DE1438053C3 - Niederspannungs-Hochleistungs-Sicherung mit einer den Schmelzleiter und das Einbettungsmaterial umgebenden Kunststoffhülle als Sicherungsgehäuse und auf ein Verfahren zur Herstellung dieser Sicherungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Niederspannungs-Hochleistungs-Sicherung mit einem aus Kunststoff gegossenen Sicherungskörper und auf ein Verfahren zur Herstellung dieser Sicherungen. Bei der Fertigung solcher Sicherungen wird zunächst der Schmelzleiter mit dem Einbettungsmaterial, vorzugsweise mit Bindemittel versehenem Sand, umhüllt. Das Einbettungsmaterial bildet nach dem Umhüllen einen formbeständigen Körper. Dieser Körper mit dem eingebetteten Schmelzleiter und den daran angebrachten Kontaktstücken wird dann in eine Gießform eingelegt und mit Kunststoff umgössen. Als Material für die Kunststoffumhüllung wird dabei vorzugsweise blasen- und rißfrei aushärtendes Gießharz verwendet, das zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften und aus wirtschaftlichen Gründen mit Füllstoffen versetzt sein kann. In die Kunststoffumhüllung sind an den Stirnseiten zusätzliche mit Griffhaken für die Handhabung der Sicherung versehene Metallstücke eingebettet. (Sonderdruck aus der »ETZ«, 82. Jahrgang, Nr. 4 vom 13. Februar 1961, »Konstruktion von Niederspannungs-Hochleistungs-Sicherungen unter Verwendung von Gießharzen« und Prospekt »Niederspannungs-Hochleistungs-Sicherungen EPOMAT 61 der Firma Fritz Drescher, Rheydt, Spezialfabrik für Elektrizitätswerks bedarf.)

Nach diesem Verfahren hergestellte Sicherungen weisen verschiedene Nachteile auf. Insbesondere werden durch das zur Herstellung eines formbeständigen Körpers erforderliche Bindemittel die Eigenschaften des als Löschmittel dienenden Einbettungsmaterials negativ beeinflußt. Einmal werden die Poren des Einbettungsmaterials durch das Bindemittel teilweise verschlossen, und zum anderen ist ein nachträgliches Verdichten des Einbettungsmaterials, beispielsweise mit Hilfe eines Rüttelverfahrens, nicht möglich. Außerdem verschlechtern die durch das Vergasen des Bindemittels entstehenden Kanäle die Löschwirkung. Die Verdichtung des Einbettungsmaterials hat sich aber als außerordentlich wichtig für die elektrischen Eigenschaften der Sicherung, insbesondere das Abschaltvermögen, herausgestellt. Die Verwendung eines flüssigen Einbettungsmaterials, beispielsweise öl, ist bei diesem bekannten Verfahren überhaupt nicht möglich.

Aufgabe der Erfindung ist, eine Niederspannungs-Hochleistungs-Sicherung mit einer den Schmelzleiter und das Einbettungsmaterial umgebenden Kunststoffhülle als Sicherungsgehäuse zu schaffen, bei der das Einbettungsmaterial nachträglich in das Sicherungsgehäuse einfüllbar ist und darin verdichtet werden kann, wobei das Einbettungsmaterial sandförmig oder flüssig sein kann.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei einer Niederspannungs-Hochleistungs-Sicherung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch eine vorgefertigte, teilbare wärmebeständige Innenhülle, welche die innere Formbegrenzung für die Kunststoffhülle bildet und diese gegen den oder die Schmelzleiter und das Einbettungsmaterial abschirmt.

Die Innenhülle bildet auf diese Weise einen inneren Hohlraum um den Schmelzleiter, der noch nachträglich auf die übliche und bewährte Weise durch eine öffnung mit dem Einbettungsmaterial gefüllt werden kann. Ein Verdichten des Einbettungsmaterials ist dabei leicht möglich, so daß die günstigen Eigenschaften der allgemein üblichen Sicherungen mit Keramikkörper erhalten bleiben. Die Einfüllung des Sandes bzw. eines anderen Einbettungsmaterials kann durch eine enge öffnung in der inneren Hülle erfolgen, in die während des Gießens der äußeren Kunststoffhülle ein Schieber eingeführt wird, der nach dem Aushärten des Kunststoffes wieder herausgezogen wird, so daß auch die äußere

Hülle dann eine entsprechende öffnung aufweist. Andererseits kann die Innenhülle auch ein nach außen durch die äußere Hülle führendes Röhrchen aufweisen, durch das das Einbettungsmaterial eingefüllt werden kann. Nach dem Verdichten des Einbettungsmaterials wird die öffnung bzw. das Röhrchen auf die übliche Weise verschlossen.

