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Hochspannungssicherung
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Die Erfindung betrifft eine Hochspannungssicherung mit einem oder
mehreren Hauptschmelzleitern und einem in der Ruhelage unter Federkraft stehenden
Schlagstift, der durch ein bei Erwärmung schmelzendes Verbindungsglied zwecks Auslösung
eines Schalters freigegeben wird, bevor die Hauptschmelzleiter schmelzen.
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Bei einer bekannten Hochspannungssicherung (DT-OS 1 463 655) besteht
das bei Erwärmung schmelzende Verbindungsglied aus einem Halteschmelzleiter, von
dem ein Ende mit dem unter Federwirkung
stehenden Schlagstift fest
verbunden ist, während das andere Ende durch eine Isolierplatte hindurchgeführt
und hinter dieser mittels eines Kerbverbinders festgehalten ist. Der Halteschmelzleiter
ist so dimensioniert, daß er bereits im berstromgebiet, nämlich vor den Hauptschmelzleitern
durchschmilzt, so daß der Schlagstift freigegeben und zwecks Auslösung des Schalters
durch die Federkraft aus dem Sicherungsgehäuse herausgetrieben wird. Als in der
Wärme schmelzendes Verbindungsglied findet an Stelle eines Halteschmelzleiters auch
ein Lotbutzen Verwendung, der an die Stelle des vorerwähnten Kerbverbinders tritt.
Auch Bimetallvorrichtungen sind als Mittel zur Freigabe des festgehaltenen Schlagstiftes
bekannt. Ein ähnliches Auslöseprinzip findet bei einer anderen bekannten Hochspannungssicherung
(DT-Gbm 7 016 823) Verwendung, wo ein ganz oder teilweise aus einem Thermoplast-Kunststoff
bestehender Schlagstift mit einer vorgegebenen Querschnittsschwächung ausgebildet
ist, die so bemessen ist, daß die Schlagstiftspitze bei Erreichen der gewünschten
Ansprechtemperatur am Ort der Querschnittsschwächung von der Halterung gelöst und
ausgestoßen wird.
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Es hat sich jedoch gezeigt, daß die in der Wärme schmelzenden Verbindungsglieder
der bekannten Hochspannungssicherungen, sei es in der Form des Halteschmelzleiters,
sei es in Gestalt des Lotbutzens oder auch der Querschnitts schwächung stets einer
mechanischen Dauerbeanspruchung ausgesetzt sind, die auf relativ kleine Flächen
wirken. Hierdurch treten örtlich sehr hohe spezifische Belastungen (Kraft je Flächeneinheit)
auf, die leicht zu einem vorzeitigen Nachgeben, d.h. zu einer ungewollten Auslösung
des Schalters und damit zu einer unerwünschten
Unterbrechung der
Energieversorgung führen.
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Weiterhin sind diese mechanisch hochbelasteten Lötstellen, Bimetallsperren
od. dgl. empfindlich gegen Stöße und Schwingungen, die schon während des Transportes
und nach dem Einbau durch Transformatorschwingungen auftreten. Vielfach sind die
bekannten Hochspannungssicherungen, beispielsweise die mit Bimetallsperren versehenen
Ausführungsformen, in der Herstellung zu kompliziert und damit zu teuer.
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Es besteht daher die Aufgabe, eine Hochspannungssicherung der eingangs
genannten Art in einfacher Weise so auszubilden, daß eine vorzeitige Auslösung des
Schlagstiftes unter allen Umständen vermieden und eine robuste sowie in der Herstellung
einfache Schlagvorrichtung entsteht.
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Als Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der
Schlagstift oder dessen Halterung aus mindestens zwei Teilen besteht, die durch
ein in der Wärme schmelzendes Verbindungsglied zusammengehalten sind.
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Dieser erfindungsgemäßen Lösung liegt der Gedanke zugrunde, den Schlagstift
oder dessen Halterung zweiteilig zu gestalten und diese beiden Teile durch ein in
Ubereinstimmung mit der gewählten Ansprechtemperatur schmelzendes Verbindungsglied
herkömmlicher Art, beispielsweise aus einem eutektischen Lot bestehend, zusammenzufügen.
Denn diese Lösung ermöglicht eine Gestaltung einer Verbindungsstelle, bei der die
spezifische Belastung außerordentlich klein gehalten werden kann. Dadurch ist es
möglich, eine zuverlässige Verbindung zwischen den beiden Teilen des Schlagstiftes
oder dessen Halterung herbeizuführen, die erst dann gelöst
wird,
wenn im Überstrombereich das Verbindungsglied zum Schmelzen gebracht wird. Dann
wird der vordere Teil des Schlagstiftes nach außen getrieben zum Auslösen des Schalters.
