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Die Erfindung bezieht sich auf Schmelzsicherungen mit einem
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rohrförmigen, einen oder mehrere Schmelzleiter enthaltenden Gehäuse,
das an seinen Enden Kontaktstücke trägt, die über den oder die Schmelz leiter elektrisch
leitend miteinander verbunden sind, wobei der bzw. die Schmelzleiter von einem Löschmittel
umgeben sind, das einen unter der Einwirkung eines Lichtbogens abgebenden festen
Stoff enthält.
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Um in Schmelzsicherungen beim Ansprechen auftretende Lichtbogen besser
beherrschen und schneller löschen zu können, als mit der herkömmlichen, den bzw.
die Schmelzleiter umgebenden Füllung aus Quarzsand, hat man versucht, die Zwischenräume
des Quarzsandes mit Schwefelhexafluorid zu füllen. Um jedoch auf diese Weise nennenswerte
Gasmengen im Inneren des Gehäuses der Schmelzsicherung unterbringen zu können, müßte
das Löschgas unter erheblichem Überdruck gehalten werden. Solche Schmelzsicherungen
müßten mit einem dauerdruckbeständigen Gehäuse ausgestattet werden, das ebenso wie
das Füllen der Schmelzsicherung mit dem unter Druck stehenden Löschgas die Herstellung
wesentlich verteuern würde.
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Aus DE-OS 14 63 002 und DE-OS 28 08 729 ist es bekannt, im Inneren
des Gehäuses von Schmelzsicherungen mit Löschgas gefüllte Hohlkörper anzubringen,
die unter der Wirkung eines
sich beim Ansprechen der Sicherung entwickelnden
Lichtbogens durch teilweise Zerstörung der Wandung geöffnet werden. Dieser Vorschlag
hat aber erhebliche Mängel, weil einerseits solche mit Gas gefüllten Hohlkörper
erheblichen Platzbedarf haben und andererseits der Lichtbogen sich bereits erheblich
stark entwickeln muß, bis er die Wandung solcher Hohlkörper teilweise zerstört,
also bereits in ein Stadium kommt, in welchem er nur noch schwer beherrschbar ist.
Außerdem sind die Herstellungskosten für Schmelzsicherungen mit solchen in ihrem
Gehäuse angeordneten, Löschgas enthaltenden Hohlkörpern beträchtlich.
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Aus DE-PS-1 285 610 ist ein Vorschlag bekannt, mit Schwefelhexafluorid
imprägnierte Kunststoffteile als den bzw. die Schmelzleiter umgebendes Löschmittel
zu benutzen, wodurch man den Gasgehalt des Gehäuses ohne übermäßigen Druck etwas
erhöhen kann. Trotz der teuren Gewinnung dieser Kunststoffteile ist aber die zur
Verfügung stehende Gasmenge relativ bescheiden. Außerdem können bei derartigen Schmelzsicherungen
die thermischen Abbauprodukte des Kunststoffes die Lichtbogenlöschung behindern
und sogar zur Wiederzündung führen.
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Schließlich ist auch bereits vorgeschlagen worden, ein mit elektronegativem
Gas beladenes Molekularsieb-Granulat in einem gasdichten Gehäuse als Umhüllung des
bzw. der Schmelzleiter zu benutzen. Besonders empfohlen wird hierzu mit
Schwefelhexafluorid
beladenes Zeolit, insbesondere synthetisches Zeolit-X. Auch bei diesem Vorschlag
ist nur eine relativ geringe Löschgasmenge verfügbar und außerdem die Beladung des
Molekularsieb-Granulats mit Löschgas temperaturabhängig, wodurch der Druck im Inneren
des gasdichten Gehäuses in hohem Maße temperaturabhängig wird.
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Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, Schmelzsicherungen mit
den bzw. die Schmelzleiter umgebendem Löschmittel, das einen Löschgas abgebenden
festen Stoff enthält, dahingehend wesentlich zu verbessern, daß ohne wesentliche
Erhöhung der Herstellungskosten solcher Schmelzsicherungen die eitgelagerte und
somit beim Entstehen von Lichtbogen zur Verfügung stehenden Menge von l,öschgas
wesentlich erhöht wird und andererseits die Bindung des Löschgases in dem festen
Stoff derart ist, daß sie erst durch das Entstehen des Lichtbogens aufgehoben wird
und nicht durch äußere Temperatureinflüsse auf die Schmelzsicherung.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Löschgas
abgebende, feste Stoff mikroverkapseltes, unter der Wirkung eines elektrischen Lichtbogens
austretendes Löschgas und bzw. oder mikroverkapselte, unter der Wirkung eines Lichtbogens
in freigesetztes Löschgas überführbare Flüssigkeit zumindest als wesentlichen Bestandteil
enthält.
