DE2645809A1

DE2645809A1 - Traege schmelzsicherung

Info

Publication number: DE2645809A1
Application number: DE19762645809
Authority: DE
Inventors: Nasrollah Asdollahi
Original assignee: Wickmann Werke AG
Current assignee: Wickmann Werke GmbH
Priority date: 1976-10-11
Filing date: 1976-10-11
Publication date: 1978-04-13
Also published as: NL7711170A; SE7711333L; GB1555278A; CH624242A5; JPS53115053A

Description

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Anmelderin: Wickmann-Werke ■

Aktiengesellschaft Annenstraße 113

5810 Witten-Annen

Träge Schmelzsicherung

Die Erfindung bezieht sich auf einen trägen Schmelzeinsatz für Sicherungen mit einem Schmelzleiter, der mit einer Wirkstoffhülle,wie z.B. Zinn,umgeben ist,sowie auf ein Verfahren zum Aufbringen des Wirkstoffs auf dem Schmelzleiter.

Träge Schmelzeinsätze sollen bei kurzzeitigen hohen Einschaltstromstößen, die von den üblichen flinken Schmelzeinsätzen nicht ausgehalten werden, den Stromfluß nicht unterbrechen, dagegen bei längere Zeit anhaltenden höheren Strömen durchschmelzen.

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Sie beruhen auf dem Prinzip , den Strom durch die bei langer anhaltenden höheren Strömen einsetzende Legiorunqsbildung zwischen dem Wirkstoff (z.B. Zinn) und dem aus Kupfer, Silber od. dgl. bestehenden Leiter dadurch zu begrenzen, daß die mit der Legierungsbildung erfolgende Widerstandserhöhung des Schmelzleiters zu dessen Aufheizung und Durchschmelzen führt. Der funktionale Zusammenhang zwischen Strom und der zum Durchschmelzen des Schmelzleiters benötigten Zeit wird dabei durch eine Ansprechkennlinie dargestellt.

Bei der Herstellung bekannter Schmelzeinsätze legt man vornehmlich das Interesse auf die Art der Legierungsbildung zwischen dem Wirkstoff und dem aus Kupfer oder Silber bestehenden Schmelzleiter. Dabei gilt es insbesondere zu verhindern, daß der Wirkstoff oxydiert.

Aus diesem Grunde wird zum Teil vorgeschlagen, den Wirkstoff selbst als rohrförmigen, im Innern ein Lot- oder Flußmittel enthaltenden Schmelzdraht auszubilden und diesen mit dem z.B. aus Kupfer bestehenden Schmelzleiter zu verdrillen.

In der DT-PS 1 233 477 wird zum gleichen Zweck vorgschlagen, einen aus Wirkstoff bestehenden Schmelzdraht mit einer Schutzhülle aus Silber zu versehen, die zur Verfestigung des aus Wirkstoff bestehenden Schmelzdrahtes dient und den Wirkstoff nach außen gegen Oxydation abschließen soll. Die Schutzhülle bewirkt zudem, daß der Wirkstoffschmelzdraht durch Ziehen in einem kleinen Querschnitt herstellbar ist, so daß er schon aufgrund kleiner über die .Schutzhülle fließender Ströme aufgeheizt und geschmolzen wird.

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Wenn sich Schmelzeinsätze mit einem derartigen Aufbau auch für kleinere Nennstromstärken herstellen lassen, so weisen sie doch den Nachteil auf, daß die Legierungsbildung des aus seiner Schutzhülle dringenden Wirkstoffes mit dem verdrillten ersten Schmelzleiter nur schwer zu kontrollieren ist. Die sich jeweils ergebenden Kontaktflächen zwischen Wirk- und Werkstoff sind rein zufällig, ebenso die Menge des aus der Schutzhülle ausfließenden und auf den Schmelzleiter gelangenden Wirkstoffes. Dies hat zur Folge, daß ein derartig aufgebauter Schmelzeinsatz sich nicht unter Vorgabe einer bestimmten reproduzierbaren Ansprechkennlinie herstellen läßt, wobei es insbesondere auch nicht möglich ist, jeder Stromstärke eine vorher bestimmte, innerhalb eines engeren Toleranzbereichs liegende Zeit zuzuordnen, in der die Schmelzleiter des Schmelzeinsatzes bei zu hoher Strombelastung zerstört werden.

Außerdem sind träge Schmelzeinsätze solcher Art je nach Wahl des Durchmessers des Wirkstoffschmelzdrahtes mit seiner Leiterschutzhülle nur für bestimmte Nennstrorastärken auslegbar. Denn ihr Prinzip beruht gerade darauf, über die Schutzhülle des Wirkstoffschmelzdrahtes einen in seiner Größe mit dem über den ersten Schmelzleiter fließenden Strom vergleichbaren Strom zu führen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem trägen Schmelzeinsatz mit einem eine Wirkstoffhülle aufweisenden Schmelzleiter unter Anwendung einfacher Mittel eine größere Variationsbreite hinsichtlich der erzielbaren Stromstärken und der Bestimmung der Ansprechkennlinie zu erreichen.

