren Schenkeln des Lrförmigen Anschlusses enden. Jede der lei- is gen Bandes enthält einen Längsschlitz 12 mit einer Weite von tenden Ausfüllscheiben 24 liegt zwischen Schmelzgliedern 14, höchstens 1 mm und einen damit verbundenen Raum 38 in wodurch die Schmelzglieder 14 serpentinenartig zwischen den Längsrichtung des Teils 10. Der Raum 38 ist praktisch gleich im Anschlüssen 16,18 in Serie geschaltet sind. Querschnitt, jedoch grösser in der Höhe als der Schlitz 12. Im

Jedes Schmelzglied 14 weist über die Kanten des Stapels rei- Schlitz 12 ist ein Schmelzglied 14 mit gegenüberliegenden Ker-chende Teile auf, welche Wärmeableitungsflossen darstellen. 20 ben 14b angeordnet (Fig. 19).

Diese Massnahme bewirkt eine rasche Ableitung von in den im isolierenden Teil 10 sind Anschlüsse 16,18 eingebettet

Schmelzgliedern entstandener Wärme, was eine Erhöhung der und mit den Enden des Schmelzglieds 14 verbunden. Sie Stromkapazität bedeutet. Insbesondere dann, wenn ein Strom erstrecken sich durch den Teil 10 und stehen vor. Der isolie-kontinuierlich durch die Schmelzglieder fliesst, ist eine Tempe- rende Teil bildet somit selbst das Gehäuse, das den Schlitz 12 raturableitung wünschbar. 25 hermetisch abschliesst.

Wenn die Schmelzglieder durchbrennen und Lichtbögen Entsprechend den Ausführungsformen nach Fig. 17 und 18

erzeugen, gleicht sie der resultierende Druck gegenseitig aus, da wird ein elektrischer Lichtbogen beim Durchbrennen des die Schmelzglieder in Serpentinen verbunden sind. Aus diesem Schmelzglieds 14 in dem Schlitz 12 begrenzt, wodurch eine EinGrunde muss ein Gehäuse zur Aufnahme der Ausführungs- dämmung seines Querschnitts eintritt. Gleichzeitig wird der form nach Fig. 16 nicht besonders stark konstruiert sein. 30 Lichtbogen durch das isolierende Glied 10 gekühlt, was eine

Bei einer weiteren Ausführungsform nach Fig. 17 und 18 ist ausgezeichnete Strombegrenzungseigenschaft ergibt, ein kompakter, elektrisch isolierender Teil 10 mit rechteckigem Metallische Dämpfe, die beim Entstehen eines Lichtbogens Querschnitt zentral in einem Gehäuse 28 angeordnet. In die- auftreten, füllen den Schlitz 12 und erhöhen den Druck darin, sem Fall erstreckt sich ein bandförmiges Schmelzglied 14 durch Diese Dämpfe werden jedoch in den beiden Räumen 38 enteinen im isolierenden Teil 10 gebildeten Schlitz 12, der eine 35 sprechend der Pfeile in Fig. 20 zerstreut und hierbei gekühlt. Weite von 1 mm oder weniger aufweist, wobei seine beiden Auf diese Weise wird der Druck im Schlitz 12 vermindert. Die Enden leicht über die Seiten des isolierenden Teils 10 ragen. Ausführungsform nach Fig. 21 und 22 unterscheidet sich von Anschlüsse 16,18 erstrecken sich in Richtung des Schlitzes 12 derjenigen nach Fig. 19 und 20 nur darin, dass mehrere Räume durch gegenüberliegende Seitenwäde des Gehäuses 28 und sind 3 8 in gleichmässigen Abständen senkrecht zur Längsachse des abgedichtet sowie mit den Enden des Schmelzglieds 14 verbun- 40 Schmelzglieds 14 angeordnet sind und den Schlitz 12 kreuzen, den. Weiter sind die Anschlüsse 16,18 an den Enden des Schmelz-

Der im Gehäuse 28 verbleibende Raum ist mit einem Gra- gliedes 14 angeordnet und stehen an gegenüberliegenden Flä-nulat eines elektrisch isolierenden Materials 36, z.B. Tonerde- chen des isolierenden Teils 10 vor.

