DE2619329C3 - Elektrischer Sicherungseinsatz mit Zeitverzögerung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Sicherungseinsatz mit Zeitverzögerung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein solcher elektrischer Sicherungseinsatz ist aus der DE-OS 21 38 255 bekannt. Dort ist der Schmelzleiter zur Vergrößerung des Nennlastbereichs und zur Herabsetzung der Nennbelastung einer Sicherung um einen sternförmigen Kern gewickelt, wobei der vergrößerte Windüngsabstand bis zu den Enden des Kerns beibehalten ist. Der bekannte elektrische Sicherungseinsatz besitzt aufgrund dieses Aufbaus kein konstantes Zeitverzögerungsverhalten.

Zum allgemeinen Stand der Technik gehört auch eine mit einer Feder ausgestattete Schmelzsicherung mit einem Schmelzleiter, der durch die Feder gespannt gehalten und an beiden Enden mittels eines niedrigschmelzenden Lotes verlötet ist. Da jedoch ein verhältnismäßig dünner Draht durch die Feder gespannt gehalten wird, ist eine solche Sicherung gewöhnlich nicht sehr haltbar gegenüber mechanischen Schwingungen und besitzt eine geringe mechanische Festigkeit, insbesondere gegenüber Stößen. Darüberhinaus führen der niedrige Schmelzpunkt des Lotes und die Schwierigkeit, ausreichende Lotmengen vorzusehen, zu erheblichen Problemen auf der Massenherstellung derartiger Schmelzsicherungen.

Zum allgemeinen Stand der Technik gehören ferner Schmelzsicherungen mit einem keramischen Kern, der mit einem Schmelzleiter umwickelt ist und dazu dient, eine Lichtbogenbildung in der Schmelzsicherung durch Abführen der erzeugten Wärme zu unterbinden. Es sind auch Schmelzsicherungen mit einer Glasfaser bekannt, die mit einem Schmelzleiter umwickelt ist und dazu dient, durch Schmelzen der Glasfaser zusammen mit dem Schmelzleiter eine Lichtbodenbildung zu unterbinden. Das Zeitverzögerungsverhalten derartiger Sicherungen ist jedoch unbefriedigend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem elektrischen Sicherungseinsatz der eingangs genannten Art die Konstanz des Zeitverzögerungsverhaltens zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch die im Ansprach 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Aus der US-PS 38 38 375 ist es an sich bekannt, den Kern aus Aluminiumoxid herzustellen. Ebenso gehört Ton zu den allgemein bekannten Trägermaterialien.
Die durch die Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere in der hohen mechanischen Festigkeit und der Unempfindlichkeit gegenüber Stromstößen. Der erfindungsgemäße Sicherungseinsatz eignet sich wegen seiner niedrigen Herstellungskosten insbesondere zur Massenherstellung in Miniaturgrößen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in Seitenansicht den stabförmigen Kern, der

so mit dem Schmelzleiter umwickelt ist;

Fig. 2 in Seitenansicht und teilweise im Schnitt eine Schmelzsicherung;

Fig. 3 in einer vergleichenden graphischen Darstellung das Zeitverzögerungsverhalten einer Schmclzsicherung mit dem erfindungsgemäßen elektrischen Sicherungseinsatz bzw. einer üblichen Schmelzsicherung.

Gemäß den Fig. 1 und 2 ist ein stabförmiger, im wesentlichen zylindrischer Kern 1 vorhanden, der mit einem Schmelzleiter 2 derart umwickelt ist, daß der Schmelzleiter im Mittelabschnitt des Kerns 1 einen engen Windungsabstand aufweist, dann anschließend in den Zwischenabschnitten 5 einen großen Windungsabstand und an den Enden 6 des stabförmigen Kerns wiederum einen engen Windungsabstand. Der Schmelzleiter ist mittels entsprechender Mengen eines hochschmelzenden Lots 7 an den Enden befestigt. Der stabförmige Kern 1 wird anschließend in ein dielektrisches Rohr 8 eingeführt, beispielsweise in ein Glas- oder Keramikrohr, wobei an beiden Rohrenden ein Abschluß vorhanden ist, welcher beispielsweise durch eine Verschlußkappe 9 gebildet wird, wobei wiederum eine ausreichende Menge eines hochschmelzenden Lots zur Herstellung eines guten elektrischen Kontakts und als starre Halterung 10 des Kerns 1 verwendet wird.

