DE2156059C3 - Elektrischer Schmelzleiter - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schmelzleiter mit Abschnitten von unterschiedlicher Querschnittsfläche.

Bei der Unterbrechung hoher Ströme durch eine strombegrenzende Sicherung entsteht eine Überspannung. Der plötzliche Anstieg dieser Überspannung muß so klein wie möglich gehalten werden, indem den gegenseitigen Beziehungen zwischen dieser Überspan-

nung einerseits und dem Zündpotential eines Stromableiters, der Durchbruchsspannung eines Transformators oder eines Isolators in einer Übertragungsleitung und der Spannungsfestigkeit eines Elektromotors andererseits Rechnung getragen wird, um die Überspannung mit den isolierenden Eigenschaften dieser verschiedenen Verbraucher in Übereinstimmung zu bringen.

Bisher ist es für die Unterdrückung dieser Überspannung übliche Praxis, eine strombegrenzende Sicherung zu verwenden, deren Schmelzleiter Abschnitte aufweist, die im Querschnitt unregelmäßig sind. Diese im Querschnitt unregelmäßigen Abschnitte des Schmelzleiters werden durch dessen Aufteilung in Maschen, oder, wie es aus der GB-PS 8 96 996 bekannt ist, durch die Ausbildung von dreieckförmigen oder kreisbogenförmigen Ausnehmungen oder Löchern im Schmelzleiter erzeugt. Auch die Überführung eines Metallbleches in ein Metallnetz mittels Lochung oder durch regelmäßige Querschnittsverringerungen an einem linearen Schmelzleiter mittels Hämmer oder Walzen ist bekannt

to (US-PS 15 79 596 und 31 48 257).

Eine solche strombegrenzende Sicherung kann zwar den plötzlichen Ansueg der Überspannung in gewissem Umfange verhindern, sie weist jedoch noch eine Reihe schwerer Mangel auf. Zum einen ist sie technisch

⁽'5 schwierig und nur nut einer Mehrzahl von Arbeitsgängen für die Fertigung der Schmelzleiter herzustellen. Des weiteren besteht die Gefahr eines Bruches des Schmelzleiters heim Aufwickeln auf einen isolierenden

Kern an den im Querschnitt verringerten Abschnitten. Für die Herstellung von Schmelzleitern, die ein gelochtes Metallblech oder ein im Querschnitt verändertem lineares Bauelement enthalten, ist die Verwendung einer Preßform erforderlich, die eine sorgfältige und genaue Bearbeitung erfahren hat.

Beim Aufwickeln eines üblichen Schmelzleiters auf einen isolierenden Kern macht es auch Mühe, dessen beide Enden in Schraubverbindung mit den an den Enden des isolierenden Kerns sitzenden Innenelektroden zu bringen. Auch kann eine strombegrenzende Sicherung üblicher Bauart zwar einen hohen Strom zuverlässig unterbrechen, jedoch in einzelnen Fällen einen niedrigen Strom nach dem Schmelzen des Schmelzleiters nicht vollständig verhindern. ,₅

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Schmelzleiter mit Abschnitten von unterschiedlicher Querschnittsfläche anzugeben, der bei guter Überspannungsunterdrückung in zuverlässiger Unterbrechung kleiner Ströme nach Schmelzen des Schmelzleiters extrem einfach in Aufbau und Herstellung ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schmelzleiter aus mehreren Einzelleitern runden Querschnitts besteht, die zusammengedreht und nachfolgend preßgewalzt sind.

Es sind zwar schon verschiedentlich Schmelzsicherungen vorgeschlagen worden, deren Schmelzleiter aus mehreren Einzeldrähten besteht, die, wie die DT-PS 6 87 672 zeigt, auch zusammengedreht sein können. Alle diese Sicherungen haben aber einen konstanten Schmelzleiterquerschnitt und weisen nicht die Vorzüge auf, wie sie bereits den Sicherungen nach der erwähnten GB-PS 8 96 996 eigen sind. Obwohl aus Drähten aufgebaute Schmelzsicherungen in großer Zahl bekannt sind, wurde bisher nicht erkannt, daß und wie die Vorzüge der einfachen Herstellbarkeit derartiger Sicherungen mit den Vorzügen im Belriebsverhalten von solchen Sicherungen kombiniert werden können, bei denen der Schmelzleiter Abschnitte unterschiedlieher Querschnittsfläche aufweist.

Der erfindungsgemäß ausgebildete Schmelzleiter läßt sich in der Weise herstellen, daß zwei oder mehr Einzeldrähte zusammengedreht und anschließend einem Walzenspalt zugeführt werden. Dabei kann der Walzenspalt in seiner Höhe während des Durcnleitcns des Schmelzleiters unverändert bleiben, so daß sich eine gleichförmige Preßwalzung ergibt, d. h. der Schmelzleiter über seine gesamte Länge eine konstante Höhe aufweist. Es ist aber auch möglich, den Walzenspalt während des Durchleitens des Schmelzleiters zu verändern, beispielsweise ihn nach den Enden des Schmelzleiters zu zu verringern oder ihn im Mittenbereich des Schmelzleiters konstant zu lassen.