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•.Zur Losung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß ein Schmelzeinsatz eingangs genannter Art einen ersten Schmelzleiter aus einem Metall hoher Leitfähigkeit, wie Kupfer, Silber oder deren Legierungen, aufweist, wobei dieser in an sich bekannter Weise über seine ganze Länge in einer Hülle aus Wirkstoff wie z.B. Zinn eingebettet ist, so wie einen parallel dazu geschalteten zweiten Schmelzleiter ohne Wirkstoffumhüllung, dessen Leitwert niedrig ist gegenüber dem des ersten Schmelzleiters auch nachdem dieser mit dem Wirkstoff eine Legierung gebildet hat.

Diese vorgeschlagene Lösung stellt ein vollkommen neues Prinzip zum Aufbau eines tragen Schmelzeinsatzes dar.

Es geht von dem Gedanken aus, bei kleineren Stromstärken den Stromfluß zunächst über den ersten Schmelzleiter hohen Leitwertes und bei größeren Stromstärken den Stromfluß auch über den zweiten Schmelzleiter niedrigen Leitwertes erfolgen zu lassen, so daß Aufheizung und Legierungsbildung des ersten Schmelzleiters langsam erfolgt und sich somit die Ansprechzeiten des tragen Schmelzeinsatzes jeweils aus den Ansprechzeiten zweier Schmelzleiter ergeben.

Die Ansprechkennlinie wird dabei durch eindeutige Parameter bestimmt, nämlich die Schmelztemperaturen der beiden Schmelzleiter, deren Widerstände, äußere Bemessung, Zusammensetzung ihrer Werkstoffe, sowie Art und Dicke der aufgebrachten Wirkstoffhülle. Aufgrund dieser Parameter ist es möglich/die Ansprechkennlinie eindeutig festzulegen.

Da die Wirkstoffhülle den ersten Schmelzleiter unmittelbar umgibt, können auch keine störenden Oxydationen bei der Legierungsbildung zwischen Wirkstoff und dem ersten Schmelzleiter eintreten.

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In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß der zweite Schmelzleiter niedrigen Leitwertes nicht mit dem ersten Schmelzleiter bzw. mit dessen Hülle reagiert.

Auf diese Weise ist es möglich, die beiden Schmelzleiter miteinander zu verdrillen, wodurch diese insbesondere verfestigt werden und zusätzlich zwischen ihnen ein Wärmeausgleich stattfinden kann. Dabei tritt durch die Berührung des zweiten Schmelzleiters und der Wirkstoffhülle des ersten Schmelzleiters keine Änderung,wie z.B. Legierungsbildung,des zweiten Schmelzleiters ein.-Weisen die Schmelzleiter dagegen genügend Gestaltfestigkeit auf, so werden sie zweckmäßiger Weise zwischen den beiden Kontaktkappen des Schmelzeinsatzes parallel im Abstand zueinander verlaufend angeordnet. In diesem Fall ist dann eine Reaktion der Schmelzleiter miteinander von vornherein ausgeschlossen.

Vorteilhafter Weise . besteht der zweite Schmelzleiter aus einer Nickellegierung. Es hat sich nämlich gezeigt, daß dann besonders weitgehend die Ansprechkennlinie variierbar ist.

Soll auch bei hohem Stromfluß die Ansprechkennlinie durch den ersten Schmelzleiter weiter mitbestimmt werden, so sind . Leitwert, Schmelztemperatur und Dimensionierung des zweiten Schmelzleiters so zu wählen, daß er erst nach vollständiger Legierungsbildung des ersten Schmelzleiters schmilzt. Denn auf diese Weise wird erreicht, daß trotz allmählicher Durchlegierung des ersten Schmelzleiters und der damit verbundenen Erhöhung des Eigenwiderstandes dieser nicht plötzlich vorzeitig überlastet und unterbrochen wird.

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Die Erfindung schlägt desweiteren vor, die Wirkstoffhülle auf dem ersten Schmelzdraht galvanisch aufzutragen.

Durch dieses Verfahren ist es insbesondere auch möglich, sehr dünne Drähte mit einer Zinnschicht zu umgeben. Weiter läßt sich die Bildung der Wirkstoffhülle leicht vornehmen und diese Bildung sich durch Dauer des galvanischen Bades und Höhe des Stromflusses genau überwachen .

Gegenüber dem in der DT-PS 1 233 477 durch einen Ziehvorgang hergestellten zweiten aus einem Zinnwirkstoff mit Silberhülle bestehenden Schmelzdraht, weist das erfindungsge mäße Verfahren, eine Wirkstoffhülle auf einen Schmelzleiter mit großem Leitwert aufzugalvanisieren, insofern noch Herstellungsvorteile auf, als bei dem Ziehvorgang ein Reißen der Wirkstoffseele in der Silberhülle leicht eintritt. Die Feststellung eines solchen Fehlers ist mit großem Aufwand verbunden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist dagegen die Aufbringung der Schicht leicht meßtechnisch zu verfolgen.

