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Die Erfindung betrifft eine Schmelzsicherungsanordnung, bei der mehrere Schmelzsicherungseinsätze elektrisch parallel zueinander geschaltet sind.
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Elektrische Leiter, die von einem elektrischen Strom durchflossen werden, erwärmen sich. Bei unzulässig großen Strömen kann es dabei zu einer unzulässig hohen Erwärmung des elektrischen Leiters und damit zu einem Abschmelzen der Isolation bis hin zu einem Kabelbrand kommen. Um dieser Brandgefahr vorzubeugen, muss bei Auftritt eines zu hohen elektrischen Stromes, beispielsweise eines Überlast- oder Kurzschlussstromes, dieser rechtzeitig abgeschaltet werden. Diese Abschaltung wird mit Hilfe einer sogenannten Überstrom-Schutzeinrichtung gewährleistet.
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Zu den Überstromschutzeinrichtungen sind beispielsweise die Schmelzsicherungen zu zählen. Eine Schmelzsicherung weist einen Sicherungseinsatz mit zumindest einem Schmelzleiter mit verhältnismäßig kleinem Leitungsquerschnitt auf. Bei Auftreten eines Überstromes, d.h. wenn die Stromstärke einen bestimmten Wert über eine bestimmte Zeitdauer hinweg überschreitet, wird der Schmelzleiter aufgeschmolzen, wodurch der Stromfluss unterbrochen wird. Die Schmelzsicherung besteht im Wesentlichen aus einem isolierenden Körper, welcher zwei elektrische Anschlüsse aufweist, die im Inneren des isolierenden Körpers durch den Schmelzleiter miteinander verbunden sind. Der Schmelzleiter wird durch den ihn durchfließenden elektrischen Strom erwärmt und schmilzt, wenn der maßgebliche Nennstrom der Schmelzsicherung für eine bestimmte Zeit deutlich überschritten wird. Aufgrund seiner guten Isolationswirkung wird als Material für den isolierenden Körper zumeist Keramik verwendet. Ein derartiger Schmelzsicherungseinsatz ist beispielsweise aus der europäischen Patentschrift
EP 0 917 723 B1 bekannt.
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Derzeit ist eine steigende Nachfrage nach Schmelzsicherungen mit höheren Nennströmen zu verzeichnen. Dies ist jedoch mit den aktuell verfügbaren Sicherungs-Baugrößen nur schwer und mit unverhältnismäßig hohem Aufwand realisierbar. Die Anordnung mehrerer Schmelzsicherungen in einer elektrischen Parallelschaltung wäre jedoch eine Möglichkeit, die geforderten höheren Nennströme zu erreichen. Derartige Schmelzsicherungen werden unter anderem im Bereich der Elektroinstallation in sogenannten Elektroinstallationsverteilern eingesetzt. Da der Bauraum in einem Elektroinstallationsverteiler zumeist begrenzt ist, wird bei bestehenden Elektroinstallationen die abzusichernde elektrische Leitung in mehrere elektrisch parallel zueinander geschaltete Leitungen, welche mit jeweils einer eigenen Schmelzsicherung abgesichert sind, aufgeteilt. Dabei wird die maximale Stromstärke je Schmelzsicherung entsprechend reduziert, so dass schmalere und flachere Sicherungskörper eingesetzt werden können. Auf diese Weise ist eine möglichst kompakte Anordnung realisierbar. Ferner werden durch die Parallelschaltung der Schmelzsicherungen die Verlustleistung sowie der I2t-Wert reduziert.
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Hierbei ist jedoch problematisch, dass im Falle eines Sicherungswechsels die Schmelzsicherungen einzeln aus einem Verbund elektrisch parallel zueinander geschalteter Schmelzsicherungen gelöst und ausgetauscht werden können, was hinsichtlich der Approbation solcher Schaltungen für bestimmte Anwendungen problematisch ist. Denn dabei kann es vorkommen, dass zwar eine beschädigte Schmelzsicherung ausgewechselt wird, die anderen, möglicherweise vorgeschädigten Schmelzsicherungen jedoch in dem Verbund verbleiben. Weiterhin könnte eine Schmelzsicherung aus dem Verbund entfernt und durch eine Schmelzsicherung eines anderen Typs (bei entsprechend gleicher Baugröße) ersetzt werden. Diese Möglichkeiten sind vor dem Hintergrund verschärfter Zulassungsverfahren unter allen Umständen zu vermeiden.
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Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Sicherungsanordnung bereitzustellen, welche die eingangs genannte Problematik überwindet.