In jedem Falle ergibt sich an denjenigen Stellen, an denen die Einzelleiter übereinanderliegend dem Walzendruck ausgesetzt sind, aufgrund der größeren Materialhöhe an diesen Stellen ein höherer Preßdruck als an den Stellen, an denen die Einzelleiter nebeneinanderliegend dem Wal/.cndruck ausgesetzt sind. An den (.0 übereinanderliegenden Stellen erfährt das Leitermaterial eine intensivere Pressung in Dickenrichlung und in Längsrichtung als an den anderen Stellen. Die Folge davon ist, daß der Gesamtquersehniti der Einzelleiter an denjenigen Stellen, an denen sie dem Preßdruck t>s übereinanderliegend ausgesetzt waren, kleiner ist als an denjenigen Stellen, an denen sie nebeneinanderliegeiul /IfV-Ii PreUdnick ausgesetzt waren. Ks ergeben sich auf

diese Weise auch bei gleichbleibendem Walzenspalt, d. h. bei gleichförmiger Walzung, dennoch Abschnitte unterschiedlichen Querschnitts im Schmelzleiter. Es ist somit möglich, aus einem an sich »homogenen« Materia!, als welches zwei miteinander verdrehte Einzeldrahte aufgefaßt werden können, mittels eines gleichförmig, d. h. ohne Einwirkung äußerer Einflußgrößen ablaufenden Vorganges einen Schmelzleiter herzustellen, der Abschnitte unterschiedlichen Querschnitts aufweist, wie es erwünscht ist.

Der erfindungsgemäß ausgebildete Schmelzleiter läßt sich ohne weiteres spiralig auf einen isolierenden Kern aufwickeln, ohne daß die Gefahr besteht, daß er an den im Querschnitt verringerten Abschnitten bricht, und er erweist sich von ausgezeichneter Qualität und stabil im Betrieb. Der erfindungsgemäß ausgebildete Schmelzleiter verhindert zuverlässig einen plötzlichen Anstieg der Überspannung bei seinem Schmelzen und unterbricht nach seinem Schmelzen zuverlässig auch kleine Ströme. Er läßt eine zuverlässige Anzeige seiner Unterbrechung nach außen zu. Außerdem können die Enden des Schmelzleiters beim Anbau in eine Sicherung in einfacher und zuverlässiger Weise mit Innen- und Außenelektroden der Sicherung verbunden werden. Soweit in einer solchen Sicherung ein Abschnitt des Schmelzleiters mit einer Manschette aus Polytetrafluorethylen umgeben ist, besteht keine Gefahr, daß diese Manschette durch im Schmelzleiter entstehende Wärme beschädigt wird.

Die Anzahl der in einem erfindungsgemäß ausgebildeten Schmelzleiter vereinigten Schmelzdrähte ist an sich innerhalb weiter Grenzen beliebig wählbar, jedoch ist aus Fertigungsgründen die Zahl 2 bevorzugt.

Die Preßwalzung der zusammengedrehten Schmelzdrähte kann in Ausgestaltung der Erfindung in verschiedener Weise erfolgen, so können die Schmelzdrähte in ihrem Zentralbereich gleichförmig preßgewalzt werden, sie können aber auch in ihrem Zentralbereich am stärksten und nach ihren Enden /u in kontinuierlich abnehmendem Maße preßgewalzt werden. Außerdem können die zusammengedrehten Schmelzdrähte in ihrer Mitte und an beiden Enden am wenigsten und nach den Mitten der beiden so entstehenden Hälften zu kontinuierlich zunehmend stärker preßgewalzt werden. Schließlich können die zusammengedrehten Schmelzdrähte auch über ihre gesamte Länge hinweg gleichförmig preßgewalzi werden.

Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß ein Tcilstück des Schmelzleiters aus einer Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt besteht und daß dieses Teilstück mit Abstand von einer Manschette aus Polytetrafluorethylen umgeben ist. Als Legierungen mit niedrigem Schmelzpunkt kommen dabei insbesondere Gold-Silicum- Legierungen, Silber-Zinn-Legierungen oder Silber-Blci-Legierungen in Betracht, wobei GoId-Silicium-Legicrungen besonders bevorzugt sind.

Die Maßnahme, ein Teilstück eines Schmelzleiters aus einer Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt herzustellen, gehört, wie das DT Gbm 19 45 641 zeigt, zum Stand der Technik. Das gleiche gilt auch für die Verwendung von den Schmelzleiter umgehenden l.ötsioffen. die bei Kinwirkung des Lichtbogens elektmnegam e Gase abgeben (DT-AS I 2 8^r> MO).

Eine erl'indiingsgemaß ausgebildete Hochspannungssicherung zur Strombegrenzung enthalt mindestens einen Schmelzleiter in ei imdungsgcmaßci- Ausbildung, der in an sieh bekannter Weise (/. B. DT-PS 4 iM')·))

mit vorgegebener Steigung spiralig auf einem isolierenden Kern aufgewickelt ist, der mit Abstand und unter Einfügung einer Lichtbogen löschenden Füllung von einem Isolierrohr umgeben ist, das an beiden Enden durch je eine Außenelektrode mit einer zentralen Öffnung in der Stirnseite abgeschlossen ist, und an beiden Enden über je eine Innenclektrode, die an einem Ende einen Rand für die Befestigung am isolierenden Kern und am anderen Ende mehrere durch die zentrale öffnung der Außenelektroden hindurchführbare und auf die äußere Stirnfläche der Außenelektroden radial umlegbare Zungen aufweist, elektrisch mit der entsprechenden Außenelektrode verbunden ist.

