DE1098087B

DE1098087B - Thermische Sicherung, insbesondere fuer elektrische Zwecke

Info

Publication number: DE1098087B
Application number: DEC18997A
Authority: DE
Inventors: James Cohn
Original assignee: Sigmund Cohn Corp
Current assignee: Sigmund Cohn Corp
Priority date: 1958-05-15
Filing date: 1959-05-14
Publication date: 1961-01-26
Also published as: US2911504A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft thermische Sicherungen, insbesondere für elektrische Zwecke.

Die Sicherung nach der Erfindung ist durch ihr explosionsartiges Ansprechen besonders brauchbar, wenn man eine äußerst rasche Auslösung braucht, z. B. als Schutzsicherung in einer elektrischen Ausrüstung auch für empfindliche elektrische Instrumente.

Die Erfindung beruht auf der Feststellung, daß eine äußerst rasche exotherme Legierungsreaktion mit großer Hitzeentwicklung eintritt, wenn man Palladium oder Platin in innige Berührung mit Aluminium oder Magnesium bringt und bis nahe an den Schmelzpunkt von Aluminium und Magnesium erhitzt. Die Reaktion ist sehr heftig und spontan.

Die thermische Sicherung besteht nach der Erfindung aus 80 bis 20 Volumteilen eines metallischen Werkstoffes und 20 bis 80 Teilen eines anderen metallischen Werkstoffes, die in innigen Kontakt miteinander gebracht sind, wobei der erste Werkstoff zu mindestens 95 Gewichtsprozent aus Palladium oder Platin und der zweite Werkstoff zu mindestens 95 Gewichtsprozent aus Aluminium oder Magnesium besteht.

In der zylinderförmigen Ausführung kann die Sicherung in an sich bekannter Weise dadurch hergestellt werden, daß ein fester Kern in eine rohrförmige Hülse eingeführt und zu einer Einheit verbunden wird, indem die zusammengesetzte Einheit einmal oder mehrmals einem Ziehverfahren zur Verringerung ihres Außendurchmessers und innigen Verbindung von Hülle und Kern und dann einer Wärmebehandlung bis zu 370° C unterworfen wird.

In der Zeichnung sind Ausführungsformen der Sicherung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine vergrößerte Ansicht einer Sicherung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht einer zusammengesetzten Sicherung, die aus übereinandergelegten Metallstreifen besteht,

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht einer Ausführungsform, die durch einen Elektro-Plattierungsprozeß gebildet wurde.

Bei der Sicherung 5 in Form eines ummantelten Drahtes in Fig. 1 bildet ein Metall einen festen Kern 6, während das andere Metall als eine den Kern 6 dicht umschließende Hülle 7 ausgebildet ist.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Sicherung 8 in Streifenform sind zwei einander entsprechende Blechstreifen 9 und 10 aus den beiden erforderlichen Metallen nebeneinander- und übereinandergelegt und miteinander verlötet oder verschweißt.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Sicherung 11, ebenfalls in Streifenform, ist ein Streifen 12 in einem Elektro-Plattierungsprozeß mit einer Schicht 13 überzogen.

Thermische Sicherung,
insbesondere für elektrische Zwecke

Anmelder:

Sigmund Cohn Corp.,
Mount Vernon, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. J. Giliard, Patentanwalt,
München 9, Lindenstr. 21

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 15. Mai 1958

James Cohn, Scarsdale, N. Y. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Bei der Sicherung mit einem ummantelten Leiter eignet sich als Hüllenmaterial besonders Palladium oder Platin. Dabei ist es immer vorteilhaft, für ein leichtes Ziehen des Leiters für die Hülle einen Werkstoff zu benutzen, der etwas härter als der Werkstoff des Kerns ist. Dazu soll der Hüllenwerkstoff vorzugsweise 1 bis 5% eines Metallzuschlags enthalten, der seine physikalischen und elektrischen Eigenschaften entsprechend ändert. Ausgezeichnete Ergebnisse erhält man z. B. mit einem ummantelten Leiter, bei dem die Hülle aus Palladium mit einem Gewichtszuschlag von etwa 2% Ruthenium als metallischen Zuschlag besteht.

Gute-Ergebnisse erhält man, wenn der Kern aus mindestens 95 Gewichtsprozent Aluminium und 1 bis 5 Gewichtsprozent Magnesium als Metallzuschlag besteht. Ruthenium und Magnesium sind Beispiele für besonders geeignete Metallzuschläge zur Steigerung der Härte und des elekrischen Widerstandes und zur Verbesserung der Biegsamkeit und Zugfestigkeit der Legierung. Für beste Ergebnisse empfiehlt sich ein Gehalt der Sicherung von annähernd gleichen Volumenanteilen der ausgewählten Metalle. Wenn z. B. eine Sicherung mit gleichen Volumanteilen an Palladium und Aluminium arbeitet, dann ist das Gewichtsverhältnis dieser Metalle 85,5% Palladium zu 15,5% Aluminium, was etwa den Molekularverhältnissen dieser Metalle entspricht.

