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Vorrichtung zur Herstellung von Hochspannun£ssicherungen ohne Isolationstragkern
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Herstellung von Hochspannungssicherungen
ohne Tragkernkreuz mit schmelzbaren Elementen, welche platte, perforierte Bänder
und/oder runde Drähte sein können.
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ei herkömmlichen Hochspannungssicherungen sind die schmelzbaren Elemente
an einem Kreuz oder sternförmigen Kern angeordnet, so daß das Material, womit die
Sicherung ausgefüllt wird, die schmelzbaren Elemente umhüllt. Es wäre ideal, wenn
diese Elemente ohne Tragkern und selbsttragend wären, d.h. beispielsweise Axialspiralen,
aber die Natur des Materials und die Form der schmelzbaren, nicht selbsttragenden
Elemente verhindern gewöhnlich die Realisierung dieser Lösung.
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'theoretisch nimmt man an, daß der Vorteil der Sicherung ohne Tragkreuz
groß ist, da dann der ganze Innenraum der Sicherung für die Lichtbogenlöschung genützt
werden kann. In Laboratorien ist es in mehreren Ländern gelungen, zu Lösungen bei
Hochspannungssicherungen zu kommen, die ohne sternförmigen Tragkern auskommen, aber
alle Versuche, die Erzeugung
solcher Sicherungen zu industrialisieren,
waren erfolglos, vor allem wegen des Problems der nur unzuverlässig möglichen Montage
und der Schwierigkeit, die Drahteinteilung innerhalb der Patronen zu kontrollieren.
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Der Erfindung liegt damit'als Aufgabe die Schaffung einer Vorrichtung
zugrunde, mit deren Hilfe die Erzeugung von Hochspannungssicherungen ohne Tragkern
in industriellem Maßstab und guter Qualität möglich wird.
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Die Erfindung ist bei einer Vorrichtung zur Herstellung von Hochspannungssicherungen
ohne Kreuzkernträger mit flachen perforierten und/oder gegebenenfalls runden schmelzbaren
Elementen gekennzeichnet durch ein Gestell mit Transportvorrichtung und einem Gleitbalken,
an welchem ein parallel angeordnetes Podest mit einem Trichter gehaltert ist, an
dessen Ende sein Rohr aus netzartigem Material angeschlossen ist, ein weiteres Podest
als Haltebühne für einen Vibrator mit einer Anschlußvorrichtung, ein drittes Podest,
an dessen einem Ende ein Hebel befestigt ist, der mit Löchern zur Höheneinstellung
des Podest versehen ist, und an dessen anderem Ende eine Muffe eingelassen ist,
die das Netzrohr hält und von einer zur Veränderung des Außendurchmessers dienenden
Röhre durchsetzt ist, ein viertes Podest als Haltebühne fUr einen Elektromotor mit
zugeordneten Reibungsgetriebe, das über eine Welle mit gezahntem Ende und ein axial
aus- und einrückbares Zahnrad eine Spindel antreibt, die an beiden Enden mit Gewinde
versehen ist, wobei am einen Ende ein Links- und am anderen Ende ein Rechtsgewinde
vorhanden ist und wobei der Vibrator und der Elektromotor über eine Verteilerdose
durch Tastschalter auf verschiedene Betriebszustände schaltbar sind. Im Verlaufe
von zahlreichen Leistungaprüfungen an Hochspannungssicherungen, die auf der erfindungsgemäßen
Vorrichtung hergestellt wurden, ergab
sich, daß die oben angesprochenen
ideellen Voraussetzungen hinsichtlich der Unterbrechungen der Schaltleistung auch
bei einer Massenfertigung solcher Sicherungen erreicht werden können, während die
Uberspannungsfrage durch Zugaben von Mischungen aus verschiedenen Quarzsandgranulaten
gelöst wurde.
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Die schmelzbaren Elemente der Hochspannungssicherungen können runden
Querschnitt aufweisen, in Form einer Drahtspirale oder als plattenförmiger Querschnitt
aus Lamellen ausgebildet sein. Abhängig von der Auswahl der schmelzbaren Elemente
sind zwei Vorrichtungskonstruktionen zur Herstellung von Hochspannungssicherungen
ohne Tragkern gemäß der Erfindung hergestellt und erprobt worden, und zwar eine
im wesentlichen der Figur 1 entsprechende Vorrichtung, bei der als schmelzbares
Element ein perforiertes Band eingesetzt wird, während bei der zweiten Ausführungsform
nach Figur 2 als schmelzbares Element ein Draht verwendet wird.