Die Anzahl der in einer solchen Hochspannungssicherung verwendeten Schmelzleiter in crfindungsgcmäßer Ausführung ist an sich relativ weitgehend beliebig wählbar, jedoch ist die Zahl 2 für diese Schmelzleiter bevorzugt.

In Ausbildung der Erfindung kann der isolierende Kern der Hochspannungssicherung rund um seine Außenseite mit mit Abstand voneinander und parallel zur Kernachse verlaufenden Rippen verschen sein (/.. B. DT-PS 9 36 459). Außerdem kann der Rand der Innenelcktrodcn durch mehrere Schlitze mindestens teilweise in einzelne Zungen aufgeteilt sein. Eine günstige Ausbildung des isolierenden Kerns besteht in dessen hohler Ausführung, wobei die Form eines Hohlzylindcrs für den isolierenden Kern bevorzugt ist.

Auf der äußci cn Stirnseite der einen Außenelektrode kann unter Zwischenlage einer Spiralfeder ein Inclikatorclement angeordnet sein, das durch die zentrale Öffnung in dieser Außenelektrode hindurch mit einem linde eines Widerstandsdrahtes verbunden ist, dessen anderes Ende durch den hohlen isolierenden Kern hindurchgeführi und mit der /weiten Außenelektrode verbunden ist. Dabei kann dieser Widerstandsdraht bevorzugt einen gewendellen Mittelabschnitt und gerade Endabschnitte aufweisen.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele veranschaulicht, die ihre Vorteile erkennbar werden lassen; dabei zeigen in der Zeichnung:

Fig. 1 eine auscinandergezogene und perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäß ausgebildeten I hochspannungssicherung ohne die Lichtbogen löschende Füllung,

F ig. 2 eine perspektivische und teilweise aufgebrochene Darstellung einer Außenelektrode für die Hochspannungssicherung von I'ig. Ι,ςΙίυ den Blick aiii clic zugehörige Inncnclcktroclc und zwei Schmelzleiter freigibt,

Γ i g. 3 und 4 teilweise aufgebrochene Seitenansichten einer crfindungsgemilß ausgebildeten Hochspannungssicherung vor bzw, nach Unterbrechung der zugehörigen Schmelzleiter,

Fig.5a eine vergrößerte und teilweise aufgebrochene Vorderansicht auf eine erste Ausführungsform für einen crfindiingsgcmiiß ausgebildeten Schmelzleiter,

Fig,Sb bis 5cl Schnitte durch den Schmelzleiter von l^;ig.5u lungs der Schnittlinien l-l, H-Il bzw. Ill-Ill,

Fig.5c eine vergrößerte und vereinfachte Darstellung des Abschnitts des Schmelzleiter von Fig.5u im Bereich der Schnittlinie lll-lll in Fig. 5a,

Fig.6n eine vergrößerte und teilweise aufgebrochene Vorderansicht auf eine weitere Ausführtingsform '.'ines crfindiingsgcmiiß ausgebildeten Schmelzleiter,

Fig.6b bis 6cl Schiiille durch den Schmelzleiter von F" ig. 6a entlang der Schnittlinien IV-IV, V-V bzw. Vl-Vl, I ι g. 7a eine vergrößerte und teilweise aufgebrochene Vorderansicht auf eine dritte Ausführungsform für einen erfindungsgemäß ausgebildeten Schmelzleiter,
Fig. 7b bis 7f Schnitte durch den Schmelzleiter von Fig. 7a entlang der Schnittlinien VU-VIl, VIII-VHI, IX-IX. X-X bzw. Xl-Xl,

Fig. 8a bis 8c graphische Darstellungen für die Veranschaulichung experimentiellcr Ergebnisse für einen erfindungsgemaß ausgebildeten Schmelzleiter im

ίο Vergleich zu üblichen Schmelzleitern,

Fig. 9 eine perspektivische und auseinandergezogenc Darstellung der wesentlichen Teile einer erfindungsgemaß ausgebildeten strombegrenzenden Sicherung, in der ein Teil des Schmelzleiter mit einer Manschette aus Polytetrafluorethylen abgedeckt ist, und

Fig. 10 eine schematisch gehaltene Teilansicht für eine Kombination aus einem erfindungsgemäß ausgebildeten Schmelzleiter und einer Manschette aus Polytctrafluoräthylen.