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So ist das Verbindungsglied erfindungsgemäß beispielsweise als Schicht
aus einer schmelzbaren Masse gebildet, die zwischen Haftflächen der beiden Teile
des Schlagstiftes eingebettet ist. Ganz gleich welche Gestaltung die Verbindungsstelle
der Teile des Schlagstiftes oder dessen Halterung erfährt, in jedem Falle wird der
unter Federeinwirkung stehende Teil des Schlagstiftes durch die zwischen den Haftflächen
der beiden Teile eingebettete Schicht, die beispielsweise aus eutektischem Lot besteht,
sicher festgehalten.
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Vorzugsweise sind die beiderseitigen Haftflächen geriffelt oder in
anderer Weise so ausgebildet, daß die Masse in die Unebenheiten der Haftflächen
einfließen kann. Dadurch wird ein sicherer formschlüssiger Eingriff der als Verbindungsglied
wirkenden Masse an den Haftflächen erreicht, deren Oberfläche hierdurch außerdem
wesentlich vergrößert wird.
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Die vorgenannten erfindungsgemäßen Maßnahmen lassen sich auf mannigfache
Formen der Verbindungsstelle zwischen den beiden Teilen anwenden. Vorzugsweise ist
jedoch der eine der beiden Teile als Schlagstiftspitze mit hohlzylindrischem Schaft
und der andere als Halterung dienende Teil als in den Schaft mit loser Spielpassung
eingreifenderBolzen ausgebildet, an dessen hinterem Ende eine Öse zum Festhalten
des Schlagstiftes angebracht ist.
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Insbesondere im Hinblick auf diesen beiderseitigen Eingriff der beiden
Teile des Schlagstiftes wird deutlich,
daß eine sehr sichere Verbindung
zwischen den beiden Teilen herstellbar ist, wenn der rings um den Bolzen in dem
hohlzylindrischen Schaft verbleibende Zwischenraum zwischen den beiden Teilen mit
einer in der Wärme schmelzenden Masse, beispielsweise mit eutektischem Lot, ausgegossen
wird. Dennoch läßt sich durch Wahl geeigneten Materials insbesondere für den Teil,
der den hohlzylindrischen Schaft umfaßt, ein Schmelzen der eingebetteten Verbindungsschicht
in Abhängigkeit von einer bestimmten Temperatur in Verbindung mit einem genau berechenbaren
Wärmeübergang sowie Wärmedurchgang erreichen.
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Abweichend von der vorgenannten Gestaltung kann es für bestimmte Anwendungsfälle
zweckmäßig sein, wenn der eine der beiden Teile eine Schlagstiftspitze mit einem
am hinteren Ende ausgebildeten Bolzen ist und der andere als Halterung dienende
Teil vorn mit einem hohlzylindrischen Schaft versehen ist, in dem der Bolzen mittels
des als Schicht bzw. Füllung aus schmelzbarer Masse ausgebildeten Verbindungsgliedes
festgehalten ist.
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Bei dieser Lösung werden die Eingriffsverhältnisse umgekehrt, indem
nun die vorzugsweise massiv ausgebildete Schlagstiftspitze mit ihrem am hinteren
Ende ausgebildeten Bolzen in den hohlzylindrisch ausgeführten Schaft der Halterung
eingreift und dort mittels des Verbindungsgliedes verankert ist. Im Rahmen dieser
Lösung ist es zweckmäßig, daß das Bolzenende der Schlagstiftspitze gegenüber der
letzteren im Durchmesser zurückgesetzt und von dieser durch einen Bund getrennt
ist, der als Anschlag beim Aufsetzen der Halterung auf den Bolzen dient.
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Ganz gleich, welche Eingriffsverhältnisse gewählt werden, läßt sich
die Verbindung zwischen dem Bolzen und
dem hohlzylindrischen Schaft
noch dadurch weiter verbessern, daß der Hohlzylinder vorzugsweise ein Innengewinde
und der Bolzen ein hiervon im Durchmesser abweichendes Außengewinde aufweist.
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Dem gleichen Zweck dient eine weitere erfindungsgemäße Maßnahme, wonach
der Bolzen an seinem vorderen in den Hohlzylinder einführbaren Ende eine Verdickung
aufweist.
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Auch diese Verdickung trägt dazu bei, ein unerwünschtes bzw. verfrühtes
Lösen der beiden Teile zu vermeiden.
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Der Schlagstift selbst wird vorzugsweise aus Leichtmetall hergestellt.
