DE3035666C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine träge Schmelzsicherung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche träge Schmelzsicherung ist aus der GB-PS 15 22 256 bekannt. Dort ist die Zwischenstruktur durch eine Vielzahl stabförmiger Körper aus gesintertem Keramikmaterial gebildet, die parallel zum Schmelzdraht verlaufen und durch gesonderte Mittel im Abstand zum Schmelzdraht gehalten werden, so daß sie den Schmelzdraht in gewisser radialer Entfernung ringförmig umgeben. Die einzelnen Stäbe sind in ihrem Querschnitt so geformt, daß sie sich nicht flächig aneinander schmiegen, sondern sich eher linienförmig berühren, so daß freie Räume zwischen den Stäben und dem äußeren Röhrenelement entstehen, die dazu dienen, den auf die Stäbe wirkenden Gasdruck eines Lichtbogens, der beim Durchbrennen der Sicherung entsteht, gegenüber der Innenwand des äußeren Röhrenelements abzupuffern. Die gewählte Querschnittsform der Stäbe hat ferner zur Folge, daß zwischen ihnen kleine Spalte entstehen, welche die Metalldämpfe, die durch diese Spalte in die genannten freien Räume treten, abkühlen und verlangsamen.

Eine solche Schmelzsicherung hat an sich den Vorteil, daß der Schmelzdraht nicht in direktem Kontakt mit einem Lichtbogen- Löschmaterial steht, wie es bei anderen bekannten Sicherungen zur Vermeidung von Explosionsgefahren der Fall war (US-PS 5 50 638, 30 69 520 und 38 76 966). Durch diesen Kontakt kann die Wärme des Schmelzdrahtes zu schnell abgeleitet werden und dadurch die Trägheit der Sicherung verloren gehen. Auch werden die Eigenschaften der Schmelzsicherung durch unregelmäßige Kornverteilung des Löschmaterials und durch schwankende Füllmengen beeinträchtigt. Andererseits sind aber Herstellung und Zusammenbau der aus der GB-PS 15 22 256 bekannten Schmelzsicherung relativ aufwendig, weil das Einfügen der besonders geformten Stäbe in das Außenrohr Schwierigkeiten bereiten kann und gesonderte Mittel erforderlich sind, die die Stäbe so halten sollen, daß sie nicht auf den Schmelzdraht fallen.

Aus der DE-PS 6 11 680 war es an sich bekannt, in einer Schmelzsicherung ein den Schmelzdraht im Abstand umgebendes Innenrohr vorzusehen, das beim Durchbrennen der Sicherung zerstört wird. Das Innenrohr dient hier aber lediglich dazu, ein Lichtbogen- Löschpulver bei noch intakter Sicherung vom Schmelzdraht fernzuhalten. Erst wenn das Innenrohr zerbricht, gelangt das Löschpulver in den Bereich des Schmelzdrahtes bzw. des durch sein Abschmelzen gebildeten Lichtbogens.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine träge Schmelzsicherung der eingangs genannten Art weiter zu entwickeln, die einerseits zuverlässig und mit der gewünschten Trägheit behaftet ist und andererseits besonders einfach hergestellt werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs.

Die träge Schmelzsicherung mit erhöhter Abschaltleistung weist ein inneres Röhrenelement (Innenrohr) aus einem Material auf, das eine hohe thermische Leitfähigkeit und eine niedrige thermische Schockfestigkeit besitzt und das von einem äußeren Röhrenelement (Außenrohr) mit niedriger thermischer Leitfähigkeit und hoher thermischer Schockfestigkeit umgeben ist.