Die dargestellte Hochspannungssicherung enthält einen länglichen und hohl ausgebildeten isolierenden Kern t, der an seiner Außenfläche mit mehreren Rippen 2 verschen ist, die parallel zur Längsachse des Kerns 1 verlaufen. Die Rippen 2 weisen an den beiden Endabsehniticn 2;) des Kerns 1 jeweils eine geringere I lohe auf, und an diesen Endabschnitten 2n ist jeweils eine becherförmige Innenclektrode 3 auf dem Kern 1 befestigt. Die Inncnclektroden 3 weisen an ihrem unleren bzw. oberen Rand 4 mehrere Zungen 5 auf, die jeweils durch Schlitze 6 voneinander getrennt sind. An ihren oberen Flachseiten sind die Innenelektroden 3 jeweils mit einem kleinen zylindrischen Abschnitt 7 versehen, der koaxial zum unteren bzw. oberen Rand 4 verläuft und mehrere Zungen 8 aufweist, die jeweils durch Schlit/e 9 voneinander getrennt sind

Mit den innenelektiOden 3 ist jeweils eine ebenfalls becherförmig ausgebildete Außenelektrode 10 verbunden, die an ihrer äußeren Stirnseite 11 eine ringförmige Findrückung 12 aufweist und in ihrem Zentrum eine zentrale öffnung 13 besitzt, durch die der zylindrische Abschnitt 7 der zugehöligen Innenelekiiode 3 hiiulinchgefiihrl weiden kann.

Außen ist der isolierende Kern I mit Abstand von einem dazu konzentrischen Isolierrohr 14 aus Kunstharz, Porzellan, Cilas, Faserstoff. Papier od. dgl umgeben, das an beiden Enden in eine der Außenelektroden 10 eingeschoben und damit verbunden ist.

Eine zwischen der Außenseite des isolierenden Kerns 1 und der Innenseite des Isolierrohici. 14 entstehende Kammer ist mit einer Lichtbogen löschenden Füllung 15 gefüllt, die beispielsweise aus Quarzsand, Mugnesiti od, dgl. bestehen kann.

Auf den isolierenden Kern 1 ist mindestens eir Schmelzleiter 16 aus Silber oder einem anderer geeigneten Material, wie Kupfer, mit vorzugsweise vorgegebener Steigung spirnlig aufgewickelt. In Fig. I sind zwei solche Schmelzleiter 16 der Übersichtlichkeil der Darstellung halber spiralig und mit Abstund um der isolierenden Kern 1 herumgeführt dargestellt, in dci Praxis dagegen sind diese Schmelzleiter 16 dicht auf der isolierenden Kern 1 aufgewickelt und stehen ii Berührung mit dessen Rippen 2, Beide Enden dci Schmelzleiter 16 werden zunüehsl durch die Zungen ! am unteren bzw, oberen Rand 4 der Innenelcktrodcn 2 festgelegt und sodann durch die Zungen 8 an dct zylindrischen Abschnitten 7 der Inncnclektroden ; fixiert und gesichert.
Dabei kann eine von einem Schmelzleiter K

umgebene Zunge 5 leicht nach innen gebogen werden, wie dies in Fig. 1 und 2 veranschaulicht ist, um eine Lösung des Schmelzleiters 16 von dieser Zunge 5 zu verhindern.

Der hohle isolierende Kern 1 besitzt in seinem Zentrum eine Bohrung la, die als Führung für einen Widerstandsdraht 17 dient. Der Widerstandsdraht 17 besteht vorzugsweise aus rostfreiem Stahl, aus Titan oder einem anderen geeigneten Widerstandsmaterial, das einen hohen spezifischen Widerstand und eine hohe Zugfestigkeit aufweist. Der Widerstandsdraht 17 ist an einem Ende durch die Innenelektrode 3 hindurch mit der Außenelektrode 10 in der gleichen Weise wie der Schmelzleiter 16 verbunden, der an diese Innenelektrode 3 und Außenelektrode 10 angeschlossen ist. Das freie Ende des Widerstandsdrahts 17 ist mit einem Indikatorelement 18 verbunden, das beispielsweise halbkugelig ausgebildet und vorzugsweise gefärbt ist, um eine deutliche Anzeige und Unterscheidung zu erreichen.

Der Widerstandsdraht 17 besitzt einen gewendelten Mittelabschnitt 19, der an einem Ende über ein Verbindungsstück 20 und ein gerades zugfestes Drahtstück 21 mit dem Indikatorelement 18 verbunden ist. Das Drahtstück 21 ist an der Stelle seines Durchganges durch die Innenelektrodc 3 und die Außenelektrode 10 zur Wärmeisolierung von einem Rohr 22 aus einem wärmcisolicrcnden Material, wie Porzellan, Glas od. dgl., umgeben. Das Rohr 22 dient also der thermischen Isolierung der Innenelektrode 3 und der Außenelektrode 10 gegenüber dem zugfesien Drahtstück 21, das zum Schmelzen kommen kann, wenn der Schmelzleiter 16 unterbrochen wird.

Die Zungen 8 der Innenclektroden 3 weiden umgelegt und in die ringförmigen Eindrückungen 12 der entsprechenden Außenelektroden 10 eingebracht. Zwischen dem lndikatorelemcnt 18 und den umgelegten Zungen 8 ist eine Spiralfeder 23 angeordnet, die das Indikatorelcment 18 gegen den Zug des gewendelten Mittelstückes 19 des Widerstandsdrahtes 17 nach außen drückt, so daß das Indikatorelement 18 nach Unterbrechung des Schmelzleiter* 16 die in F i g. 4 gezeigte Lage iinnimmt.