Die Erfindung wird im folgenden in der beigefügten Zeichnung erläutert. Dabei stellt

Fig. 1 einen Schmelzeinsatz im Schnitt dar,

Fig. 2 im Querschnitt die beiden Schmelzleiter des Schmelz einsatzes.

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Der Schmelzeinsatz gemäß der Erfindung besteht aus einem Isolierkörper 1, der durch Kontaktkappen 2 jeweils an den beiden Enden verschlossen ist. Im Innern des Isolierkörpers 1 erstrecken sich jeweils zwischen den beiden Kontaktkappen 2 Schmelzleiter 3 und 4. Diese sind parallel geführt,ohne sich im Innenraum des Isolierkörpers zu berühren. Sofern die Schmelzleiter bzw. die noch zu erwähnende Wirkstoffhülle 5 nicht mit dem anderen Schmelzleiter reagieren, können die Schmelzleiter sich auch berühren oder miteinander verdrillt sein. Der erste Schmelzleiter besitzt dabei einen bedeutend höheren Leitwert als der zweite Schmelzleiter 4. Er besteht z.B. aus Kupfer, Silber oder deren Legierungen und ist mit einer Wirkstoffhülle 5 z.B. aus Zinn über seine ganze Länge umgeben. Die Wirkstoffhülle ist z.B. durch Galvanisieren auf den ersten Schmelzleiter 3 aufgetragen. Die Schmelzleiter 3 und 4 weisen eine höhere Schmelztemperatur als die aus Zinn bestehende Wirkstoffhülle 5 auf. Durch geeignete Wahl des Leitwertverhältnisses der Schmelzleiter 3 und 4, deren Bemessung und Wahl von Art und Dicke der Wirkstoffhülle 5 besitzt der erfindungsgemäße Schmelzeinsatz eine Ansprechkurve, die der vor Fertigung des Schmelzeinsatzes innerhalb eines gewissen Toleranzbereiches geforderten entspricht. Bei kleinen Stromstärken bzw. niedrigen Temperaturbereichen gehen die Ströme hauptsächlich über den ersten Schmelzleiter 3, während bei größeren Strömen aufgrund einsetzender Legierungsbildung und damit eintretender Widerstandserhöhung des ersten Schmelzleiters 3 die Ströme zunehmend auch von dem zweiten Schmelzleiter 4 geführt werden. Aufgrund des immer größer werdenden Spannungsabfalles über den Schmelzeinsatz steigert sich die in ihm in Wärme umgesetzte Energie, bis schließlich Schmelzleiter 3 und 4 durchgeschmolzen sind. Der Schmelzleiter 4 mit niedriger Leitzahl hat dabei eine solch hohe Schmelztemperatur, daß er erst nach vollständiger Durchlegierung des Schmelzleiters 3 und dessen Unterbrechung schmilzt.

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- Patentansprüche -

Leerseife

Claims

Patentansprüche

Träger Schmelzeinsatz mit einem Schmelzleiter,der mit einer Wirkstoffhülle, wie z.B. Zinn,umgeben ist, für eine Sicherung, dadurch gekennzeichnet, daß er einen ersten Schmelzleiter (3) aus einem Metall hoher Leitfähigkeit, wie Kupfer, Silber oder deren Legierungen, aufweist, der in an sich bekannter Weise über seine ganze Länge in einer Hülle (5) aus Wirkstoff, wie z.B. Zinn, eingebettet ist, sowie einen parallel dazu geschalteten zweiten Schmelzleiter (4) ohne Wirkstoffumhüllung, dessen Leitwert niedrig ist gegenüber dem des ersten Schmelzleiters (3), auch nachdem dieser mit dem Wirkstoff eine Legierung gebildet hat.
2. Träger Schmelzeinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schmelzleiter

(4) nicht mit dem ersten Schmelzleiter (3) bzw. mit dessen Hülle (5) reagiert.
3. Träger Schmelzeinsatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schmelzleiter (3,4) miteinander verdrillt sind.
4. Träger Schmelzeinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Kontaktkappen (2) die beiden Schmelzleiter (3,4) parallel im Abstand zueinander angeordnet sind.

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5. Träger Schmelzeinsatz nach den Ansprüchen 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schmelzleiter (4) aus einer Nickellegierung besteht.
6. Träger Schmelzeinsatz nach den Ansprüchen 1 -5/ dadurch gekennzeichnet, daß Leitwert, Schmelztemperatur und Dimensionierung des zweiten Schmelzleiters (4) so gewählt sind, daß er nach vollständiger Durchlegierung des ersten Schmelzleiters (3) schmilzt.
7. Träger Schmelzeinsatz nach den Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzleiter (3,4) als Drähte und/oder Bänder ausgeführt sind.
8. Verfahren zur Herstellung eines trägen Schmelzeinsatzes nach · den Ansprüchen 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkstoffhülle (5) auf dem ersten Schmelzleiter (3) mit hoher Leitfähigkeit durch Galvanisierung aufgebracht wird.

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