Wenn ein Überlaststrom durch das Schmelzelement fließt, das zwischen den Enden des Innenrohres ausgespannt ist, und sich dadurch zwischen den Anschlüssen der Schmelzsicherung ein Lichtbogen ausbildet, dann wird das Innenrohr zerlegt, und die entstehende Hitze und die Dämpfe werden durch die Bruchstücke absorbiert. Da jedoch das Außenrohr eine hohe thermische Schockfestigkeit besitzt, zerbricht es nicht, sondern umgibt vielmehr die Bruchstücke des Innenrohres, die dadurch nicht in die Umgebung fliegen können. Es werden auf diese Weise Brandschäden vermieden, und durch die besondere Doppelrohrstruktur ist ein sicherer Betrieb der Schmelzsicherung gewährleistet.

Es hat sich gezeigt, daß die Nachteile, die den Schmelzsicherungen anhaften, welche lichtbogen-löschende Füllstoffe in ihrer umhüllenden Röhre enthalten, mit Hilfe einer neuartigen Sicherungskonstruktion vermieden werden können, die von lichtbogen-löschenden Füllstoffen keinen Gebrauch macht. Die erfindungsgemäße Schmelzsicherung weist ausgezeichnete Abschaltkapazität und ein gutes Trägheitsverhalten auf, und ein Überlaststrom kann innerhalb eines Bruchteils einer Sekunde unterbrochen werden, ohne daß das Rohr explodiert, wobei die Festigkeit der Sicherung erhalten bleibt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung in Gestalt eines Längsschnitts durch eine Schmelzsicherung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.

In der Zeichnung ist die neuartige Schmelzsicherung gezeigt, die ein Schmelzelement 1, etwa einen Leitermetalldraht, enthält, der sich innerhalb eines inneren Röhrenelementes 3 befindet, das seinerseits wieder in einem äußeren Röhrenelement 5 eingelagert ist, wobei beide Röhrenelemente gleiche Länge haben. Die Enden der Röhrenelemente sind durch Kappen 7 verschlossen, die die doppelrohrige Sicherung dicht verschließen und zugleich den Kontakt für das Schmelzelement darstellen. Das Schmelzelement befindet sich somit innerhalb des leeren inneren Röhrenelements 3, in dem also kein lichtbogen- löschendes Füllmittel enthalten ist.

Aus Gründen, die nachfolgend näher erläutert werden, muß das innere Röhrenelement 3 aus einem Werkstoff bestehen, der eine hohe thermische Leitfähigkeit aber eine geringe thermische Schockfestigkeit aufweist, so daß er bei Durchgang eines Überlaststroms durch das Schmelzelement 1 zerbricht. Andererseits muß das äußere Röhrenelement 5 aus einem Material bestehen, das eine niedrige thermische Leitfähigkeit und eine hohe thermische Schockfestigkeit aufweist, damit es nicht zerbricht. Fließt nun durch die Schmelzsicherung ein Überlaststrom und entsteht dabei am Schmelzelement 1 ein elektrischer Lichtbogen, dann schmilzt das Schmelzelement und erzeugt dabei Metalldämpfe im inneren Röhrenelement 3, wie dies auch bei Sicherungen von herkömmlicher Bauart geschieht. Im Gegensatz zu bisherigen Sicherungen werden die Metalldämpfe und die erzeugte Hitze im Rohrkörper aber nicht durch lichtbogen-löschende Füllmittel absorbiert, sondern der Lichtbogen und die von ihm erzeugte Hitze bewirken, daß das innere Röhrenelement 3 zerbricht oder sich zerlegt, denn es besteht ja aus einem thermisch gut leitenden Material von geringer thermischer Schockfestigkeit. Wenn das Innenrohr dann zerbrochen ist, verteilen sich der Lichtbogen und die Metalldämpfe in die Spalten und Zwischenräume zwischen den Bruchstücken, und der Metalldampf wird dadurch abgekühlt. Die Lichtbogenenergie wird folglich im Material des Innenrohres verbraucht und führt zu einem schnellen Anstieg des Spannungswertes zwischen den Elektroden, so daß der Stromdurchgang schnell unterbrochen wird.