Die Federkraft der Spiralfeder 23 muß also etwas geringer sein als die des gewendeilen Miltclabschnitts 19 des Widcrsiandsdrahtes 17. Wenn eine Anzeige für die Unterbrechung des Schmelzleiter·, lh nach außen nicht erforderlich ist, kann das liulikalorelement 18 wegbleiben, und in diesem Falle ist es auch nicht erforderlich, den isolierenden Kern 1 hohl auszuführen und den Widerstandsdraht 17 vorzusehen.

Nach Einführen des zylindrischen Abschnitts 7 der Inncnelektroclen 3 in die zentrale öffnung 13 der Außenelektroden 10 werden die Zungen 8 radial nnch außen umgelegt, wie dies in Fig.2 dargestellt ist. und anschließend bevorzugt mittels Lötung an der ringförmigen Eindrückung 12 festgelegt. Damit ist ein zuverlässiger elektrischer Kontakt zwischen dem Schmelzleiter 16 einerseits und der Inncnclcktrode 3 und der Außenelektrode 10 andererseits geschaffen.

Als Vorsorge für eine zuverlässige Unterbrechung auch eines kleinen Fchlstromes kann der Schmelzleiter 16 etwa in seiner Mitte einen Abschnitt 23 aus einer Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt enthalten, um den dann eine Manschette 24 aus PolytetrafluorUthylcn hcrumgelcgt ist, wie dies in Fig. IO veranschaulicht Ist. Die Legierung für den Abschnitt 25 kann eine ims der Gruppe der Üold-Siliciunv, Silber-Zinn- und Silber-Blei-Legierungen sein, die mit dem Metall der Schmelzleiter 16 Legierungen bilden. Die Manschette 24 kann etwa 50 mm lang und etwa in der Mitte des Schmelzleiters 16 angeordnet sein, wie dies in Fig.9 veranschaulicht ist. Dies bedeutet jedoch keinerlei Einschränkung für die Lage des Abschnitts 25 und der Manschette 24 längs des Schmelzleiter 16. In Fig.9 sind der Darstellung halber der Schmelzleiter 16 und die Manschette 24 getrennt vom isolierenden Kern 1 dargestellt, in der Praxis sind sie jedoch eng um die

ίο Rippen 2 des isolierenden Kerns 1 herumgeführt.

Wie bereits betont, zeichnet sich die erfindungsgemäß ausgebildete strombegrenzende Sicherung im Vergleich zu den bisher bekannten Sicherungen dieser Art durch eine extreme Leichtigkeit für den Einbau ihres Schmelzleiters aus.

Bei Auftreten eines Kurzschlusses zwischen den Netzphasen, einer Überlastung oder anderer Defekte bringt der den Schmelzleiter 16 durchfließende Überstrom den Schmelzleiter 16 zum Schmelzen, und unmittelbar danach geraten der Widerstandsdraht 17, sein gewendelter Mittelabschnitt 19 und das zugfeste Drahtstück 21 im isolierenden Kern 1 unter Überspannung und schmelzen augenblicklich ebenfalls. In diesem Falle entsteht die Stromwärme im gesamten Widcrstandsdraht 17 einschließlich seines Mittelstücks 19 und im zugfcsten Drahtstück 21, so daß der Widerstandsdraht 17 an verschiedenen Punkten gleichzeitig wcgschmilzt. Dabei erleichtert das wärmeisolierende Rohr 22 rund um das zugfeste Drahtstück 21 dieses Wcgschmelzcn des Widerstandsdrahics 17 in zuverlässiger und sicherer Weise.

Damit wird das Indikatorelcment 18 freigegeben und springt aus der Außenelektrode 10 unter der Einwiikung der Federkraft der Spiralfeder 23 nach außen und

.VS zeigt damit die Unterbrechung des Schmelzleiter 16 an. Die Erfindung führt also zu einer vollständig geschlossenen strombegrenzenden Sicherung, bei der eine Unterbrechung des Schmelzleiter 16 zuverlässig nach außen angezeigt wird.

4" Für die Beschreibung des erfmdungsgemülJen Schmelzleiter 16 selbst wird nun auf die Darstellungen in den Fig. ^r>a bis 5e, ba bis IhI und 7a bis 7f Bezug genommen; die dort dargestellten Schmelzleiter 16 bestehen lediglich der einfacheren Darstellung halber

4.S jeweils aus zwei Schmel/ilnlhten, jedoch bedeutet dies keinerlei Einschränkung für den Bereich der Erfindung. Für die I lerstcllung des in I·' i g. 5a bis V dargestellten orfitulungspiMiiilll ausgebildeten Schmelzleiter* 16 ist ein Schincl/draht mit kreisrundem Querschnitt verwen

.so clct, der in seiner Mitte gefaltet ist, so dall zwei gleiche Schmelzdrahlabschnittc entstehen, Statt dessen könnten naHirgomllß aber auch zwei getrennte Schmclzdrlllv te von entsprechendem Querschnitt verwendet werden. Die beiden Schmclzdrahtabschnittc oder Schmelz drähte werden zu einem tauförmigen Gebilde zusanv mengedreht, und dieses wird dann beispielsweise mittel! einer exzentrischen Walze einer Preßwalzung in dei Weise unterzogen, daß der höchste PrcQdruck in mittleren Teil der Schmelzdrlthtc ausgeübt und tute!

