DE1040678B

DE1040678B - Waermeschutzvorrichtung fuer elektrische Wicklungen oder Spulen

Info

Publication number: DE1040678B
Application number: DEL26342A
Authority: DE
Inventors: Augustus William Henry Banyard
Original assignee: Loewy Engineering Co Ltd
Current assignee: Loewy Engineering Co Ltd
Priority date: 1956-10-09
Filing date: 1956-12-03
Publication date: 1958-10-09
Also published as: GB800247A; CH337261A; FR1172098A

Description

DEUTSCHES

Es ist eine Wärmeschutzvorrichtung für elektrische Wicklungen oder Spulen, insbesondere für wassergekühlte Wicklungen elektrischer Induktionsbehitzer für Metallblöcke, bekannt, die mit einem unter Federdruck stehenden schmelzbaren Element ausgerüstet ist, bei dessen Schmelzen zum Schutz der Wicklung oder Spule gegen Überlast ein elektrischer Schalter umgeschaltet wird.

Auch die Erfindung bezieht sich auf eine derartige Wärmeschutzvorrichtung. Ihr liegt die Aufgabe zugründe, die¹ Wärmeschutzvorrichtung so· auszugestalten, daß sie weder den Platz innerhalb der Wicklung noch den Platz zwischen den einzelnen Windungen der Wicklung beansprucht. Denn der Platz innerhalb der Wicklung muß dem ungehinderten Durchgang der zu erhitzenden. Werkstücke vorbehalten sein und darf daher durch die Schutzvorrichtung nicht beeinträchtigt werden. Die Werkstücke sollen nämlich den inneren Raum der Wicklung möglichst vollständig ausfüllen, weil sich anderenfalls ein Leistungsverlust durch Streuung des magnetischen Kraftfeldes ergeben würde. Die Anordnung der Schutz vorrichtung zwischen den Windungen der Wicklung würde den Nachteil haben, da,ß in der Wicklung eine Lücke entsteht, welche den magnetischen Kraftfluß unregelmäßig gestaltet. Dadurch würde die Gleichförmigkeit der Heizwirkung beeinträchtigt und das Entstehen kalter Stellen im Werkstück begünstigt werden. Innerhalb des Leiters der Wicklung schließlich läßt sich die Schutzvorrichtung nicht anordnen, weil der Leiter wassergekühlt ist.

Erfindungsgemäß weist die Schutzvorrichtung einen von dem elektrischen Leiter der Wicklung fortragenden Gewindezapfen, eine auf dessen freiem Ende aufgeschraubte und aus einem schmelzbaren Stoff be:- stehende Mutter und eine Feder auf, die den Gewinde^ zapfen umgibt und die Mutter im Abstand von der Wicklung hält und sie von dem Gewindezapfen in Achsenrichtung abzustreifen sucht und beim Schmelzen der Mutter einen für gewöhnlich durch diese gesperrten, gegenüber dem Gewindezapfen und der Mutter isolierten elektrischen Schalter in eine Lage umschaltet, in, welcher er die Wicklung gegen Überlast schützt. Durch diese Ausgestaltung ist die Wärmeschutzvorrichtung den besonderen Bedürfnissen angepaßt, die sich bei Anwendung auf eine elektrische Induktionswicklung für Induktionserhitzer ergeben. Sie läßt sich auf der Außenseite der Wicklung im Abstand von dieser anordnen, und zwar derart, daß das schmelzbare Element lediglich durch die Wärme des Gewindezapfens beeinflußt wird, der das schmelzbare Element trägt. Das bietet den Vorteil, daß alle etwaigen Schäden der Wicklung ohne weiteres ermittelt werden können., was nicht möglich wäre, Wärmescautzvorriditung
für elektrische Wicklungen oder Spulen

Anmelder:

The Loewy Engineering Company Limited, Bournemouth, Southampton

(Großbritannien)

Vertreter: Dipl.-Ing. M. Licht, Patentanwalt,
Berlin-Steglitz, Borstellstr. 51

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 9. Oktober 1956

Augustus William Henry Banyard,

Hamworthy, Poole, Dorset (Großbritannien),

ist als Erfinder genannt worden

wenn das schmelzbare Element unmittelbar neben der Wicklung angeordnet würde und daher unter dem Einfluß mehrerer nebeneinanderliegenden Windungen der Wicklung stünde.

Nunmehr sei ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert, das in den Zeichnungen dargestellt ist. In diesen zeigt

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch den Schutzschalter,

Fig. 2 den zugehörigen Grundriß,

Fig. 3 die Anordnung einer Reihe von Wärmeschutzvorrichtungen nach der Erfindung an ein und demselben Apparat.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist der die Erfindung verkörpernde elektrische Wärmeschutzschalter an einem hohlen elektrischen Leiter 1 angebracht, welcher zur Wicklung eines elektrischen Induktionsofens dient oder auch zu einem beliebigen anderen elektrischen Apparat gehören kann, der mit hohen Strombelastungen bei niedrigen Spannungen betrieben wird.