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Da sich mit noch gut verarbeitbarem Draht die Absicherung größerer
Ampereleistungen und größerer Kräfte nicht besonders günstig lösen läßt und mit
Rücksicht darauf, daß sich das Problem der Überspannung durch Veränderung des Runddrahtdurchmessers
nicht beeinflussen läßt, kann als zu bevorzugende Eonstruktion die Vorrichtung zur
Herstellung von Hochspannungssicherungen nach der Erfindung angesehen werden, bei
der als schmelzbare Elemente Lamellen mit entsprechenden Perforierungen eingesetzt
werden.
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Zur Ausbildung der Spiralform bei den schmelzbaren Lamellanbändern
in der Sicherung selbst sind folgende Operationen auszuführen: Die Lamellen werden
an einer Muffe befestigt.
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Dann erfolgt das Aufdrehen mittels eines Bougierrohrs bei gleichzeitiger
Zufuhr der Lamellen. Nach dem Formieren der
Spirale oder der Spiralen
wird die Sicherung mit Sand gefüllt, wobei gleichzeitig die Spirale von dem Bougierrohr
abgezogen wird und ohne Rotieren der Vorrichtung ein Verdichten durch einen Vibrator
erfolgt.
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Zwei beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden
anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine Vorrichtung zur Herstellung
von Hochspsnnungssicherungen mit erfindungsgemäßen Merkmalen, wobei als schmelzbare
Elemente flache perforierte Streifen eingesetzt werden sollen, Fig. 2 eine der Darstellung
nach Figur 1 ähnliche Vorrichtung zur Herstellung von Hochspannungssicherungen,
die Jedoch Runddraht als schmelzendes Element enthalten sollen.
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Die Vorrichtung nach Figur 1 weist ein Gestell 18 mit einem daran
befestigten senkrechten Gleitträger 27 auf, der als Halterung für mehrere als Trag-
und Haltebühnen dienende Podeste wirkt. Ein erstes Podest 12 hält einen Trichter
5, ein zweites Podest 13 dient im wesentlichen zur Lagerung einer Zwischengelegewelle
8 und einer Spindel 19 sowie eines Elektromotors 22, der über ein Reibungsgetriebe
20 und 21 die Spindel 19 antreibt. In ein drittes Podest 11 ist im Bereich des freien
Endes eine Muffe 6 eingesetzt, die von einer Röhre 7 durchsetzt wird und an der
im Bereich des Halterungsendes ein Hebel 24 befestigt ist, der zur Höheneinstellung
mit Löchern 25 versehen ist. Weiterhin ist ein viertes Podest 14 vorgesehen, das
im Bereich seines freien Endes einen Vibrator 23 trägt, der über eine Anschluß-,
insbesondere Klemmvorrichtung 26 mit der Sicherung 1 verbindbar ist. Der Vibrator
23 und der Elektromotor
22 sind über eine Verteilerdose an eine
Schalteinheit mit Betätigungsschaltern 32, 33, 34 und 35 zur Einschaltung der verschiedenen
Betriebszustände verbunden.
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Das Gestell 18 dient gleichzeitig zur Halterung eines Förderers 10
für die schmelzbaren Lamellen 2, die von Spulen aus zugeführt werden und mit der
Muffe 6 bzw. dem Bongierrohr 9 verbunden sind, in welches das Rohr 7 eingesetzt
ist, in das der Trichter 5 hineinragt.
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Die Spindel 19 ist an ihrem einen Ende mit einem Rechts- und an ihrem
anderen Ende mit einem Linksgewinde versehen, so daß beim Antrieb der Spindel vom
Elektromotor 22 aus die Podeste 11 und 12 auseinander und aufeinander zu bewegbar
sind. Über ein ausrückbares Zahnrad 15 kann die Kupplung auf ein Zahnrad 16 bzw.
auf die Röhre 7 erfolgen, wobei die Kupplung zum Motor 22 über ein auf die Welle
8 aufgesetztes Ritzel 36 erfolgt.
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Die soweit beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt: Der Trichter
5 wird maximal ausgezogen und das Podest wird bis zum Rand 4 der Röhre 7 abgelassen.
In dieser Stellung befindet sich der Spiralüberzug innerhalb des Rohrs 7. Die schmelzbaren
Lamellenenden 2, die von der Transportvorrichtung 10 von den nicht dargestellten
Spulen aus zugeführt werden, werden mit der Muffe 6 verbunden. Bei Einschaltung
des Elektromotors 22 wird der Trichter 5 nach unten verschoben und gleichzeitig
wird das Podest 11 nach oben verrückt, wobei gleichzeitig das Teil 5 ausgefahren
bzw. gedehnt wird. Das Aufwinden der Spirale erfolgt auf dem aber zug 9, der das
Rohr 7 Jetzt umgibt. Nach Aufwickeln der Spirale auf die ganze Länge des Überzugs
9 wird der Motor abgestellt. Die Lamellen werden von den Spulen abgerissen und die
freien Enden werden auf das Ende des Überzugs aufgelegt.