Da das Außenrohr 5 aus einem Material von hoher thermischer Schockfestigkeit jedoch niedriger thermischer Leitfähigkeit besteht, hält es den genannten Bedingungen stand und zerbricht nicht, so daß die Bruchstücke des Innenrohres vom Außenrohr umschlossen bleiben. Damit besteht keine Gefahr, daß der gesamte Rohrkörper zerbricht und die Teile auseinanderfliegen, und außerdem besteht keine Brandgefahr, wie dies bei Sicherungen von herkömmlicher Bauart der Fall ist, bei denen heiße Bruchstücke der Sicherungsröhre in die Umgebung geschleudert werden.

Wenngleich mehrere Materialien sich dem Fachmann aufgrund der vorherigen Erläuterungen und der für den Aufbau des Innen- und des Außenrohres angegebenen Erfordernisse von selbst anbieten, soll doch beispielhaft angegeben werden, daß sich Keramikmaterialien wie Forsterit, Steatit und Talk als besonders geeignet für den Aufbau des Innenrohres und Cordierit und Lithiumkeramik als günstig für das Außenrohr erwiesen haben. Diese vorgeschlagenen Werkstoffe sind jedoch nur als Beispiel zu verstehen und sollen die Erfindung nicht einschränken.

Die Eigenschaften von Forsterit, aus dem das Innenrohr hergestellt wird, und diejenigen von Cordierit für das Außenrohr sind in folgender Tabelle zusammengefaßt.

Mit der Erfindung ist eine Schmelzsicherung geschaffen, in deren Aufbau keine Füllung aus lichtbogen-löschendem Material verwendet wird, die jedoch ausgezeichnete Lichtbogen-Unterbrechungseigenschaften und erhöhte Betriebssicherheit hat.

Die träge Schmelzsicherung mit erhöhter Abschaltleistung weist einen Doppelröhrenaufbau auf, dessen Innenrohr aus einem Material von hoher Wärmeleitfähigkeit und geringer thermischer Schockfestigkeit und dessen Außenrohr aus einem Material von geringer Wärmeleitfähigkeit und hoher thermischer Schockfestigkeit besteht. Es wird kein lichtbogen- löschendes Material benötigt, und bei hoher Stromüberlastung weist die Schmelzsicherung größere Sicherheit auf.

Claims (3)

1. Träge Schmelzsicherung mit erhöhter Stromabschaltleistung, bestehend aus einem äußeren Röhrenelement, einem sich längs durch dieses Element erstreckenden Schmelzleiter, einer zwischen diesen beiden Teilen befindlichen Zwischenstruktur, die den Schmelzleiter in gleicher Länge wie das äußere Röhrenelement umringt und aus einem Material hoher thermischer Leitfähigkeit besteht, und Mitteln zum Verschließen des äußeren Röhrenelementes, welche die elektrische Kontaktverbindung mit dem Schmelzleiter herstellen, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Zwischenstruktur ein inneres Röhrenelement (3) ist;
• - daß das Material dieses inneren Röhrenelementes (3) geringe thermische Schockfestigkeit hat, so daß es bei Durchgang eines Überstroms durch den Schmelzleiter (1) zerlegt wird und seine Bruchstücke die Hitze des Lichtbogens und die Dämpfe des Schmelzleiters (1) absorbieren;
• - daß das äußere Röhrenelement (5) aus einem Material mit geringer thermischer Leitfähigkeit und hoher thermischer Schockfestigkeit besteht, so daß es bei einem Durchgang von Überstrom nicht zerbricht.

2. Schmelzsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (7) zum Verschließen der Enden der Röhrenelemente (3, 5) Metallkappen sind.

3. Schmelzsicherung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Röhrenelement (3) aus Forsterit, Steatit, Talk oder Mischungen daraus und das äußere Röhrenelement (5) aus Cordierit, Keramik, Lithiumkeramik oder Mischungen daraus besteht.