sand, gefüllt, welches zwischen den Körnern eine Anzahl klei- Anzahl und Lage der Räume 38 kann beliebig gewählt Werner Zwischenräume aufweist. 45 den. Zudem weist diejenige Partie des isolierenden Teils 10, in

Beim Auftreten eines elektrischen Bogens im Schmelzglied welchem die Räume 38 angeordnet sind, eine verringert mecha-14 durch einen Überstrom ist der elektrische Lichtbogen in nische Festigkei auf. Dadurch kann diese Partie des Teils 10 dem Schlitz 12 des Teils 10 begrenzt, so dass eine Eindämmung durch den Druck aufgebrochen werden, so dass die Räume 38 seins Querschnitts eintritt. Gleichzeitig wird der Lichtbogen mit der Aussenluft in Verbindung stehen ; der Druck im Schlitz durch den isolierenden Teil 10 gekühlt, wodurch der Lichtbo- so wird dadurch wesentlich abgesenkt.

genwiderstand ansteigt. Dadurch kann eine sehr gute Strombe- Die Ausführungsform nach Fig. 23 unterscheidet sich von grenzungseigenschaft erreicht werden. derjenigen nach Fig. 19 und 20 nur darin, dass in Fig. 23 eine

Auch mit dem Lichtbogen austretende Dämpfe füllen den Anzahl verbundener Schlitze 12 und Räume 38 in bestimmten Schlitz im isolierenden Teil und erzeugen einen hohen Druck Abständen angeordnet sind. Die Anschlüsse 16,18 sind elek-im Schlitz. Diese Dämpfe werden in Richtung der Pfeile, siehe 55 trisch mit beiden Enden aller in den Schlitzen 12 angeordneten Fig. 17, ausgestossen und dann in den kleinen Zwischenräumen Schmelzglieder 14 verbunden. Durch die Ausführungsform des isolierenden Materials 36 zerstreut, wobei sie durch das nach Fig. 23 kann die Stromkapazität wesentlich erhöht wer-Material 36 bis zur Kondensation gekühlt werden. Dadurch den, da alle Schmelzglieder 14 parallel durch die Anschlüsse 16, wird der Druck auf der Innenseite des Gehäuses 28 und auch 18 verbunden sind.

die Temperatur verringert. 60 In der Ausführungsform nach Fig. 24 sind eine Anzahl

Das isolierende Granulat 36 im Gehäuse 28 trägt nicht lichtbogenlöschender Teile 10 übereinander angeordnet und direkt zur Strombegrenzungseigenschaft bei, sondern dient aus- formen Schlitze 12, in denen sich ein flaches Schmelzglied 14 schliesslich dazu, um die Temperatur und den Druck im erstreckt, so dass ein Stapel abwechselnd angeordneter Teile 10

Gehäuse 28 zu vermindern. Dies erlaubt, Art, Grösse und Fül- Und Schmelzglieder 14 entsteht.

lung des Materials 36 in weiten Grenzen beliebig und ohne Not- 6s Jedes Schmelzglied 14 weist Endpartien auf, welche über wendigkeit zu wählen, wie dies bei bekannten Schmelzsiche- gegenüberliegende Seiten des Stapels hervorstehen. Eine rungen mit Tonerdesand der Fall ist. Anzahl von Schraubenbolzen 20 mit Muttern 22, von denen

Z.B. kann die Korngrösse zwischen einem extrem feinen nur eine gezeichnet ist, werden verwendet, um den Stapel als

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Körper auf einer Stützplatte 40 aus isolierendem Material zu ben, wie dies durch eine ausgezogene Linie 14 dargestellt ist. befestigen. Jeder Schraubenbolzen hält mit einer weiteren Mut- Andererseits kann die Nut 44,46 durch einen runden oder kon-

ter Endblöcke oder Elektroden 16,18 zwischen der Stützplatte vexen Vorsprung 52,54 ersetzt sein, dessen Scheitel an der

40 und einer ähnlichen Platte 42 zusammen, so dass die Stelle des Grunds 48,50 der Nuten 44,46 liegt, siehe Fig. 25.