Jetzt wird
der Vibrator 23 mit der Anschlußvorrichtung 26 zur Seite bewegt und der Sicherungskörper
1 wird über das Rohr und den Überzug aufgesteckt. Der Vibrator mit der Anschlußvorrichtung
26 wird dann in die ursprüngliche Stellung zurückgeführt und die Sicherung wird
bodenseitig befestigt. Der Trichter wird dann mit einer bestimmten Sandmenge 3 gefüllt,
die für eine Sicherungsfüllung ausreicht. Das Zahnrad 15 wird dann in die obere
Stellung verschoben, so daß es nicht mit dem Zahnrad 16 kämmt und eine weitere Drehung
des Rohrs 7 usw; ausgeschlossen ist.
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Nun wird der Vibrator 23 eingeschaltet und der Elektromotor 22 fährt
die Podeste 11 und 14 nach unten und-gleichzeitig das Podest 12 mit dem Trichter
nach oben. Der Trichter zieht gleichzeitig den Überzug 9 heraus, während die Spiralen
des oder der schmelzbaren Elemente 2 in der Sicherungsumhüllung 1 verbleiben und
vom Sand in ihrer Lage festgehalten werden, der unter Einwirkung der Vibrationen
festgestamt wird. Sobald der Trichter 5 seine obere Endstellung erreicht, ist die
Sicherung gefüllt und der Fertigungsvorgang praktisch vollendet, so daß die Montage
der nächsten Sicherung erfolgen kann.
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Zur Ausbildung der Sicherungsspiralen aus schmelzbaren Drähten im
Inneren der Sicherung sind die folgenden Betriebsabläufe auszuführen: Die Drähte
sind an einer bestimmten markierten Stelle zu befestigen. Dann ist die Sicherung
unter gleichzeitiger Sioherstellung der Drahtzuführung zu drehen und gleichzeitig
erfolgt das Zuschütten und Feststamgfen von Sand. FUr den ersten Arbeitsvorgang
ist an der Vorrichtung selbst ein freier Zugang für den die Vorrichtung bedienenden
Arbeiter erforderlich, da die Befestigung der Spirale von Hand und mit Werkzeug
erfolgt.
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Wichtige Voraussetzung ist, daß der Anzeigedraht die Anzeigefeder
beim Durchbrennen der Sicherung freigibt, die deshalb gespannt sein muß. Diese Lösung
einer Sicherung mit schmelzbarem Draht beruht in ihrer Wirkungsweise auf dem Prinzip,
daß der elektrische Lichtbogen den Anzeigedraht der ganzen Länge nach durchbrennen
soll.
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Die Arbeitsvorgänge des Drehens der Sicherung, der Drahtzufuhr, des
Sandzuschüttens und -feststampfens müssen in einem strengen Arbeitsfolgeverhältnis
ausgeführt werden, da genaue geometrische Toleranzen eingehalten und der Sand verhältnismäßig
stark gestampft sein muß.
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Die Sicherung wird im Verlauf der Fertigung für Jede Federwindung
einmal gedreht und entsprechend dem gewünschten Steigungs- und Längenverhältnis
schiebt die Transportvorrichtung eine genau bestimmte Drahtlänge zur Herstellung
der Axialspirale mit ganz bestimmtem Durchmesser zu. Dazu ist insbesondere der Antrieb
der Transportwalzen für die Drähte so angepaßt, daß während eines Leerganges keine
Drähte zugeführt werden, während das Podest nach unten fährt, und dies bedingt Jedoch
eine Zahnkupplung, die eine automatische Abtrennung des Drahttransportantriebs fUr
diesen Moment ermöglicht. Dabei ergibt sich in technischer Hinsicht die kritische
Frage der Drahtzuschiebung. Insbesondere soll durch ein bestimmtes Rohr gegebener
Länge mit einer bestimmten Biegung ein Silberdraht von 0,08 bis 0,3 mm Durchmesser
geschoben werden.
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Durch die Erfindung wurde die Zufuhr und das Ausfließen des Drahtes
durch eine günstige Auswahl von Transportwalzen und Führungen gelöst.
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Das Zuschütten mit Sand erfolgt mittels des Trichters, der auf eine
bestimmte notwendige Sandmenge für die Füllung
der Sicherung dosiert
werden kann. Eine Änderung der Granulatgröße des Quarzsandes hat keinen wesentlichen
Einfluß auf das Ausfließverhalten und die Aufschüttung des Sandes in der Sicherung.
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Die Vorrichtung nach Figur 2' ist so aufgebaut, daß die oben gestellten
Forderungen alle erfüllt werden, wobei die im folgenden zu beschreibenden einzelnen
Teile dieser Konstruktion im Hinblick auf einzelne der gestellten Forderungen durchkonstruiert
sind. Der Vorrichtungsteil unter der Sicherungskappe dient als gesonderter Bausatz
für die Übertragung der Vibrationsbewegungen vom Vibrator auf die Si cherung, die
sich gleichzeitig während der Beschickung mit dem Draht dreht. Dabei werden zuvor
die Sicherungselemente aufgesetzt, die von der Bedienungsseite aus zugeführt werden.