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Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Schmelzsicherungsanordnung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die erfindungsgemäße Schmelzsicherungsanordnung weist zumindest einen ersten Schmelzsicherungseinsatz sowie einen zweiten Schmelzsicherungseinsatz auf. Der erste und der zweite Schmelzsicherungseinsatz sind dabei elektrisch parallel zueinander geschaltet. Weiterhin weist die Schmelzsicherungsanordnung einen keramischen Sicherungskörper auf, welcher zumindest einen ersten Aufnahmeraum zur Aufnahme und Halterung des ersten Schmelzsicherungseinsatzes, sowie einen zweiten Aufnahmeraum zur Aufnahme und Halterung des zweiten Schmelzsicherungseinsatzes aufweist. Die Aufnahmeräume sind dabei durch den Sicherungskörper räumlich voneinander getrennt.
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Durch die Verwendung eines einzigen, gemeinsamen Keramikkörpers mit Aufnahmen für mehrere Schmelzsicherungseinsätze wird es ermöglicht, mehrere Schmelzleiterbaugruppen, d.h. mehrere Schmelzsicherungseinsätze, elektrisch parallel zueinander anzuordnen. Jedem Aufnahmeraum ist dabei exakt ein Schmelzsicherungseinsatz zugeordnet. Mit Hilfe diese auf einer Parallelschaltung basierende Sicherungsanordnung kann der Anforderung nach entsprechend höheren Nennströmen entsprochen werden. Ferner stellt diese Sicherungsanordnung eine nicht lösbare Einheit dar – eine Anforderung, die hinsichtlich der Approbation für bestimmte Anwendungen zwingend zu erfüllen ist.
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Ein weiterer Vorteil betrifft den keramischen Sicherungskörper, der das Gehäuse der Schmelzsicherungsanordnung bildet.
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Bei einer Parallelschaltung mehrerer einzelner Schmelzsicherungen müssen die einzelnen Sicherungskörper gleiche Baugröße und gleiche Länge aufweisen, um zu einer baulichen Einheit verbunden werden zu können. Da bei keramischen Bauteilen aus fertigungstechnischen Gründen Toleranzen hinsichtlich der Maßhaltigkeit der Bauteile auftreten, müssen die einzelnen Sicherungskörper in einem weiteren Fertigungsschritt nachgeschliffen werden, um die zur Bildung einer baulichen Einheit geforderte Länge exakt zu erreichen. Dieser weitere Fertigungsschritt ist sowohl aufwändig als auch teuer und kann durch Verwendung eines einzigen, gemeinsamen Sicherungskörpers für mehrere elektrisch parallel geschaltete Sicherungseinsätze vermieden werden.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Schmelzsicherungsanordnung zumindest einen weiteren Schmelzsicherungseinsatz auf, welcher in zumindest einem weiteren Aufnahmeraum des keramischen Sicherungskörpers aufgenommen und gehaltert ist. Selbstverständlich ist es ebenso möglich, anstelle zweier auch mehrere, elektrisch parallel geschaltete Schmelzsicherungseinsätze in einem gemeinsamen Sicherungskörper mit einer der Anzahl der Schmelzsicherungseinsätze entsprechenden Anzahl an Aufnahmeräumen anzuordnen.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Schmelzsicherungsanordnung weist der keramische Sicherungskörper die Form eines Prismas oder eines Zylinders mit einer Längserstreckungsrichtung (L) auf und ist durch Extrusion in Längserstreckungsrichtung (L) herstellbar.