Anschlussblöcke 16,18 gegenüberliegend angeordnet und in 5 Die beiden Enden jedes Schmelzglieds 14 sind mit diesen Schei-

gleichem Abstand von den Seiten des Stapels 10-14 gehalten teln 52,54 verbunden.

sind. Bei den Ausführungsformen nach Fig. 24 und 25 ist der

Die Enden jedes Schmelzglieds 14 sind mit den Anschluss- Querschnitt eines durch Überstrom entstehenden elektrischen blocken 16,18 verbunden, wobei die Verbindung nicht mit dem Lichtbogens eingeschränkt, wie in den vorstehend beschriebeentsprechenden Schlitz 12 fluchtet. In dem gezeigten Beispiel io nen Ausführungsformen während der lichtbogenlöschende ist jedes Schmelzglied 14 mit den Anschlussblöcken 16,18 Teil 10 dem Lichtbogen ausgesetzt ist, Gase austreten lässt, durch Partien verbunden, die höher liegen als der dazugehörige welche die lichtbogenlöschende Operation vollenden. Hier-Schlitz 12, wobei die Endpartien des Schmelzglieds 14 zwischen durch wird eine hohe Lichtbogenspannung erzeugt, wodurch den Anschlussblöcken und dem Stapel gemäss der ausgezoge- die Strombegrenzungseigenschaft weiter erhöht wird.

nen Linie 14 in Fig. 24 verlaufen. 15 Ein Stromfluss durch das Schmelzglied 14, das wegen der

Zu diesem Zweck sind die gegen den Stapel gerichteten Flä- thermischen Ausdehnung dasselbe schwächen würde, dehnt chen der Anschlussblöcke 16,18 mit Nuten oder konkaven Par- sich entsprechend der gestrichelten Linie 14' aus. Dadurch tien 44,46 versehen, die höher liegen als die dazugehörigen wird die thermische Beanspruchung in jedem Schmelzglied 14

Schlitze 12. Jede Nut 44,46 öffnet sich gegen den entsprechen- verringert, wodurch die Lebensdauer bei Wärmebelastung den Schlitz 12. Die Enden des Schmelzglieds 14 sind mit den 20 wesentlich erhöht wird.

Nuten 44,46 verbunden und ragen zum Grund 48,50 dersel-

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8 Blatt Zeichnungen

Claims (27)

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Schmelzsicherung zur Strombegrenzung, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit mindestens einem kompakten, elektrisch isolierenden Teil (10), mindestens einem in diesem Teil geformten hermetisch von der Aussenatmosphäre abgeschlossenen Schlitz (12) und mindestens einem Schmelzglied (14) in diesem Schlitz (12) ausgerüstet ist, wobei der Schlitz (12) eine Weite (W) von höchstens 1 mm aufweist.
2. 2. Schmelzsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das im Schlitz (12) liegende Schmelzglied (14) mit Abstand von der Innenwand des Schlitzes angeordnet ist.
3. 3. Schmelzsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch isolierende Teil (10) eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist.
4. 4. Schmelzsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch isolierende Teil (10) aus einem Porzellanmaterial besteht.
5. 5. Schmelzsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmelzglied (14) ein flaches Band ist.
6. 6. Schmelzsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmelzglied (14) ein Hohlzylinder ist.
7. 7. Schmelzsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Anzahl elektrisch isolierender Teile (10) aufweist, die aufeinander gestapelt sind und eine Anzahl übereinanderliegender Schlitze (12) bilden, wobei ein Schmelzglied (14) in jedem dieser Schlitze angeordnet ist und alle Schmelzglieder parallel verbunden sind.
8. 8. Schmelzsicherung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Schmelzglieder (14) in inniger Berührung mit den anliegenden isolierenden Teilen (14) in Form flacher Platten stehen und an diesen Enden durch elektrisch leitende Ausfüllscheiben (24) verbunden sind.
9. 9. Schmelzsicherung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Schmelzglieder (14) mit Wärmeleitungsflossen (30) versehen sind.
10. 10. Schmelzsicherung nach Anspruch 1, mit einer Anzahl aufeinandergestapelter isolierender Teile (10), die eine Anzahl Schlitze bilden und mit einem Schmelzglied (14) in jedem dieser Schlitze, dadurch gekennzeichnet, dass alle Schmelzglieder (14) in Serie oder serieparallel geschaltet miteinander verbunden sind.
11. 11. Schmelzsicherung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzglieder (14) durch elektrisch leitende Ausfüllscheiben verbunden sind und einen serpentinenförmi-gen Pfad bilden.
12. 12. Schmelzsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzglieder (14) Endpartien aufweisen, die über die isolierenden Teile (10) herausragen.
13. 13. Schmelzsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Partie des Schmelzgliedes (14) von einem Material (36) umgeben ist, das kleine Zwischenräume bildet.
14. 14. Schmelzsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmelzglied (14) in einem hermetisch abgeschlossenen Gehäuse (28) angeordnet ist.
15. 15. Schmelzsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrisch isolierendes Granulat (36) den Raum zwischen dem elektrisch isolierenden Teil (10) und dem als Zylinder ausgebildeten Schmelzglied (14) ausfüllt.
16. 16. Schmelzsicherung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (36) aus der Gruppe bestehend aus Silicasand, Magnesia, Tonerde ausgewählt ist oder eine Mischung davon ist.
17. 17. Schmelzsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der kompakte, elektrisch isolierende Teil in einem hermetisch abgeschlossenen Gehäuse (28) angeordnet ist.
18. 18. Schmelzsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (12) hermetisch von der Aussenluft durch den elektrisch isolierenden Teil (10) selbst abgeschlossen ist.
19. 19. Schmelzsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem kompakten, elektrisch isolierenden Teil