Das Verbindungsglied, nämlich die zwischen den beiden Teilen des Schlagstiftes oder
dessen Halterung eingebettete Schicht besteht vorzugsweise aus eutektischem Lot.
Je nach gewünschter Reaktionstemperatur sind auch andere schmelzbare Massen anwendbar,
wie z.B.
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Wachse oder gießbare Thermoplaste.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen mit
Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 den Längsschnitt einer Schlaganordnung innerhalb einer Hochspannungssicherung
gemäß der Erfindung mit unterteiltem Schlagstift; Fig. 2 die Seitenansicht einer
anderen Ausführungsform des Schlagstiftes, teilweise im Schnitt; Fig. 3 eine andere
Ausführungsform eines unterteilten Schlagstiftes.
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In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist ein Schlagstift 1 in eine
hohlzylindrische Schlagstiftspitzela
und einen Bolzen ib unterteilt,
der am hinteren Ende ein Bund 4 sowie eine öse 7 aufweist, in die ein Haltedraht
8 eingreift. In der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise ist als Verbindungsglied
3 eine Schicht aus eutektischem Lot in den Zwischenraum zwischen der Innenwandung
der hohlzylindrischen Schlagstiftspitze ta und der Außenwandung des Bolzens tb eingebettet.
Die vorgenannten Haftflächen sind vorzugsweise geriffelt oder mit Gewinde versehen
oder in anderer Weise aufgerauht, um eine sichere Haftung der Schicht 3 an den einander
gegenüberliegenden Flächen der Teile 1a und Ib zu erreichen. Der so gebildete Schlagstift
1 wird bis zum Anschlag seines Bundes 4 in die mittige öffnung eines Führungstellers
5 eingeführt und gegen den Druck einer aus der Zeichnung ersichtlichen Schraubenfeder
6 in seine Ausgangslage gebracht, in der der unter Federeinwirkung stehende gesamte
Schlagstitt 1 durch den Haltedraht 8 innerhalb des Gehäuses i6 der Hochspannungssicherung
festgehalten wird. Sobald im überstrombereich bei Erreichen der Ansprechtemperatur
und ausreichendem Warmedurchgang zur eingebetteten Lotschicht 3 letztere schmilzt,
wird die kraftschlüssige Verbindung zwischen den beiden Schlagstiftteilen 1a und
1b aufgehoben, so daß die Schlagstiftspitze 1a durch den Druck der Schraubenfeder
6 das Gehäuse 16 durchschlagend nach außen getrieben wird zwecks Auslösung eines
entsprechend angeordneten Schalters.
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Bei einer Kurzschlußunterbrechung wird in bekannter Weise der Haltedraht
8 durchgebrannt, so daß der gesamte Schlagstift 1 unter der Wirkung der Druckfeder
6 nach außen getrieben wird.
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Die Ausführungsform gemaß Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen
gemäß Fig. 1 im wesentlichen durch eine
Verdickung 14 am vorderen
Ende des Bolzens ib sowie durch eine geschlossene Form einer Öse 13. Die Verdickung
14 verstärkt den Widerstand der Verbindung zwischen den Teilen 1a und 1b gegen vorzeitiges
Lösen aufgrund mechanischer Beanspruchung oder Alterung.
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Bei dem Ausführunqsbeispiel gemäß Fig. 3 ist unter Beibehaltung des
erfindungsgemäßen Prinzips eine Umkehrung dargestellt, bei der an einer massiven
Schlagstiftspitze 9 hinter dem angeformten Bund 4 ein Bolzen 10 verringerten Durchmessers
vorhanden ist, der in eine hohlzylindrische und mit einer Öse 7 versehene Halterung
12 eingreift, wobei zwischen den beiden Teilen als Verbindungsglied wiederum eine
Schicht 3 aus schmelzbarer Masse eingebettet ist. Auch in diesem Fall sind die Haftflächen
der Teile tO und 12 vorzugsweise aufgerauht bzw. mit Gewinde versehen zur Herbeiführung
einer sicheren Verbindung, die auch anhaltender mechanischer Beanspruchung widersteht.
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In jeder Ausführungsform gewährleistet die Erfindung somit die Funktion
des Schlagstiftes 1 sowohl beim Abtrennen der Schmelz leiter im Bereich der sicheren
Kurzschlußunterbrechung durch Freigabe seiner Halterung (öse 7 oder 13) in der Schlagvorrichtung
als auch bei Wärmebelastung der Sicherung im Bereich geringer öberströme durch Abtrennen
der Soilschmelzsteile (Verbindungsglied 3 in Form der eingebetteten Latschicht).
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- Patentansprüche: -