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Als Extrusion wird in der Geometrie eine Dimensionserhöhung eines Elementes durch Parallelverschieben im Raum bezeichnet. Durch Extrusion einer Fläche erhält man einen Körper, der von zwei parallelen, ebenen Flächen – der Grund und der Deckfläche – sowie einer Mantel- oder Zylinderfläche, die von parallelen Geraden gebildet ist, begrenzt ist. Dieser Körper ist ein (geometrischer) Zylinder im allgemeinen Sinn. Bildet ein Kreis die Grundfläche, so ergibt sich der Spezialfall eines Kreiszylinders. Stellt die Grundfläche ein Polygon (Vieleck) dar, so entsteht bei der Extrusion ein Prisma. In der Fertigungstechnik wird mit dem Begriff „Extrusion“ ein Herstellungsverfahren bezeichnet, bei dem eine feste bis dickflüssige, härtbare Masse unter Druck kontinuierlich aus einer formgebenden Öffnung, welche auch als Düse, Matrize oder Mundstück bezeichnet wird, herausgepresst wird. Dabei entstehen (zylindrische) Körper mit dem Querschnitt der Öffnung und (in Längserstreckungsrichtung) theoretisch beliebiger Länge. Ein wesentlicher Vorteil des Extrusionsverfahrens besteht darin, auch sprödes bzw. weiches Material – unter anderem Keramik – bei vergleichsweise geringen Herstellungskosten effizient verarbeiten zu können.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist die Schmelzsicherungsanordnung zumindest zwei Abschlussplatten zum sicheren Verschließen der Aufnahmeräume auf. Die Abschlussplatten sind dabei fest aber lösbar mit dem Sicherungskörper verbunden. Mit Hilfe der Abschlussplatten sind die Aufnahmeräume sicher verschließbar. Dabei sind einzelne Abschlussplatten, die jeweils einem der Aufnahmeräume zugeordnet sind, ebenso möglich wie zwei für alle Aufnahmeräume gemeinsame Abschlussplatten, welche in der Längserstreckungsrichtung zu beiden Seiten des keramischen Sicherungskörpers mit diesem verbunden werden, um die Aufnahmeräume sicher zu verschließen.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Schmelzsicherungsanordnung sind die Abschlussplatten zur elektrischen Kontaktierung der Schmelzsicherungseinsätze ausgebildet. Auf diese Weise wird die elektrische Parallelschaltung der Schmelzsicherungseinsätze durch die bereits vorhandenen Abschlussplatten sichergestellt. Ein zusätzliches Kontaktelement ist damit nicht mehr erforderlich, die Teilezahl wird dadurch reduziert. Der Montageaufwand sowie die Logistikkosten werden dadurch reduziert.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Schmelzsicherungsanordnung ist zumindest eine der Abschlussplatten derart ausgebildet, dass sie mit einem weiteren Sicherungskörper koppelbar ist. Auf diese Weise sind mehrere Sicherungskörper in Längserstreckungsrichtung hintereinander anordenbar. Zwei nebeneinander liegende Sicherungskörper sind dabei durch eine dazwischen angeordnete Abschlussplatte mechanisch und/oder elektrisch miteinander gekoppelt. Auf diese Weise sind auch sogenannte Presspack-Anwendungen realisierbar.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Schmelzsicherungsanordnung ist jedem der Schmelzsicherungseinsätze ein eigener erster Kontakt sowie ein eigener zweiter Kontakt, welche aus dem mit den Abschlussplatten verschlossenen Sicherungskörper herausgeführt sind, zugeordnet. Die ersten Kontakte und die zweiten Kontakte sind jeweils mit einem der Schmelzsicherungseinsätze elektrisch leitend verbunden und in der Längserstreckungsrichtung aus dem verschlossenen Sicherungskörper herausgeführt. Sie dienen der individuellen elektrischen Kontaktierung des jeweiligen Schmelzsicherungseinsatzes.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Schmelzsicherungsanordnung sind die ersten Kontakte und/oder die zweiten Kontakte als geschlitzte Messerkontakte ausgebildet. Messerkontakte werden auch als Kontaktmesser bezeichnet und sind aufgrund ihrer entsprechend massiven Ausführung zum Führen höherer Ströme geeignet.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Schmelzsicherungsanordnung ist zumindest einer der Messerkontakte geschlitzt ausgebildet. Geschlitzte Kontakte erlauben eine schnelle und einfache Befestigung und Kontaktierung der Schmelzsicherungsanordnung, beispielsweise an einer Stromschiene.
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Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Sicherungsanordnung unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. In den Figuren sind:
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1A bis 1C schematische Darstellungen eines ersten Ausführungsbeispiels der Schmelzsicherungsanordnung;
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2A bis 2D schematische Darstellungen eines zweiten Ausführungsbeispiels der Schmelzsicherungsanordnung.
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In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets mit dem gleichen Bezugszeichen versehen. Die Beschreibung gilt für alle Zeichnungsfiguren, in denen das entsprechende Teil ebenfalls zu erkennen ist.