(>o beiden Enden zu kontinuierlich abgesenkt wird, so dal jeweils an den linden der SchmclzdrHhtc odc Schniclzdrahtabschnittc der niedrigste Preßdruck odc überhaupt kein Preßdruck zur Einwirkung kommt. Dii Schnittdarstcllungen in Fig.Sb, 5c und 3d zeigen dci

^ft5 Endzustand der Schmelzdrahte an den Enden de Schmelzleiter 16, in einem Zwischenabschnlu ml mittlerem Prcßdrtick und in der Mitte mit dem höehstci Preßdruck. F i g. 5c veranschaulicht die Überschneldun

gen C der Schmelzdrähte im mittleren Teil des Schmelzleiters 16 nahe der Schnittlinie III-III in Fi g. 5a, wo die Schmelzdrähte mit dem höchsten Preßdruck gewalzt werden. Im mittleren Teil des Schmelzleiters 16 sind bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5a bis 5e die Schmelzdrähte also so stark gewalzt, daß sie beide die Form einer dünnen Platte bzw. eines dünnen Bandes annehmen. Das Ausmaß des Preßdruckes, dem die beiden Schmelzdrähte ausgesetzt sind, nimmt von der Mitte nach den Enden des Sicherungselementes hin kontinuierlich ab, so daß die Schmelzdrähte an den Enden des Schmelzleiters 16 lediglich zusammengedreht sind, ohne daß sie einem Walzpreßdruck ausgesetzt sind. Der Abschnitt der Überschneidung C, wo sich die beiden Schmelzdrähte in der in Fig. 5e veranschaulichten Weise überkreuzen, ist also um die Hälfte weniger dick als der ursprüngliche, nicht gewalzte Schnielzdrahl und ist auch geringer in der Breite W als der gewalzte Abschnitt P eines Schmelzdrahtes mit dem Ergebnis, daß die Querschnittsfläche und die Wärmekapazität der Überschneidungsabschnitte C kleiner werden als die der gewalzten Abschnitte P. Diese Tendenz nimmt nach den Enden der Schmelzdrähte hin allmählich ab.

In Fig.8a bis 8c sind die Ergebnisse von epxcrimentiellen Untersuchungen festgehalten, die mit einem erfindiingsgcmäß ausgebildeten Schmelzleiter (A), mit einem üblichen Schmelzleiter in Ausbildung als gezogener Draht oder Platte (B) und mit einem üblichen Schmelzleiter mit einer Anzahl von unstetig entlang seiner Achse verteilt angeordneten Querschnitisverringcrungen (C) angestellt wurden. Dabei sind die Stromkrcisbedingiingcn so gewählt, daß die angelegte Spannung 7 kV beträgt und der vorgesehene Unterbrcchungsstrom in Abwesenheit der strombegrenzenden Sicherung durch eine Phasenleitung fließt. Dabei ergeben sich für <lcn erfindiingsgcmäß ausgebildeten Schmelzleiter (A) eine Überspannung von I¹UkV, finden üblichen Schmelzleiter in der Ausbildung (Ii) eine Überspannung von 39,8 kV und für den üblichen Schmelzleiter in der Ausbildung (O eine Überspannung von 28,8 kV.

Diese Werte und die Darstellungen in l-'ig. 8» bis 8c /eigen, daß alle üblichen Schmelzleiter einen plötzlichiMi Anstieg der Überspannung nicht verhindern können, wiihrend der crl'iiulungsgemäß ausgebildete Schmelzleiter eine Unterdrückung eines plötzlichen Anstiegs der Überspannung in zuverlässiger Weise gewährleistet.

I'm /weites Ausfühi'iingslieispiel für einen erfindungv gemttU ausgebildeten Schmelzleiter 16 ist in Pig.fin bis bd veranschaulicht. Auch dieser Schmelzleiter 16 besteht wieder aus einem Schmelzdruht von kreisrundem Querschnitt, der millig gefaltet ist, so ditß zwei Schmelzdriihtiibschnittc entstehen, an deren Stelle naturgemäß mich zwei getrennte Sehmelzdrilhic verwendet werden könnten. Die beiden Schmelzdrllhte oder Schmelzdrnhtubsehnitte werden wieder zu einem Seil zusammengedreht und anschließend in der Weise gewnl/.l, dull die Schmelzdrllhtc Huf dem größeren Teil ihrer Hinge einem Im wesentlichen gleichen midieren Preßdruck unterliegen und nur an ihren beiden linden praktisch keinem Preßdruck ausgesetzt sind. Das Ausmtiß der Pressung des Schmelzleiter« als Onnz.es wird also nicht kontinuierlich gelindert, Die Vorgänge des Zusnmmenclrehons und Prcllwalzcns führen damit zu einer unstetigen Änderung im Querschnitt des Schmelzleiter 16. Die Querschnitte aller übcrsehnc!· dungsabsehhittc C zwischen den beiden Schmclz.drllhten entsprechend der Darstellung in Fig.5e sind also verschieden von den Querschnitten der übrigen Schmelzdrahtabschnitte, wodurch sich eine Unterdrükkung eines plötzlichen Anstiegs der Überspannung in der gleichen Weise ergibt wie für den oben behandelten Schmelzleiter (A)in erfindungsgemäßer Ausführung.