Der stabförmige Kern 1 besteht aus einem porösen, gesinterten Material, welches im wesentlichen Aluminiumoxid (AI2O3) oder eine Mischung aus Aluminiumoxid und Ton enthält.

Obgleich die relativen Anteile von Aluminiumoxid und Ton etwas variieren können, hat sich gezeigt, daß das am besten geeignete Material durch eine poröse, gesinterte Mischung gebildet wird, welche im wesentlichen etwa 75 bis etwa 90 Gew.-% Aluminiumoxid und

i>5 etwa 10 bis etwa 25Gew.-% Ton enthält. Dabei sind solche Aluminiumoxid-Ton-Mischungen, die Temperaturen von mindestens etwa 1600°C standhalten und ein Wasseraufnahmevermögen von etwa 15 bis 20 Gew.-%

besitzen, besonders bevorzugt.

Der Schmelzleiter 2 kann aus einer Vielzahl verfügbarer Metalle mit hohem Schmelzpunkt und guter elektrischer Leitfähigkeit ausgewählt werden.

Die erfindungsgemäß erzielbaren Vorteile werden erhalten, wenn der Schmelzleiter 2 über den Kern in der vorausgehend beschriebenen Weise gewickelt wird. Dabei wird der Schmelzleiter 2 im Mittelabschnitt 3 des Kerns mit engem Abstand und einer Windungszahl von etwa 100/cm bis etwa 150/cm aufgewickelt, ansfhließend im Nachbarabschnitt 4 mit einer Windungszahl von etwa 2/cm bis etwa 8/cm und schließlich in engem Windungsabstand an den Enden mit einer Windungszahl von etwa 100/cm bis etwa 150/cm.

Da mit Zeitverzögerung arbeitende Schmelzsicherungen im allgemeinen in Miniaturgrößen gefertigt werden, und zwar gewöhnlich mit einer Länge von etwa 3 cm, ist der Mittelabschniu des stabförmigen Kerns 1 näherungsweise 1 cm lang, wobei die Zwischenabschnitte 5 durch den Bereich zwischen den Enden der Mittelabschnitte 3 und den Enden 6 des Kerns gebildet werden. Diese Abschnitte können in ihren Abmessungen abhängig von der genauen Größe der Schmelzsicherung variieren.

Zur Erzielung der gewünschten Nennstromstärke sowie eines möglichst kleinen Spannungsabfalls und zur Verringerung des Temperaturanstiegs in der Schmelzsicherung ist es erforderlich, die Länge des Schmelzleiters 2 im Mittelabschnitt 3 des stabförmigen Kerns 1 so klein wie möglich zu halten.

Da das für den stabförmigen Kern 1 verwendete Material eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist und der Schmelzleiter 2 mit großem Windungsabstand in den Zwischenabschnitten 5 aufgewickelt ist, fließt sehr wenig Wärme vom Mittelabschnitt zu den Enden der Schmelzsicherung. Daher hat eine solche Schmelzsicherung ein überlegenes Zeitverzögerungsverhalten, verglichen mit bekannten Schmelzsicherungen, in denen der Schmelzleiter auf einer Glasfaser aufgewickelt ist.

Es hat sich ferner gezeigt, daß durch Aufwickeln des Schmelzleiters 2 am stabförmigen Kern 1 in der beschriebenen Weise und durch Anlöten der Enden des Schmelzleiters mittels eines hochschmelzenden Lots eine lose Drahtanordnung ausgeschaltet werden kann. Dies steht im Gegensatz zur Verwendung von ϊ niedrig-schmelzenden eutektischen Loten, welche zu einem Lockern des Drahtes und damit zu minderwertigen Schmelzsicherungen geführt haben.