Nach einer weiteren Empfehlung der Erfindung besteht die Innenhülle aus einem verkohlungsfesten Material. Dafür kommt insbesondere keramisches Material oder Glas in Frage und auch verzunderungsfeste und hochwärmebeständige Kunststoffe oder entsprechende natürliche Werkstoffe wie Asbest und Glimmer. Diese Ausbildung der Innenhülle verhindert es, daß das Einbettungsmaterial in direktem Kontakt mit der äußeren Kunststoffhülle steht. Insbesondere bei hoher Wärmebeanspruchung der Sicherungen, beispielsweise bei Unterbringung der Sicherungen in einem schlecht gelüfteten Schaltschrank, kann die Innenwand der Kunststoffhülle durch die vom Einbettungsmaterial abgeleitete Stromwärme des Schmelzleiters chemische Veränderungen zeigen, die die elektrischen und mechanischen Eigenschaften des Kunststoffes ungünstig beeinflussen. Im ungünstigsten Fall oder auch beim Ansprechen der Sicherung kann sich durch Verkohlung eine leitende Schicht an der Innenwand bilden, die das einwandfreie Arbeiten der Sicherung in Frage stellt. Erschwerend kommt hinzu, daß die Innenwand der äußeren Kunststoffhülle durch das direkte Umgießen des formbeständigen Körpers aus dem Einbettungsmaterial sehr stark zerklüftet und aufgerauht ist. Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung ist dagegen mit solchen Beeinträchtigungen nicht zu rechnen, da die verkohlungsfeste Innenhülle die äußere Kunststoffhülle abschirmt und auch beim Ansprechen der Sicherung gegen die Einwirkungen eines auftretenden Lichtbogens wirksam schützt. Darüber hinaus weist die vorgeformte Innenhülle glatte Flächen auf.

Dank der Teilbarkeit der Innenhülle wird die Herstellung der Sicherung wesentlich vereinfacht werden. Beispielsweise kann die Innenhülle durch eine Längs- oder Querunterteilung aus zwei Schalen bestehen.

Da Gießharz beim Aushärten auch dann noch sehr stark schrumpft, wenn es mit Füllmaterialien versetzt ist, besteht die Gefahr, daß eine aus keramischem oder ähnlichem, nicht elastischem Material bestehende Innenhülle gesprengt wird. Für diesen Fall empfiehlt die Erfindung, daß die Innenhülle aus dünnwandigem Material besteht und mit Sollbruchstellen versehen ist. Beim Aushärten des äußeren Kunststoffmantels reißt die Innenhülle dann an diesen vorbestimmten Stellen, die so verteilt werden können, daß die entstehenden Bruchstücke weiterhin an der Kunststoffhülle anhaften und sich keine Beeinträchtigung der Abschirmwirkung ergibt.

Ein weiterer Nachteil der vorbekannten Sicherungen ergibt sich daraus, daß die metallischen Kontaktstücke direkt in die Kunststoffumhüllung eingebettet sind. Durch die Schrumpfung des Gießharzes beim Aushärten und den gegenüber dem Leitmaterial wesentlich größeren Ausdehnungskoeffizienten entstehen Risse im Kunststoff, die vorwiegend von den Kanten des Leiters durch die auftretende Kerbwirkung ausgehen. Zur Vermeidung solcher Risse, die im Laufe der Zeit durch die wechselnde Wärmebeanspruchung bei unterschiedlicher Belastung der Sicherung zu ihrer Zerstörung führen können, empfiehlt die Erfindung, daß in den Sicherungskörper zwei die beiden Kontaktstücke der Sicherung dicht umschließende Einlagen aus elastischem Kunststoff eingebettet sind, die eine Berührung zwischen der äußeren .Kunststoffhülle und den Kontaktstücken verhindern. Die Einlagen können dank ihrer Elastizität auftretende Spannungen aufnehmen und verhindern so das Entstehen von Spannungsrissen. In besonders vorteilhafter Weise können erfindungsgemäß die Einlagen als Stirnplatten ausgebildet sein, die eine kragenförmige Ausstülpung zur Aufnahme des Kontaktstückes aufweisen und mit einem Ende aus dem Sicherungskörper herausragen oder über ihn vorstehen, wobei diese Enden mit Gritfhaken für die Handhabung der Sicherung mittels einer Griffzange versehen sind.

Zur Erkennung des Betriebszustandes der Sicherung ist in üblicher Weise ein Kenndraht vorgesehen, der beispielsweise durch eine Längsbohrung des Kunststoffkörpers oder auch durch das Einbettungsmaterial führen kann und entweder in der Mitte des Sicherungskörpers oder an den Stirnflächen mit einem Schauzeichen versehen ist.

Zur Herstellung von Sicherungen ist bereits vorgeschlagen worden, die stromführenden Teile in ihrer gegenseitigen Lage zu fixieren und anschließend mit dem Sicherungskörper zu versehen (DT-PS 11 67 427). Diese schrittweise Fertigung läßt sich auch bei Sicherungen nach der Erfindung verwirklichen, und zwar in besonders vorteilhafter Weise dadurch, daß die Fixierung der stromführenden Teile durch die Innenhülle erfolgt und anschließend ein einheitlicher, die Außenhülle bildender Kunststoffmantel aufgebracht wird. — Dabei kann die Innenhülle vor der Aufbringung der Außenhülle mit Löschsand gefüllt werden. — Es ist aber auch möglich, die Innenhülle erst nach dem Aufbringen der Außenhülle mit Löschsand zu füllen, derart, daß in der Innenhülle und in der Außenhülle eine durchgehende, nachträglich verschließbare öffnung verbleibt, die nach dem Füllen der Innenhülle zugeschmolzen wird.