Der dargestellte Leiter ist hohl und bildet eine Rohrleitung für ein Kühlmittel. Indessen kann der Leiter auch einen beliebigen anderen Querschnitt haben und massiv ausgeführt sein. Auf dem Leiter 1 ist eine Säule 2 aufgelötet, die von dem Leiter fortgerichtet ist und mit diesem in einer gut wärmeleitenden Verbindung steht. Die in dem elektrischen Leiter 1 oder dicht am Anschlußpunkt der Säule er-

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zeugte Wärme fließt daher ohne wesentliches Wärmegefälle in die Säule hinein. Diese besteht aus einem die Wärme gut leitenden Werkstoff, z. B. Kupfer, so daß sie über ihre ganze Länge hin im wesentlichen dieselbe Temperatur erreicht, wie sie am Anschlußpunkt im Leiter herrscht.

Das Ende der Säule 2 ist mit einem Gewinde versehen und trägt ein Sperrglied in Gestalt einer Mutter 3, die aus einem Werkstoff von verhältnismäßig niedrigem Schmelzpunkt besteht, der niedriger liegt als der Schmelzpunkt der Säule 2, beispielsweise aus Blei. Dabei legt sich die Mutter 3 innig an die Säule 2 an, so daß sie die Wärme ohne wesentliches Temperaturgefälle aufnimmt. Sie ist so groß bemessen, daß sie bei der Wärmeaufnahme nicht erweicht, solange an der Anschlußstelle der Säule die normale Betriebstemperatur in dem elektrischen Leiter 1 herrscht.

Unter der Mutter 3 ruht auf einem Bund der Säule 2 eine Tragplatte 4 aus Isolierstoff, die einen elektrischen Schalter 5 trägt. Dieser Schalter hat zwei Klemmen 5 α und 5 b, die durch Leitungen 6 in einen elektrischen Fernmeldekreis oder Steuerstromkreis eingeschaltet sind und für gewöhnlich durch eine U-förmige Schaltbrücke 7 in stromleitender Verbindung miteinander stehen. Zwischen der Brücke 7 und der Tragplatte 4 ist eine die Säule umgebende Schraubenfeder 8 eingespannt, welche die Brücke 7 von den Klemmen 5 α und 5 b abzuheben sucht und durch Vermittlung eines zwischengeschalteten Isolierstücks 9,9 α die Mutter 3 von der Säule abzustreifen bestrebt ist. Durch dieses Isolierstück, das aus einer Hülse aus keramischem Werkstoff mit einem Kopf 9 a besteht, sind die Brücke 7 und die Feder 8 von der Säule 2 elektrisch und thermisch isoliert. Der Kopf 9 α der keramischen Hülse 9 hat auf seiner Oberseite eine Aussparung, in welcher die Mutter 3 sitzt. Infolgedessen ist der Fernmeldestromkreis einschließlich des Schalters 5 von dem elektrischen Leiter 1 elektrisch isoliert und ist deshalb unabhängig von ihm. Das freie Ende der Säule 2 trägt eine Mutter 10, die als Anschlag für die Mutter 3 dient.

In Fig. 1 ist der Wärmeschutzschalter in der Lage wiedergegeben, die er bei normaler Betriebstemperatur an der Befestigungsstelle der Säule 2 am Leiter 1 einnimmt. Die Mutter 3 ist dabei auf die Säule 2 aufgeschraubt und hält die Brücke 7 entgegen der Kraft der Feder 8 in ihrer Stromschlußstellung fest, in der sie auf den Klemmen 5 a und 5 b aufliegt. Überschreitet die in dem elektrischen Leiter 1 oder in der Nähe von dessen Anschlußstelle herrschende Temperatur die zulässige Grenze, dann steigt infolge der durch die Säule 2 bewirkten Wärmeleitung die Temperatur der Mutter 3 so weit, daß diese weich wird, was infolge der Eigenart des für die Mutter verwendeten Werkstoffs sehr plötzlich geschehen kann. Sobald der Werkstoff der Mutter vom festen in den flüssigen Zustand übergeht, wird die Mutter so weich, daß ihre Gewinde unter der Wirkung der Feder 8 abgeschert werden und sich die Mutter samt der Hülse 9 auf der Säule verschiebt. Dabei wird die Brücke 7 angehoben und unterbricht den Stromschluß an den Klemmen 5 a und 5 b. Durch diese Umschaltung des Schalters 5 kann ein Alarm ausgelöst werden, oder es kann auch der Strom im elektrischen Leiter 1 unterbrachen werden, und zwar durch Vermittlung entsprechender Relais, die in dem den Schalter 5 enthaltenden Stromkreis liegen. Diese Relais verbinden den Fernmeldekreis mit dem zu schützenden Hauptstromkreis des Apparates.