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Hierdurch wird erreicht, daß gegenüber den bisher bekannten Möglichkeiten
wesentlich erhöhte Mengen an Löschgas bzw.
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in Löschgas überführbarer Flüssigkeit im Inneren von Schmelzsicherungen
zur Verfügung gestellt werden und daß dieses Löschgas bzw. diese in Löschgas überführbare
Flüssigkeit wirklich erst durch die Wirkung eines elektrischen Lichtbogens freigesetzt
wird. Andererseits entfällt bei solcher Mikroverkapselung des Löschgases bzw. einer
in Löschgas überführbaren Flüssigkeit eine mehr oder weniger starke Hohlkörperwand,
die zu ihrer teilweisen Zerstörung ein beträchtlich weites Entwicklungsstadium des
elektrischen Lichtbogens benötigt. Vielmehr erfolgt die Freisetzung von Löschgas
bzw. Entwicklung von Löschgas erfindungsgemäß mit dem Entstehen eines elektrischen
Lichtbogens, so daß das Löschgas sofort mit dem Entstehen des Lichtbogens zur Verfügung
steht.
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In besonders vorteilhafter Ausführungsform ist der das Löschgas abgebende,
feste Stoff mikroverkapseltes Löschgas bzw.
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mikroverkapselte, in Löschgas überführbare Flüssigkeit in Form eines
feinen bis grob-körnigen Pulvers. Dadurch, daß der Löschgas abgebende, feste Stoff
vollständig aus solchem mikroverkapseltem Löschgas bzw. mikroverkapselter, in Löschgas
überführbarer Flüssigkeit besteht, kann eine Höchstmenge an Löschgas zur Verfügung
gestellt werden. Außerdem wird durch die Form eines feinen bis grob-körnigen Pulvers
eine optimale Umhüllung des Schmelzleiters bzw. der Schmelzleiter
mit
solchem mikroverkapseltem Löschgas bzw. mikroverkapselter, in Löschgas überführbarer
Flüssigkeit ermöglicht.
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Der Löschgas abgebende feste Stoff kann beispielsweise mikroverkapseltes
Schwefelhexafluorid sein. Es kommt aber auch mikroverkapselter Stickstoff in Betracht.
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Das Löschgas bzw. die in Löschgas überführbare Flüssigkeit kann unter
Überdruck in den Mikrokapseln gehalten sein.
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Durch diesen Überdruck wird nicht allein die zur Verfügung stehende
Löschgasmenge erhöht, sondern auch das augenblickliche Freisetzen des Löschgases
aus der Mikroverkapselung unter Wirkung eines elektrischen Lichtbogens verbessert.
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Die Verkapselungsmasse kann verkohlungs- und verzunderungsfester Kunststoff
sein, der auch in plastifiziertem bzw geschmolzenem Zustand praktisch elektrisch
isolierend ist.
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Als besonders vorteilhaft kommt hierzu Silikonharz als Verkapselungsmasse
in Betracht.
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Zur Erreichung eines hohen Füllungsgrades des Sicherungsgehäuses können
die Teilchen aus mikroverkapseltem Löschgas bzw. mikroverkapselter, in Löschgas
überführbarer Flüssigkeit Tropfenform aufweisen.
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Das mikroverkapselte Löschgas bzw. die mikroverkapselte, in Löschgas
überführbare Flüssigkeit kann durch leichtes Zusammenbacken oder Zusammenkleben
der Teilchen zu einem im wesentlichen festen Körper vereinigt sein. Auf diese Weise
werden diese Teilchen in vorher bestimmter fester Lage an dem Schmelzleiter bzw.
den Schmelzleitern gehalten und stehen sofort zur Verfügung, wenn beim Ansprechen
der Schmelsicherung ein Lichtbogen entsteht.
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Schließlich bietet sich im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, den
Löschgas abgebenden, festen Stoff in Form von mikroverkapseltem Löschgas und bzw.
oder mikroverkapselter, in Löschgas überführbarer Flüssigkeit nur in der Nähe von
für die Abschaltung vorgesehenen Eng stellen des bzw. der Schmelzleiter anzuordnen.
Auf diese Weise kann die erforderliche Menge an verkapseltem Löschgas bzw. verkapselter,
in Löschgas überführbarer Flüssigkeit wesentlich herabgesetzt werden, ohne die Menge
an zur Verfügung stehendem Löschgas an den eventuellen Entstehungspunkten von Lichtbogen
im Inneren der Schmelzsicherung zu vermindern.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der
Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße
Schmelzsicherung in Form eines HH-Sicherungseinsatzes in axialem Schnitt; Fig. 2
einen Schnitt nach der Linie 2-2 der Figur; Fig. 3 eine Teildarstellung in axialem
Schnitt für eine abgewandelte Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgestatteten
HH-Sicherungseinsatzes; Fig. 4 einen Schnitt nach 4-4 der Figur 3; Fig. 5 eine erfindungsgemäße
Schmelzsicherung als NH-Sicherungseinsatz in axialem Schnitt; und Fig. 6 eine erEndungsgemäße
Schmelzsicherung in Form eines D-Schmelzeinsatzes in teilweise geschnittener perspektivischer
Darstellung.