In Fig. 7a bis 7f ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäß ausgebildeten Schmelzleiter dargestellt. Auch in diesem Fall besteht das Ausgangsmaterial für die Herstellung des Schmelzleiters 16 aus einem Schmelzdraht mit kreisrundem Querschnitt, der in seiner Mitte gefaltet wird, statt dessen könnten aber auch wieder zwei getrennte Schmelzdrähte verwendet werden. Die beiden Schmelzdrähte oder Schmelzdrahtabschnitte werden zu einem Tau zusammengedreht und sodann in der Weise einer Preßwalzung unterzogen, daß der Mittelabschnitt im Bereich der Schnittlinie Xl-Xl in Fig. 7a und die beiden Enden des Schmelzleiters 16 praktisch keinem Preßdruck ausgesetzt sind, während die Mitten der beiden so entstehenden Schmelzleiterhälften im Bereich der Schnittlinie 1X-1X in F i g. 7a mit dem höchsten Preßdruck zu dünnen Bändern gewalzt werden und die zwischen den am stärksten gewalzten Abschnitten in den Hälfienmittcn und den ungcwalzten Abschnitten in der Mitte und an den Enden des Schmelzleiters 16 liegenden Abschnitte bei den Schnittlinien X-X und VHl-VIIl in Fig. 7a mit mittlerem Preßdruck gewalzt werden. Die sich so ergebenden Drahtquerschnitte sind in den Schnittdarstellungen von F i g, 7b bis 7f veranschaulicht, wobei die kreisrunden Querschnitte von Fig. 7b und 7f das ungewalztc Ende des Schmelzleiters 16 im Bereich der Schnittlinie VII-VII in Fig. 7a bzw. die ungewalzte Mitte des Sicherungselementes 16 im Bereich der Schnittlinie Xl-Xl in F i g. 7a wiedergeben. Jede Seite des Millelabschnittes der lläliten des Schmelzleiter 16 unterliegt also einem kontinuierlich variierenden Wal/druck und wird damit zu flachen Abschnitten gewalzt, die sich im Querschnitt voneinander unterscheiden. Die Ausbildung des Lichtbogens beim Schmelzen des so entstehenden Sehmelzleiters ist im wesentlichen die gleiche wie bei dem oben behandelten Schmelzleiter (A)

Der aus zwei zusammengedrehten Schmelzdrahtahschnitten oder Schmelzdriihicn bestehende Schmelzleiter kann zu einem Hand von gleichförmigem Querschnitt gewalzt werden, l'.in crfindungsgcmiiß ausgebildeter Schmelzleiter, der sich besonders für die Unterbrechung niedriger Ströme als wirksam orweisi und iu Fig.V) und U) veranschaulicht ist, arbeitet ir folgender Weise.

^ Wenn der minimale Strom für das Schmelzen dci Sicherung, el. h. der minimale Schmelzstrom durch der Schmelzleiter 16 fließt, beginnt der Abschnitt 25 iiui nicdrigschmelz.ender Legierung zu schmelzen, wobc sä ein leicht schmelzender Spalt entsteht und dazwischct ein Liehtbogensirom fließt. Die so entstehende Liehtbo gencnergic bringt den Abschnitt 25 aus nicdrigschmcl •/.endor Legierung zum Schmelzen, Die durch dei Lichtbogeneffekt erzeugte Wtlrme IHIJt das Polytetrn fliiorllthylcn der rund um den Abschnitt 25 attgcordne ten Manschette 24 Gase abgeben, die den Lichtbogen Ii zuverlässiger Weise löschen. Die Lichtbogen löschend Wirkung von Polytetrufluorllthylen dürfte nuf dei elcktroncgativcn Charakter des Vluorgttscs zurüekzu "5 führen sein, das bei der Zersetzung von Polytctrtiflu orltthylen als Hauplbestandirjil entsteht.

piß Manschette 24 aus Polytctrafluorllthylcn dien wie bereits dargelegt, zur Verb'esserunu des Untcrbrc

chungsverhaltens von strombegrenzenden Hochspannungssicherungen gegenüber niedrigen Strömen.

Die Manschette 24 aus Polytetrafluorethylen, die rund um einen Abschnitt des Schmelzleiter 16 aus Silber oder einem anderen geeigneten Material, wie Kupfer, mit Abstand herumgelegt ist, wird durch den Temperaturanstieg beschädigt, der bei normalem Stromfluß durc^ cien Schmelzleiter 16 auftritt, mit dem Ergebnis, daß unter Umständen die Lichtbogen löschende Wirkung der Manschette 24 beim Schmelzen des Schmelzleiter 16 so weit abnimmt, daß eine Stromunterbrechung unmöglich wird. Zur Vermeidung dieses Nachteils ist der Abschnitt 25 aus niedrigschmelzendcr Legierung in die Mitte des Schmclzleiters 16 eingefügt und wird die Manschette 24 symmetrisch zu dem Abschnitt 25 angeordnet. Die Anordnung des Abschnitts 25 aus niedrigschmelzendcr Legierung innerhalb der Manschette 24 aus Polytetrafluorethylen ermöglicht es, eine Beschädigung der Manschette 24 zu verhindern, und beugt daher einer Verminderung der Lichtbogen löschenden Wirkung der Manschette 24 aus Polytetrafluorethylen beim Schmelzen des Schmelzleiter 16 vor, so deß auch ein niedriger Fehlsirom zuverlässig unterbrochen wird.