In den Einzelheiten kann die Wärmeschutzvorrich^ tung nach der Erfindung von der vorstehend erläuterten Ausführungsform abweichen. So kann der Schalter 5 bei der Verschiebung der Mutter 3 einen elektrischen Kontakt herstellen, statt ihn zu unterbrechen. Die Mutter 10 kann auch fortfallen. Das führt dann dazu, daß die Mutter 3 bei ihrer Verschiebung die Säule 12 vollständig verläßt und dadurch ein zusätzliches Warnzeichen gibt. Das Sperrglied kann auch statt als Mutter als Stift ausgebildet sein, der durch die Säule hindurchgeht, oder auch als ein Stellring, der in eine Nut der Säule eingreift. Der Stift oder der Ring besteht dann ebenfalls aus einem schmelzbaren Werkstoff, und sie sind groß genug ausgeführt, um bei normalen Betriebsbedingungen die auf sie übertragene Wärme aufnehmen zu können, ohne dabei zu erweichen. Im übrigen kann die Wärmeschutzvorrichtung in der beschriebenen Weise ausgestaltet sein. Sobald dann die Wärmeübertragung auf den Stift oder den Ring zu stark wird, werden diese durch die Feder 8 abgeschert, so daß der Schalter 5 umgeschaltet wird.

Fig. 3 veranschaulicht die Anordnung einer Reihe von Wärmeschutzvorrichtungen 11 nach der Erfindung an einem und demselben elektrischen Apparat, zu welchem eine Induktionsspule 12 eines elektrischen Induktionsheizgerätes gehört. Die Wärmeschutzvorrichtungen 11 sind dabei in einem und demselben Fernmeldekreis kettenartig in Reihe geschaltet. In diesem Fernmeldekreis liegt ein Schutzrelais 13 mit einem Kontakt 13 a, der in Reihe mit den Spulen oder Wicklungen eines Hauptschützes 14 liegt. Die Kontakte 14 a des Hauptschützes sind in die Zuleitungen 15 eingeschaltet, mit denen die Induktionswicklung 12 an ihrer Hauptstromquelle angeschlossen ist.

Der Steuerstromkreis einschließlich der Wärmeschutzschalter 11 sowie die Wicklungen des Hauptschützes 14 können von einem besonderen Netz 16 aus gespeist werden. Auch kann dieser Steuerstromkreis im Bedarfsfall noch weitere Schutzvorrichtungen 17 mit Kontakten 17 a enthalten, die in irgendeiner Weise mit dem Relais 13 verblockt sind.

Bei der Anordnung nach Fig. 3 sind mehrere Wärmeschutzvorrichtungen an dem Leiter des elektrischen Apparats in bestimmten Abständen befestigt, so daß jede Schutzvorrichtung den Temperaturzustand an ihrer besonderen Befestigungsstelle überwacht. Da die Schutzvorrichtungen nach der Erfindung sehr einfach gebaut sind, kann man eine beliebige Zahl von Schutzvorrichtungen an einem und demselben elektrischen Apparat anbringen, ohne daß dadurch besondere Kosten oder Schwierigkeiten entstehen.

Bei Anbringung einer Reihe von Schutzvorrichtungen nach der Erfindung an demselben elektrischen Apparat kann für alle diese Schutzvorrichtungen oder wenigstens für eine Gruppe von ihnen eine gemeinsame Tragplatte zur Verwendung gelangen.

Die Wärmeschutzvorrichtung nach der Erfindung eignet sich besonders zum Einbau in elektrische Induktionsöfen für Metallblöcke. Derartige öfen haben Induktionsspulen, die von einem wassergekühlten hohlen Leiter gebildet werden. Die Spule ist gewöhnlich einen Meter lang oder noch länger und hat zahlreiche Windungen, die sehr eng beieinander liegen. Das Innere des die Wicklung bildenden Leiters ist in eine Reihe getrennter Kühlmittelkanäle dadurch unterteilt, daß in bestimmten Abständen Ein- und Auslässe für das Kühlmittel längs der Wicklung verteilt sind. Bei Anwendung der Erfindung auf ein der-

artiges Induktionsheizgerät wird nun an der Wicklung zwischen den aufeinanderfolgenden Kühlmittelein- und Auslässen je eine besondere Wärmeschutzvorrichtung befestigt, so daß jeder der verschiedenen Kühlmittelkanäle seine eigene Schutzvorrichtung hat.

Claims

PATENTANSPRUCH:

Wärmeschutzvorrichtung für elektrische Wicklungen oder Spulen, insbesondere für wassergekühlte Wicklungen; elektrischer Induktionserhitzer für Metallblöcke, mit einem unter Federdruck stehenden schmelzbaren Element, bei dessen Schmelzen zum Schutz der Wicklung oder Spule gegen Überlast ein elektrischer Schalter umgeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzvorrichtung eine von dem elektrischen Leiter (1) der Wicklung fortragenden Gewindezapfen (2), eine auf dessen freies Ende aufgeschraubte und aus einem schmelzbaren Stoff bestehende Mutter (3) und eine Feder (8) aufweist, die den Gewindezapfen (2) umgibt und die Mutter (3) im Abstand, von der Wicklung hält und sie von dem Gewindezapfen in Achsen richtung abzustreifen sucht und beim Schmelzen der Mutter einen für gewöhnlich durch diese gesperrten, gegenüber dem Gewindezapfen und der Mutter isolierten elektrischen Schalter in eine Lage umschaltet, in welcher er die Wicklung gegen Überlast schützt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 469 229, 631 550.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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