    5(10) mindestens ein Raum (38) vorgesehen ist, der mit dem Schlitz (12) in Verbindung steht.
20. 20. Schmelzsicherung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen kompakten, elektrisch isolierenden Teil (10) mit einer Anzahl übereinander angeordneten Schlitzen (12) und je

    10 einem Schmelzglied in diesen Schlitzen.
21. 21. Schmelzsicherung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (38) mit dem Schlitz (12) an seinen Enden in Verbindung steht.
22. 22. Schmelzsicherung nach Anspruch 19, dadurch gekenn-

    15 zeichnet, dass eine Anzahl Räume (38) im elektrisch isolierenden Teil (10) angeordnet sind, welche etwa senkrecht zur Längsachse des Teils (10) angeordnet sind und mit den Schlitzen in Verbindung stehen.
23. 23. Schmelzsicherung nach Anspruch 19, dadurch gekenn-

    20 zeichnet, dass der Raum (38) derart ausgebildet ist, dass er mit der Atmosphäre in Verbindung tritt, wenn der Druck im Raum (38) eine bestimmte Grösse erreicht.
24. 24. Schmelzsicherung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Räume (38) teilweise derart ausgeführt sind,

    25 dass sie bei Auftreten eines Druckes von bestimmter Grösse mit der Aussenluft in Verbindung treten.
25. 25. Schmelzsicherung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein mit dem Schmelzglied (14) verbundenes Elektrodenpaar (16,18), wobei der Schlitz (12) nicht auf das Elektroden-

    30 paar ausgerichtet ist, das die Verbindung mit dem Schmelzglied (14) enthält.
26. 26. Schmelzsicherung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmelzglied (14) an seinen mit der entsprechenden Elektrode (16,18) verbundenen Endpartien schlaff

    35 geführt ist.
27. 27. Schmelzsicherung nach Anspruch 1, mit einer Anzahl kompakter übereinanderliegender elektrisch isolierender Teile (10), die eine Anzahl übereinanderliegender Schlitze (12) mit Schmelzgliedern (14) bilden, und einer Elektrode (16,18),

    4o dadurch gekennzeichnet, dass jedes Schmelzglied (14) mit einem Ende mit der Elektrode (16,18) verbunden ist, wobei die Verbindung der Elektrode zu jedem Schmelzglied (14) nicht mit dem zugehörigen Schlitz (12) fluchtet und alle Schmelzglieder (14) an ihren Enden elektrisch parallel verbunden sind.

    45 28. Schmelzsicherung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (16,18) eine Anzahl konvexer Vorsprünge (52,54) aufweist und jedes Schmelzglied (14) an der entsprechenden konvexen Partie (52,54) mit der Elektrode verbunden ist.

    so 29. Schmelzsicherung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (16,18) eine Anzahl konkaver Partien (48,50) aufweist, wobei jedes Schmelzglied (14) in der zugehörigen konkaven Partie mit der Elektrode (16,18) verbunden ist.

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