Die erfindungsgemäß ausgebildete I lochspannungssicherung ist, wie bereits oben erwähnt, in der Lage, eine wirksame Uberspannungsbeschränkung und eine zuverlässige Unterbrechung von Fehlersirömen mit einer gelingen Menge an Lichtbogen löschender Füllung zu erreichen, wodurch sich (.las Gewicht und das Volumen der Sicherung auf weniger als die Hälfte der entsprechenden Werte für vergleichbare Sicherungen in

ίο üblichen Ausführungen reduzieren.

Außerdem läßt sich mit Hilfe der Manschette 24 aus Polyletrafliiroäthylen und der Einfügung eines Abschnitts 25 aus niedrigschmelz.ender Legierung der Nachteil der üblichen Sicherungen, daß diese einen

is niedrigen Fehlerstrom nicht zuverlässig unterbrechen, vermeiden. Im Ergebnis hat die Erfindung also den zusätzlichen Vorteil, daß sich eine zuverlässige Unterbrechung über den gesamten Bereich von Fehlcrströmen erzielen läßt. Die erfindiingsgemaß ausgebildete Sicherung läßt sich daher auf zahlreichen technischer Gebieten in siromaufnehmcnde Anlagen und enden Einrichtungen einbauen.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (16)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Schmelzleiter mit Abschnitten von unterschiedlicher Querschnittsfläche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzleiter (16) aus mehreren Einzelleitern runden Querschnitts besteht, die zusammengedreht und nachfolgend preßgewalzt sind.

2. Elektrischer Schmelzleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammengedrehten Schmelzdrähte in ihrem Zentralbereich gleichförmig preßgewalzt sind (F i g. 6a bis 6d).

3. Elektrischer Schmelzleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammengedrehten Schmelzdrähte in ihrem Z^ntralbereich am stärksten und nach ihren Enden zu in kontinuierlich abnehmendem Maße preßgewalzt sind (Fig. 5a bis 5e).

4. Elektrischer Schmelzleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammengedrehten Schmelzdrähte in ihrer Mitte und an beiden Enden am wenigstens und nach den Mitten der beiden so entstehenden Hälften zu kontinuierlich zunehmend stärker preßgewalzt sind (F i g. 7a bis 7f).

5. Elektrischer Schmelzleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammengedrehten Schmelzdrähte über ihre gesamte Länge hinweg gleichförmig preßgewalzt sind.

6. Elektrischer Schmelzleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Teilstück (25) aus einer Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt enthält, das mit Abstand von einer Manschette (24) aus Polytetrafluoräthylen umgeben ist.

7. Elektrischer Schmelzleiter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt als Bestandteile mindestens Gold und Silicium, Silber und Zinn oder Silber und Blei enthält.

8. Elektrischer Schmelzleiter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt eine Gold-Silicium-Legierung ist.

9. Hochspannungssicherung zur Strombegrenzung mit mindestens einem Schmelzleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzleiter (16) mit vorgegebener Steigung spiralig auf einen isolierenden Kern (1) aufgewickelt ist, der mit Abstand und unter Einfügung einer Lichtbogen löschenden Füllung (15) mit einem Isolierrohr (14) umgeben ist, das an beiden Enden durch je eine Außenelektrode (10) mit einer zentralen öffnung (13) in der Stirnseite (11) abgeschlossen ist, und an beiden Enden über je eine lnnenelektrode (3), die an einem Ende einen Rand (4) für die Befestigung am isolierenden Kern (1) und am anderen Ende mehrere durch die zentrale öffnung (13) der Außenelektroden (10) hindurchführbare und auf die äußere Stirnfläche der Außenelektroden radial umlegbare Zungen (8) aufweist, elektrisch mit der entsprechenden Außenelektrode (10) verbunden ist

K). Hochspannungssicherung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei Schmelzleiter (16) enthält.

II. Hochspannungssicherung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der isolierende Kern (1) rund um seine Außenseite mit mit Abstand voneinander und parallel zur Kernachse verlaufenden Rippen (2) versehen ist.

12. Hochspannungssicherung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der

Rand (4) der Innenelektroden (3) durch mehrere Schlitze (6) mindestens teilweise in einzelne Zungen (5) aufgeteilt ist. .

13. Hochspannungssicherung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der

ίο isolierende Kern (I) hohl ausgebildet ist.

14. Hochspannungssicherung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß' der isolierende Kern (1) ein Hohlzylinder ist.

15. Hochspannungssicherung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß auf der äußeren Stirnseite der einen Außenelektrode (3) unter Zwischenlage einer Spiralfeder (23) ein Indikatorelemeiil (18) angeordnet ist, das durch die zentrale öffnung (13) in dieser Außenelektrode (3) hindurch mit einem Ende eines Widerstandsdrahtes (17) verbunden ist, dessen anderes Ende durch den hohlen isolierenden Kern (1) hindurchgeführt und mit der zweiten Außenelektrode (3) verbunden ist.

16. Hochspannungssicherung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandsdrahl

(17) einen gevvendelten Mittelabschnitt (19) und gerade Endabschnitte aufweist.