Beispiel

in Es wurde eine mit Zeitverzögerung arbeitende Schmelzsicherung durch Aufwickeln eines Metalldrahts als Schmelzleiter an einem stabförmigen Kern mit einer Länge von näherungsweise 3 cm und einem Durchmesser von wenigen Millimetern erhalten, wobei der Kern

l") aus 85Gew.-°/o Aluminiumoxid und 15Gew.-% Ton bestand. Der Draht wurde mit engem Windungsabstand aus den Mittelabschnitt des zylindrischen Kerns längs einer Erstreckung von näherungsweise 1 cm mit einer Windungszahl von 130/cm aufgewickelt, worauf sich gegen die Enden zu eine Windung mit weitem Windungsabstand und einer Windungszahl von 4/cm anschloß, während an den Enden die Windungszahl wieder 130/cm betrug. Die Drahtenden wurden an den Kernenden mittels eines hoch-schmelzenden Lots

2Ί verlötet und der stabförmige Kern wurde anschließend in dem Glasrohr der Schmelzsicherung befestigt. Der Nennstrom der Schmelzsicherung betrug 10OmA entsprechend einer Schmelzsicherung der Klasse A.

Das Zeitverzögerungsverhalten dieser Schmelzsiche-

Ji) rung wurde mit einer bekannten Schmelzsicherung mit ähnlicher Nennstromstärke verglichen und die Ergebnisse sind in Fig.3 dargestellt, in welcher der Prozentsatz des Nennstroms in Abhängigkeit von der Schmelzzeit in Sekunden als Maß für die Belastbarkeit

i'i aufgetragen ist. In Fig. 3 stellen die Kurven A bzw. B die Verhältnisse jeweils für eine erfindungsjjemäße Schmelzsicherung nach dem vorausgehenden Ausführungsbeispiel bzw. eine bekannte Schmelzsicherung dar. Diese Kurven zeigen deutlich, daß die erfindungsgemä-

ID ße Schmelzsicherung ein überlegenes Zeitverzögerungsverhalten aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Sicherungseinsatz mit Zeitverzögerung, in dem ein stabförmiger Kern niedriger Wärmeleitfähigkeit mit einem Schmelzleiter umwikkelt ist, der im Mittelabschnitt des stabförmigen Kerns eng und gegen die Kernenden mit vergrößertem Windungsabstand gewickelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzleiter (2) an den Enden (6) des stabförmigen Kerns (1) erneut mit engem Windungsabstand umwickelt und dort mittels eines hochschmelzbaren Lotes mit dem Kern (1) verlötet ist, dessen Material im wesentlu hen gesintertes Aluminiumoxid oder ein Gemisch desselben mit Ton ist.

2. Elektrischer Sicherungseinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (1) mit dem Schmelzleiter (2) von einem Rohr (8) aufgenommen ist, das an beiden Rohrenden mil einer Verschlußkappe (9) versehen ist.

3. Elektrischer Sicherungseinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch des Kernmaterials im wesentlichen etwa 75 bis 90Gew.-% Aluminiumoxid und etwa 10 bis etwa 25 Gew.-% Ton mit einer Wasseraufnahmefähigkeit von etwa 15 bis etwa 20 Gew.-% aufweist.

4. Elektrischer Sicherungseinsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch des Kernmatei ials im wesentlichen aus 85 Gew.-°/o Aluminiumoxid und etwa 15 Gew.-% Ton besteht.

5. Elektrischer Sicherungseinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzleiter (2) im Mittelabschnitt und an den Enden (6) des stabförmigen Kerns (1) mit einer Windungszahl von etwa lOG/cm bis etwa 150/cm und in den Zwischenbereichen mit einer Windungszahl von etwa 2/cm bis etwa 8/cm gewickelt ist.