Die Fig.l und 2 der Zeichnung zeigen ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Niederspannungs-Hochleistungs-Sicherung im teilweisen Quer- und Längsschnitt.

Die innere Hülle 1 besteht aus keramischem Material oder Glas und ist in Längsrichtung geteilt. Die beiden Schalen sind zur Aufnahme der Kontaktmesser 2 mit entsprechenden Ausnehmungen an den Stirnflächen versehen. Außerdem weist die untere Schale eine öffnung 3 zur Einfüllung des Einbettungsmaterials 4 für den SchmelzleiterS auf. Die Kontaktmesser 2 sind durch Stirnplatten 6 aus einem elastischen Kunststoff geführt, die nach außen weisende Ausstülpungen 7 aufweisen. Das obere Ende der Stirnplatten 6 ist in der üblichen Weise als Griffhaken 8 ausgebildet, um die Handhabung der Sicherung mit Hilfe einer Isoliergriffzange zu ermöglichen.

Die äußere Hülle 9 wird in einer geeigneten Form aufgebracht, die die beiden Schalen der inneren Hülle 1 mit den eingesetzten Kontaktmessern 2 und den Stirnplatten 6 in geeigneter Weise aufnimmt. Als Material für das Gießen der äußeren Hülle 9 dient vorzugsweise ein irreversibel und blasenfrei aushärtendes Gießharz, das mit einem geeigneten Füllstoff, beispielsweise Quarzmehl, versetzt ist. Vor dem Umgießen wird in die öffnung 3 ein entsprechender Schieber eingeführt, der ein Eindringen des Gießharzes in den Hohlraum der inneren Hülle verhindert. Nach dem Aushärten wird der Schieber entfernt, so daß die

äußere Hülle einen mit der öffnung 3 fluchtenden Kanal

10 aufweist. Durch diesen Kanal kann das Einbettungsmaterial 4 für den Schmelzleiter 5 eingefüllt werden. Als Einbettungsmaterial wird vorzugsweise Sand verwendet, der, wie allgemein üblich, mit Hilfe eines Schüttelvorgangs möglichst stark verdichtet wird. Danach wird die Einfüllöffnung mit Hilfe eines Stopfens

11 verschlossen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Niederspannungs-Hochleistungs-Sicherung mit einer den Schmelzleiter und das Einbettungsmaterial umgebenden Kunststoffhülle als Sicherungsgehäuse, gekennzeichnet durch eine vorgefertigte, teilbare, wärmebeständige Innenhülle (t), welche die innere Formbegrenzung für die Kunststoffhülle (9) bildet und diese gegen den oder die Schmelzleiter (5) und das Einbettungsmaterial (4) abschirmt.

2. Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenhülle (1) aus verkohlungsfestem Material besteht.

3. Sicherung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenhülle (1) aus dünnwandigem keramischem Material oder Glas besteht oder aus verzunderungsfestem hochwärmebeständigem Kunststoff.

4. Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenhülle (1) längs und/oder quer unterteilt ist.

5. Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenhülle (1) Sollbruchstellen aufweist.

6. Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenhülle (1) ein nach außen durch die äußere Kunststoffhülle (9) führendes Röhrchen aufweist, durch das das Einbettungsmaterial (4) eingefüllt werden kann.

7. Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in das Sicherungsgehäuse zwei die beiden Kontaktstücke (2) der Sicherung dicht umschließende Einlagen (6,7) aus elastischem Kunststoff eingebettet sind, die eine Berührung zwischen der äußeren Kunststoffhülle (9) und den Kontaktstücken (2) verhindern.

8. Sicherung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagen Bestandteile (7) von Stirnplatten (6) bilden, die mit Griffhaken (8) für die Handhabung der Sicherung mit einer Griffzange versehen sind.

9. Verfahren zur Herstellung von Sicherungen, bei dem stromführende Teile in ihrer gegenseitigen Lage fixiert und anschließend mit dem Sicherungsgehäuse versehen werden, für Sicherungen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierung der stromführenden Teile (2,5) durch die Innenhülle (1) erfolgt und anschließend eine einheitliche Kunststoffaußenhülle (9) aufgebracht wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenhülle (1) vor der Aufbringung der Außenhülle (9) mit Löschsand gefüllt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenhülle (1) erst nach dem Aufbringen der Außenhülle (9) mit Löschsand gefüllt wird, derart, daß in der Innenhülle (1) und in der Außenhülle (9) eine durchgehende, nachträglich verschließbare öffnung (3, 10) verbleibt, die nach dem Füllen der Innenhülle zugeschmolzen wird.