Die Verbindung der Sicherung mit diesem Bausatz wird durch eingelassene Sicherungskopfschrauben
erreicht.
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Die Vorrichtung nach Figur 2 ist so ausgebildet, daß der Einsatz der
Drahtsicherung und das Auffüllen mit Sand entsprechend einer vorgegebenen Spiralsteigung
oder Spiraleinteilung der Schmelzdrähte erfolgen kann. Dies geschieht auf folgende
Weise: Die Sicherung wird in die Maschine eingesetzt und es wird manuell ein Anzeiger
eingestellt. Dann erfolgt die Festlegung der Schmelzdrähte auf der einen und der
anderen Seite. Anschließend wird die Sicherung der Vibrationsbewegung unter gleichzeitigem
Drehen ausgesetzt, wobei die Vibrationen nicht auf den Maschinenrahmen und die übrige
Vorrichtung gelangen. Das Drehen der Sicherung in der gewünschten Richtung erfolgt
mit ganz bestimmter vorgeschriebener Geschwindigkeit. Anschließend wird die Sicherung
unter Beibehaltung der Vibration mit Sand gefüllt, wobei gleichzeitig der -Sc1'm-elzdraht
gedreht und von der Spule huber die Walze und die Röhrenführungen bis zur Sicherung
mit
entsprechender Geschwindigkeit zugeführt wird.
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Unter Bezug auf die Figur 2 wird eine weitere Erläuterung dieses Ausführungsbeispiels
gegeben.
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Innerhalb eines geschlossenen Gehäuses 18tist die Transportvorrichtung
für die Übertragung der Drehung des Elektromotors 221über das Reibgetriebe 2«, 210
auf die Welle 8' untergebracht, deren Drehung über Zahnräder 19' bis 17' auf die
Welle 151 übertragen wird, die mit einem Gleitrohr 9tverbunden ist, das in Verlängerung
bis zur Transportvorrichtung 10'für den Draht reicht. Die Drehung des Motors 19gelangt
weiter über Zahnräder 19', 24'auf die Welle 25' und die Anschlußvorrichtung 261
für die Sicherung 1'. Im Gehäuse 18'ist auch der Vibrator 230untergebracht, der
zusammen mit dem Elektromotor 221 von einer Schalttafel 300 aus mittels Tastschaltern
321, 33', 341 und 350 für verschiedene Betriebsvorgänge steuerbar ist.
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Die Welle 8'mit dem festen Zahnrad 191 ist an ihrem dem Antriebsende
abgekehrten Ende mit einem Gewinde versehen, über das das Podest 37'über eine Mutter
27'heb- und senkbar ist, wobei die Vertikalbewegung durch Anschläge 28' bzw.
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Endschalter 29'begrenzt ist. Die Befestigung des Transportrohrs 24'
für den Draht erfolgt mittels einer Klemme 705m Trichter 5f.
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Diese Vorrichtung zur Fertigung von Hochspannungssicherungen mit Schmelzdrahteinsätzen
arbeitet wie folgt: Die Sicherung 11 wird mittels der Klemm- bzw. Einspannvorrichtung
26' befestigt und es wird der Trichter 5'mit dem eingesetzten Transportrohr 151
eingesetzt. Sodann werden die Schmelzdrähte am Sicherungsboden befestigt und der
Trichter wird mit einer entsprechenden Menge Quarzsand 3'
gefüllt.
Mit der Einschaltung des Elektromotors 22und des Vibrators 2DIbeginnt elie Füllung
der Sicherung 1'. Durch Drehen des Trichters 5' mit dem Transportrohr 14'erfolgt
gleichzeitig eine Anhebung und die Transportvorrichtung 10schiebt unter Betätigung
der entsprechenden Förderwalzen die Schmelzdrähte von der Spule 13' durch die Führungen
11und 12'in das Rohr 14'. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Sicherungsdrähte
sich spiralförmig im Sand einlagern, der gleichzeitig mittels des Vibrators festgestampft
wird. Nach beendeter Füllung der Sicherung wird diese von der Vorrichtung abgenommen.
Eine Umkehr der Draitransportförderung ist nicht möglich, was durch die Zahnkupplung
16'gewährleistet wird.
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Untersuchungen haben ergeben, daß die auf einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung gefertigten Hochspannungssicherungen ohne Kreuzträger in entcheidenden
Parametern den oben aufgezeigten idealen Anforderungen entsprechen, so daß eine
hohe Erzeugnisqualität gewährleistet ist.