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In den 1A bis 1C ist ein erstes Ausführungsbeispiel der Sicherungsanordnung 1 schematisch dargestellt. Die Sicherungsanordnung 1 weist einen keramischen Sicherungskörper 20 mit vier Aufnahmeräumen 21-1, 21-2, 21-3, 21-4 auf, die in einer Ebene, welche parallel zu einer Stirnseite des Sicherungskörpers 20 orientiert ist, angeordnet sind. Der Sicherungskörper 20 weist die Form eines geometrischen Zylinders im allgemeinen Sinn auf, wobei die Stirnseiten die Grund- und Deckfläche des Zylinders bilden. Aufgrund dieser Form ist der Sicherungskörper 20 durch Extrusion aus keramischem Material herstellbar. In jedem der Aufnahmeräume 21-1, 21-2, 21-3, 21-4 ist jeweils ein Schmelzsicherungseinsatz 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 angeordnet. Die nach der Anordnung der Schmelzsicherungseinsätze 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 in den Aufnahmeräumen 21-1, 21-2, 21-3, 21-4 verbleibenden Hohlräume werden anschließend mit einem geeigneten Füllmaterial, beispielsweise mit verfestigtem Quarzsand, verfüllt.
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Weiterhin weist die Sicherungsanordnung 1 eine untere Abschlussplatte 2 sowie eine obere Abschlussplatte 3 auf, welche über eine Mehrzahl an Schraubverbindungen 4 fest aber lösbar mit dem Sicherungskörper 20 verbunden sind und die Aufnahmeräume 21-1, 21-2, 21-3, 21-4 des Sicherungskörpers 20 nach außen hin sicher verschließen. Die Schmelzsicherungseinsätze 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 weisen weitere Schraubverbindungen 5 auf, mit denen sie an einer der Abschlussplatten 2, 3 befestigbar sind. Über diese weiteren Schraubverbindungen 5 ist auch eine elektrische Kontaktierung des jeweiligen Schmelzsicherungseinsatzes 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 realisierbar.
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In den 2A bis 2D ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Schmelzsicherungsanordnung 1 schematisch dargestellt. Auch diese Schmelzsicherungsanordnung 1 weist einen keramischen Sicherungskörper 20 mit drei nebeneinander angeordneten Aufnahmeräumen 21-1, 21-2, 21-3 auf. Die Form des Sicherungskörpers 20 weist dabei wieder eine zur Extrusion aus keramischem Material geeignete Form auf. An seinen beiden Stirnseiten weist der Sicherungskörper 20 mehrere Gewindebohrungen für Schraubverbindungen 4 auf, über die die Abschlussplatten 4, 5 mit dem Sicherungskörper 20 fest aber lösbar verbunden werden können. In jedem der Aufnahmeräume 21-1, 21-2, 21-3 ist jeweils ein Schmelzsicherungseinsatz 10-1, 10-2, 10-3 angeordnet. Jedem der Schmelzsicherungseinsätze 10-1, 10-2, 10-3 ist wiederum ein erster Kontakt 11 sowie ein zweiter Kontakt 12 zugeordnet, welche in diesem Ausführungsbeispiel als massive Messerkontakte ausgebildet sind. Wie in den 2C und 2D gezeigt können die Messerkontakte dabei auch geschlitzt ausgeführt sein, um eine schnelle und einfache Befestigung und Kontaktierung der Schmelzsicherungsanordnung 1 zu realisieren. Ferner ist es möglich, die einzelnen Schmelzsicherungseinsätze 10-1, 10-2, 10-3 mittels gemeinsamer Abschlussplatten elektrisch miteinander zu verbinden und gemeinsam zu kontaktieren.
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Durch die Verwendung eines gemeinsamen Sicherungskörpers 20 mit mehreren Aufnahmeräumen 21-1, 21-2, 21-3, 21-4 für mehrere, elektrisch zueinander parallel geschalteter Schmelzsicherungseinsätze 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 können die bei einer herkömmlichen Parallelschaltung mehrerer einzelner Schmelzsicherungen auftretenden fertigungstechnischen Probleme hinsichtlich der Längentoleranzen der einzelnen, miteinander zu einer baulichen Einheit zu verbindenden Sicherungskörper 20 vermieden werden. Auf diese Weise ist ferner eine äußerst kompakte Lösung für parallel geschaltete Schmelzsicherungen realisierbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sicherungsanordnung
- 2
- Abschlussplatte
- 3
- Abschlussplatte
- 4
- Schraubverbindung
- 5
- weitere Schraubverbindung
- 10-1
- erster Schmelzsicherungseinsatz
- 10-2
- zweiter Schmelzsicherungseinsatz
- 10-3
- weiterer Schmelzsicherungseinsatz
- 10-4
- weiterer Schmelzsicherungseinsatz
- 11
- erster Kontakt
- 12
- zweiter Kontakt
- 20
- Sicherungskörper
- 21-1
- erster Aufnahmeraum
- 21-2
- zweiter Aufnahmeraum
- 21-3
- weiterer Aufnahmeraum
- 21-4
- weiterer Aufnahmeraum
- L
- Längserstreckungsrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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