Recht befriedigende Ergebnisse lassen sich jedoch auch erzielen, wenn die Volumenanteile der ausge-

109 507/395

wählten Metalle im Bereich von 80 bis 20 Teilen des einen Metalls und 20 bis 80 Teilen des anderen Metalls liegen, d. h., der Palladium- oder Platinanteil kann zwischen 80 und 20 Volumteilen und der Aluminiumoder Magnesiumanteil zwischen 20 und 80 Volumteilen liegen.

Das als ummantelter Leiter ausgebildete Sicherungselement wird in vorteilhafter Weise folgendermaßen hergestellt: Zunächst wird ein dünnwandiges Rohr aus 98 Gewichtsprozent Palladium und 2 Gewichtsprozent Ruthenium und einem Außendurchmesser von 3,4 mm, einem Innendurchmesser von 2,4 mm und einer Wandstärke von 0,5 mm hergestellt. Als Kern dient ein Draht aus handelsüblichem Reinaluminium mit einem Durchmesser von 2,2 mm. Der Aluminiumkern wird dann in das dünnwandige Rohr aus Palladium-Ruthenium-Legierung mit losem Paßsitz eingesetzt, so daß ein Spiel von 0,2 mm zwischen Kern und Rohr besteht.

Die derart aus Kern und Rohr zusammengesetzte Einheit enthält im wesentlichen gleiche Volumenanteile an Palladium und Aluminium. Die Einheit wird dann durch eine beim Drahtziehen übliche Vorrichtung gezogen, bis ihr Außendurchmesser auf 3,1 mm reduziert ist. Dabei wird die lichte Innenweite des Rohres auf den Durchmesser des Kerns reduziert, so daß es zu einem innigen Kontakt zwischen Rohr und Kern kommt.

Die zusammengesetzte Einheit wird dann auf etwa die Hälfte ihres ursprünglichen Durchmessers weiter gezogen. Dabei wird ihr Querschnitt auf etwa 25% der ursprünglichen Fläche reduziert. Dann wird das Erzeugnis bei einer Hitze von ungefähr 370° C wärmebehandelt, dann nochmals gezogen und erneut bei 370° C wärmebehandelt. Das Ziehen und die Wärmebehandlung werden so lange wiederholt, bis die Schmelzsicherung einen Durchmesser von etwa 0,05 mm hat, wobei sich die Einheit bei jedem Ziehschritt etwa auf die Hälfte ihres vorhergehenden Durchmessers reduziert. Einzelne Drahtlängen werden durch Stromdurchfluß wärmebehandelt. Andere Drahtlängen werden durch unmittelbare Wärmeaufgäbe wärmebehandelt. In jedem Fall bleibt der Draht ohne erkennbare physikalische Änderung unversehrt, bis er eine Temperatur nahe dem Schmelzpunkt von Aluminium erreicht. In diesem Zeitpunkt verbrennt der Draht spontan unter Entwicklung von beträchtlicher Wärme, die schätzungsweise über 2000° C beträgt. Dies führt zur Zerstörung des Drahtes und zum Zerschmelzen seiner metallischen Anteile.

Was im Augenblick der Reaktion tatsächlich passiert, läßt sich theoretisch nicht voll erklären. Man kann annehmen, daß Palladium und Platin bei ihrer Legierung mit Aluminium oder Magnesium beträchtliche Wärmemengen zur Bildung der Legierung freisetzen. Es ist auch möglich, daß das Platin oder Palladium Anteile an absorbierten Sauerstoff enthalten, der durch Verbindung mit dem Aluminium oder Magnesium im Augenblick des Miteinanderverschmelzens Wärme entwickelt. Die Reaktion ist jedenfalls nicht von der Gegenwart atmosphärischen ίο Sauerstoffs abhängig, da sie auch im wesentlichen in gleicher Weise in einer Wasserstoffatmosphäre abläuft.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Thermische Sicherung, dadurch gekennzeichnet,

daß 80 bis 20 Volumteile eines metallischen Werkstoffes mit 20 bis 80 Volumteilen eines anderen metallischen Werkstoffes in innigem Kontakt sind und der erste Werkstoff zu mindestens 95 Gewichtsprozent aus Palladium oder Platin und der zweite Werkstoff zu mindestens 95 Gewichtsprozent aus Aluminium oder Magnesium besteht.

2. Sicherung nach.Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Werkstoff einen Aktivierungszuschlag von 1 bis 5 Gewichtsprozent zur Änderung seiner physikalischen und elektrischen Eigenschaften hat.

3. Sicherung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktivierungszuschlag Ruthenium oder Magnesium ist.

4. Sicherung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Werkstoff als dünnwandiger Zylinder und der andere Werkstoff als fester Kern im Zylinder und im wesentlichen von gleicher Ausdehnung wie der Zylinder ausgebildet ist.

5. Sicherung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Hülle aus Palladium oder Platin und der Kern aus Aluminium oder Magnesium besteht.

4.0 6. Sicherung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstoffe eng übereinanderliegend angeordnet sind.

7. Sicherung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei ihrer Herstellung in an sich bekannter Weise ein fester Kern in eine rohrförmige Hülle eingeführt und zu einer Einheit verbunden wird, indem die zusammengesetzte Einheit einmal oder mehrmals einem Ziehverfahren zur Verringerung ihres Außendurchmessers und innigen Verbindung von Hülle und Kern und dann einer Wärmebehandlung bis zu 370° C unterworfen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen