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Elektrische Sicherungsvorrichtung mit einem vom Hauptstrom nicht durchflossenen
Schmelzkörper Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Sicherungsvorrichtung
mit einer Feder, die nach dem Ansprechen der Sicherung Stromkreise durch Kontakte
oder Kontaktfedersätze schaltet. Derartige Sicherungen sind als Schmelzsicherungen,
Bimetallsicherungen und elektromagnetisch auslösbare Sicherungen bekannt. Insbesondere
ist auch eine derartige Sicherung bekanntgeworden, die einen vom Hauptstrom nicht
durchflossenen Schmelzkörper unter Zugspannung hält, der nach seiner durch einen
Heizleiter bei Überstrom mittels Stromwärme verursachten Durchtrennung Kontakte
freigibt, die durch Federkraft betätigt werden. Würde man diese Sicherungsvorrichtung
in der Fernmeldetechnik benutzen, so würde zur Betätigung der Kontaktfedersätze
nur ein Bruchteil des Hauptstromes zur Verfügung stehen, der zu gering wäre, um
ohne besonderen Aufwand sowohl räumlicher als auch finanzieller Art das sichere
Anspringen der Vorrichtung zu gewährleisten. Da außerdem bei dieser bekannten Sicherungsvorrichtung
der Schmelzkörper ein Metalldraht ist, müßte dieser infolge seines hohen Schmelzpunktes
bei den nur sehr kleinen zur Verfügung stehenden Stromstärken außerordentlich dünn
sein. Seine hohe Wärmeleitfähigkeit kann außerdem die Genauigkeit des Ansprechens
der Sicherungsvorrichtung in unerwünschter Weise beeinflussen. Im übrigen ist bei
dieser bekannten Sicherungsvorrichtung der Schmelzdraht ein Einzeldraht, der nach
dem Ansprechen jedesmal wieder einzeln ersetzt werden muß. Dies ist auch bei anderen
bekannten Sicherungsvorrichtungen ähnlicher Art erforderlich. Um das Ansprechen
der Sicherungen und das Schalten der Kontakte mit der für die Praxis verlangten
Genauigkeit zu gewährleisten, ist also ein verhältnismäßig großer technischer Aufwand
erforderlich der die Herstellung der Sicherungen verhältnismäßig teuer macht.
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Demgegenüber bezieht sich die Erfindung auf eine elektrische Sicherungsvorrichtung,
die mit möglichst wenigen und möglichst einfachen Bauteilen arbeitet und dennoch
eine absolute Zuverlässigkeit in der Auslösung der Sicherungsvorrichtung und danach
in der Herstellung der erneuten Arbeitsbereitschaft der Sicherung gewährleistet.
Gemäß der Erfindung dient für Fernmeldegeräte als Schmelzkörper ein Isolierstreifen
in Form eines Fadens, Bandes oder Röhrchens, der einen im Hauptstromkreis als Heizleiter
unter Zugspannung liegenden Teil berührt und von einer Vorratsrolle durch eine Vorschubeinrichtung
direkt in die vorgesehene Stellung eingeführt wird. Der Isolierstreifen kann z.
B. aus Glas oder Kunststoff bestehen. Man kennt Sicherungen, bei denen der Hauptstromkreis
einen Schmelzdraht durchfließt, nach dessen Durchschmelzen eine Federspannung frei
wird, welche die Betätigung von Kontaktfedersätzen bewirkt. Bei diesen Sicherungen
muß die Federspannung kleiner sein als die Zerreißspannung des Schmelzdrahtes bei
erhöhter Temperatur, weil sonst die Sicherung bereits unterhalb der abzusichernden
Stromstärke ansprechen würde. Durch diese Abhängigkeit der Feder von der Stromstärke
ist der Federspannung für jede Stromstärke eine obere Grenze gesetzt, welche häufig
nicht ausreicht, um die Kontaktfedern oder gar Kontaktfedersätze nach dem Ansprechen
der Sicherung unter Ausschaltung von Übergangswiderständen zuverlässig genug zu
betätigen.
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Bei der erfindungsgemäßen Sicherungsvorrichtung ist dagegen die Stärke
des unter Zugspannung stehenden Schmelzkörpers unabhängig von der Ansprech-Stromstärke
der Sicherung, so daß es möglich ist, sowohl die Ansprechstromstärke als auch den
Kontaktdruck der Kontakte bzw. Kontaktfedersätze unabhängig voneinander in beliebigen
Grenzen zu variieren. Außerdem können die räumlichen Dimensionen der Sicherungsvorrichtung
geringer sein als bei bekannten Sicherungsvorrichtungen vergleichbarer Leistung.
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Da der unter Zugspannung gehaltene Schmelz= körper von einem Leitungsstück
des Hauptstromkreises direkt berührt und gegebenenfalls aus seiner durch die Spannung
der Feder gestreckten Lage gedrückt wird, entsteht eine ganz besonders innige Berührung
zwischen dem betreffenden Leitungsstück
des Hauptstromkreises und
dem unter Zugspannung stehenden Schmelzkörper, wodurch gewährleistet ist, daß die
Sicherungsvorrichtung bei einer bestimmten Temperatur des berührenden Leitungsstückes
unverzüglich anspricht. Die Ansprechtemperatur und die Ansprechzeit kann man durch
die Art des unter Spannung gehaltenen Schmelzkörpers variieren, indem man für den
Schmelzkörper unterschiedliche Materialien wählt, wie z. B. Seidenfäden, Kunststofffäden,
Textilfäden od. dgl. Außerdem kann die Ansprechtemperatur des Schmelzkörpers in
bekannter Weise durch das Material und den Querschnitt des Leitungsstückes des Hauptstromkreises
variiert werden, welches mit dem unter Zugspannung gehaltenen _ Schmelzkörper in
direkter Berührung steht. Eine besonders innige Berührung kann man dadurch erzielen,
daß ein Leitungsstück des Hauptstromkreises um den unter Zugspannung gehaltenen
Schmelzkörper herumgewickelt ist.
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Zur Erzeugung der Zugspannung kann eine an sich bekannte Blattfeder
dienen, an der gegebenenfalls ein im Hauptstromkreis liegender Kontakt befestigt
ist. Dadurch wird die schnellste Unterbrechung des Hauptstromkreises erzielt, die
unabhängig von der Betätigung etwa noch vorhandener Kontaktfedersätze ist.
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Die Vorschubeinrichtung kann mit einer verschiebbaren Klemme arbeiten,
welche den Isolierstreifen ergreift. Dabei kann die Vorschubeinrichtung als unter
dem Druck von Federn stehendes Hebelsystem ausgebildet sein. Ferner kann ein Betätigungsorgan,
z. B. ein unter dem Druck einer Feder stehender Druckknopf, für die Vorschubrichtung
mit einem -anderen Betätigungsorgan, z. B. einem Arm, verbunden sein, der gegebenenfalls
über Zwischenelemente die Feder für den Isolierstreifen spannt.
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Der Isolierstreifen kann durchgehend mit dazwischenliegenden Raststellen
zum Einhängen in die Feder und in das Gegenlager ausgebildet sein.
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Der im Hauptstromkreis liegende Heizleiter kann leicht auswechselbar
angeordnet sein. Er kann starr oder beweglich mit Isolierstücken und/oder Verbindungselementen
zusammenarbeiten, durch welche Kontakte des Hauptstromkreises und gegebenenfalls
Kontakte anderer Stromkreise betätigt werden. Der im Hauptstromkreis liegende Heizleiter
kann auch verschiebbar oder schwenkbar angeordnet sein und gegebenenfalls in Arbeitsstellung
unter der Wirkung einer Feder gegen den Isolierstreifen drücken.
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In den Figuren sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
dargestellt und nachstehend beschrieben, ohne daß die Erfindung jedoch auf diese
Ausführungsformen beschränkt sein soll.
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F i g. 1 zeigt das Prinzip der erfindungsgemäßen Sicherungsvorrichtung,
F i g. 2 eine Ausführungsform, bei der sich der Hauptstromkreis in einem Röhrchen,
z. B. einem Glasröhrchen, mit dem unter Zugspannung stehenden Element kreuzt; F
i g. 3 stellt ein Sicherungselement gemäß der Erfindung aufgeschnitten von der Breitseite
dar, F i g. 4 die Sicht auf F i g. 3 in Richtung des Pfeiles A, F i g. 5 ein auswechselbares
Leitungsstück des Hauptstromkreises in der der F i g. 4 entsprechenden Draufsicht,
F i g. 6 in Richtung des Pfeiles B der F i g. 5; und F i g. 7 zeigt einen Teil eines
z. B. aus Kunststoff bestehenden Fadens oder Röhrchens mit dazwischenliegenden Knoten;
F i g. 8 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Vorratsrolle des unter
Zugspannung zu haltenden Elementes in Arbeitsstellung, F i g. 9 nach erfolgter Auslösung
der Sicherung und F i g. 10 während der Rückführung in die ursprüngliche Arbeitsstellung.
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Durch die erfindungsgemäße Sicherungsvorrichtung soll der Hauptstromkreis
1-2-3-4-5 gesichert werden, und gleichzeitig soll ein Kontaktfedersatz 6 beim Ansprechen
der Sicherung betätigt werden. Der Hauptstromkreis kann durch Kontakte 7 und 8 unterbrochen
werden, von denen der Kontakt 8 in bekannter Weise auf einer Blattfeder 9 befestigt
ist. In ihrer Arbeitsstellung wird die Blattfeder 9 durch das Element 10 gehalten,
was entweder aus Metall oder aus nichtleitendem Material, vorzugsweise aus Kunststoff,
bestehen kann. Die Querschnittsform des Elementes 10 kann die eines runden oder
unrunden Fadens, eines Bandes oder auch eines dünnen Röhrchens sein. An den beiden
Enden ist das Element 10 mit Rastungen 11 und 12 versehen. Die Rastung 11 ist in
ein am Gehäuse 13 der Sicherung festes Lager 14 und die Rastung 12 in eine Kerbe
der Blattfeder 9 derart eingehängt, daß die beiden im Hauptstromkreis liegenden
Kontakte 7 und 8 sich zur Kontaktgebung fest genug berühren.
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An der Stelle 15 steht der Teil 2-3 des Hauptstromkreises in inniger
Berührung mit dem Element 10.Der Teil 2-3 des Hauptstromkreises ist hinsichtlich
seiner Materialbeschaffenheit und seines Querschnitts so eingerichtet, daß er bei
Auftreten eines überstromes im Hauptstromkreis eine Temperatur annimmt, die ausreicht,
um das unter Zugspannung stehende Element 10 entweder so zu erweichen, däß es unter
dem Zug der Feder 9 zerreißt oder durchschmilzt. Wird z. B. für das Element 10 ein
Kunststoffaden verwendet, so kann dieser je nach der Art des Kunststoffes bereits
bei Temperaturen unter 100 oder auch kurz über 100° C durchschmelzen. Sobald das
Element 10 an der Stelle 15 zerstört ist, wird die Kraft der Feder 9 frei, öffnet
mittels der Kontakte 7-uncL8-den Hauptstromkreis und betätigt gleichzeitig den Kontaktfedersatz
6 über das Verbindungsstück 16.
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Die Federkraft der Feder 9 ist dabei vollständig unabhängig von der
Überstromstärke des Hauptstromkreises, so daß auch bei sehr geringer Stromstärke
und damit sehr geringer überstromstärke des Hauptstromkreises eine große Anzahl
von Kontaktfedersätzen mittels einer sehr starken Feder 9 geschaltet werden kann.
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Dieses Prinzip kehrt bei den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen
wieder.
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Bei der Anordnung nach F i g. 2 befindet sich in einem mit Kontakthülsen
17 und 18 versehenen Isolierröhrchen 19 das unter der Zugspannung der Feder 20 gehaltene
Element 21. An der Stelle 22 wird dieses innig berührt von dem Teil 23 des Hauptstromkreises,
mit dem dieses Element durch die Kontakthülsen 17 und 18 verbunden werden kann.
Sobald der überstrom in dem Hauptstromkreis auftritt, reißt das Element 21 an der
Stelle 22 auseinander und gibt die Kraft der Feder 20 frei, welche die hier nicht
gezeichneten Kontaktfedersätze betätigt.
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In F i g. 3 bis 7 ist eine andere. Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Sicherungsvorrichtung mit einigen Einzelteilen gezeichnet. Der Hauptstromkreis
verläuft
durch die Teile 24-25-26-27-28-29-30-31. Der Teil 26 ist in F i g. 5 und 6 nochmals
gesondert gezeichnet. Er ist beiderseits eines geschlitzten Isolierstückes 32 befestigt,
und die beiden Teile sind durch das Leitungsstück 33 des Hauptstromkreises miteinander
verbunden. Der Teil 31 ist in bekannter Weise als Blattfeder ausgebildet
und wird durch das Element 34 unter Zugspannung gehalten, welches mittels eines
Knotens 35 einerseits in das Gehäuse 36 und mittels eines anderen Knotens 37 andererseits
in die geschlitzte Blattfeder 31 eingehängt ist und diese derart unter Spannung
hält. Die Bewegung der Blattfeder ist durch die beiden Anschläge 38 und 39 begrenzt.
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Sobald in der Sicherungsvorrichtung der auslösende überstrom auftritt,
schmilzt oder verbrennt er das in den Schlitz 40 eingehängte, unter Zugspannung
stehende Element 34 an dieser Stelle. Das Element ist hier, um eine möglichst innige
Berührung zu erwirken, straff, sogar mit einer kleinen Biegung, an dem Leitungsstück
33 abgestützt. Nach der Zerstörung des Elementes 34 schwingt die Feder 31 entsprechend
ihrer Spannung in die Lage 41, wobei sie den Kontaktfedersatz 42 betätigt. Das Gehäuse
36 kann mit einem sich erweiternden Schlitz 43 versehen sein, um das unter Zugspannung
zu haltende Element mit seinem Knoten 37 dort einführen zu können.
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Bei den Ausführungsformen nach F i g. 8 bis 10 wird das unter Zugspannung
zu haltende Element 44 von einer Vorratsrolle 45 abgerollt. Es wird durch einen
Kanal 46 des Gehäuses 47 bis zu der Stelle geführt, wo sich im Gehäuse eine Öffnung
48 befindet. An der Innenseite des Elementes 44 ist im Gehäuse der Leitungsteil
49 des Hauptstromkreises 50-51-52-
53-54-55 etwa rechtwinkelig zur
Bewegungsrichtung des Elementes 44 verschiebbar. über Zwischenglieder 56 wird durch
die Feder 57 dieser Leitungsteil 49 gegen das Element 44 gedrückt, so daß das Element
44 infolge seiner Klemmung an den Öffnungen 48 an dieser Stelle unter einer Zugspannung
steht.
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Entsteht im Hauptstromkreis ein überstrom, so wird das Element 44
an der Stelle 48 zerstört und bewegt sich unter dem Druck der Feder 57 durch die
Öffnung 48 hindurch, wie aus F i g. 9 ersichtlich ist. Gleichzeitig bewegen sich
die zwischen der Feder 57 und dem Leitungsteil 49 liegenden Zwischenteile in Richtung
des Federdruckes, insbesondere das Isolierstück 58, welches die beiden im Hauptstromkreis
liegenden Kontakte 51 und 52 voneinander trennt und gleichzeitig über das Zwischenstück
59 den Kontaktfedersatz 60 betätigt.
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Um die Sicherung wieder in Arbeitsstellung zu bringen, drückt man
entgegen der Kraft der Feder 61 auf den Druckknopf 62. Der mit dem Druckknopf verbundene
Arm 63 drückt dabei entgegen der Kraft der Feder 57 das Isolierstück 64 in die aus
F i g. 10 ersichtliche Stellung. Durch die Kraft der Feder 57 gelangt nach Loslassen
des Druckknopfes 62 die Kontaktanordnung in die Anfangsstellung der F i g. B.
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Gleichzeitig mit der Betätigung des Druckknopfes wird durch den Arm
63 ein Hebelsystem 65, 66 und 67 entgegen der Kraft der Federn 68 und 69 betätigt,
durch welches das unter Zugspannung zu haltende Element 44 an der Stelle 70 angegriffen
und vorgeschoben wird, wie es aus dem Vergleich der F i g. 9 und 10 ersichtlich
ist. Als Angriffspunkte für den Vorschub können die Knoten 35 und 37 (F i g. 3)
des Elementes 44 dienen. Die Sicherungsvorrichtung befindet sich nun wieder in ihrer
Ausgangsstellung und kann von neuem in Funktion treten.
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Die erfindungsgemäße Sicherungsvorrichtung ist nicht nur aus dem Grund
besonders vorteilhaft, weil sie in der Herstellung sehr einfach ist und nur wenige
bewegliche Teile enthält, sondern auch deshalb, weil die bei jedem Ansprechen der
Sicherung zerstörten Teile, nämlich die unter Zugspannung stehenden Elemente 10,
34 und 44, praktisch fast überhaupt nichts kosten und sehr leicht auswechselbar
sind. Die Sicherung vereinigt also alle erwünschten Vorteile in sich, nämlich die
Einfachheit und Billigkeit in der Herstellung sowie die Einfachheit und Billigkeit
im Betrieb.