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Bei dem in Figur 1 und 2 gezeigten Beispiel hat der HH-Sicherungseinsatz
ein rohrförmiges Gehäuse 11, das beispielsweise aus keramischer Masse bestehen kann.
An beiden stirnseitigen Enden ist das Gehäuse 11 durch je eine Kontaktkappe 12 aus
Metall geschlossen. Im Inneren des Gehäuses 11 ist ein aus keramischer Masse bestehender,
an seinem Umfang mit axial gerichteten Rippen 14 ausgebildeter SchmeDieiterträger
13 angebracht. Auf diesen Schmelzleiterträger 13 sind im dargestellten Beispiel
drei parallel geschaltete Schmelzleiter
gewickelt, nämlich zwei
bandförmige Schmelzleiter 15 und 16 und ein drahtförmiger Schmelzleiter 17. Die
bandförmigen Schmelzleiter 15 und 16 sind in gewünschten Abständen mit Löchern 19
versehen, um dadurch Engstellen im Leiterquerschnitt zu bilden, an denen der Schmelzleiter
beim Ansprechen der Sicherung bevorzugt abschmelzen soll. Solche Engstellen- 19
können beispielsweise in solchen Abständen längs des jeweiligen Schmelzleiters 15
bzw. 16 angeordnet sein, die etwa 100 V Spannungsabfall über den Schmelzleiter entsprechen.
Die drei Schmelzleiter 15, 16 und 17 sind im dargestellten Beispiel mittels Kontaktstücken
18 parallel geschaltet und an die Kontaktkappen 12 angeschlossen. Im Beispiel der
Figuren 1 und 2 ist der Zwischenraum zwischen dem Kontaktleiterträger 13 unu der
Gehäusewand 11 mit einem Löschgas abgebenden festen Stoff angefüllt, der im dargestellten
Beispiel ein unter der Wirkung eines elektrischen Lichtbogens z.B. den mikroverkapselten
Stickstoff freigibt. Dieser Löschgas abgebende feste Stoff 20, in dessen Inneren
ein Löschgas und bzw. oder eine in Löschgas überführbare Flüssigkeit eingebettet
ist, weist eine Verkapselungsmasse auf, die aus einem verkohlungs- und verzunderungsfestem
Kunststoff besteht und in der Form eines feinen bis grob-körnigen Pulvers vorliegt.
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Beim Ansprechen der Sicherung wird zunächst einer der Schmelzleiter,
beispielsweise der Schmelzleiter 15, an der Stelle 25
durchschmolzen.
Der dabei entstehende Lichtbogen setzt dann aus dem umgebenden festen Stoff 20 Löschgas
frei, das die Ausbreitung dieses Lichtbogens behindert und diesen Lichtbogen sofort
wieder ausbläst. Da das Löschgas bzw. die in Löschgas überführbare Flüssigkeit unter
Überdruck in den Mikrokapseln bzw. den Löschgas abgebenden festen Stoff gehalten
ist, wird nach dem Aufschmelzen der Mikrokapseln durch den Lichbogen das unter Überdruck
austretende Löschgas den Lichtbogen bereits in seiner Anfangsphase ausblasen. Mit
der beim Schmelzen des ersten Schmelzleiters eintretenden zusätzlichen Überbelastung
der beiden anderen Schmelzleiter 16 und 17 werden auch diese beispielsweise an den
Stellen 26 und 27 durchschmolzen. Auch dort wird sofort bei Einsetzen des Lichtbogens
Löschgas aus dem Löschgas abgebenden festen Stoff 20 freigese.zt, das auch dort
die Ausbreitung des Lichtbogens in der bereits beschriebenen Weise behindert und
den jeweiligen Lichtbogen ausbläst.
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In der Darstellung der Figur 1 wird angenommen, daß die drei Schmelzleiter
an benachbarten Stellen schmelzen. Durch die Wirkung des Löschgas abgebenden festen
Stoffes 20 ist dies aber nicht notwendig, da der an einer Schmelzstelle, beispielsweise
der Schmelzstelle 25, auftretende Lichtbogen in seiner Wirkung so gering gehalten
werden kann, daß er nicht unbedingt das Schmelzen benachbarter Schmelzleiter hervorrufen
muß.
Vielmehr können die Schmelzstellen 25, 26 und 27 auch an voneinander entfernten
Stellen liegen.
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Im Beispiel der Figuren 3 und 4 enthält der HH-Sicherungseinsatz zwei
bandförmige Schmelzleiter 15 und 16 mit in Form von Lochungen ausgebildeten Engstellen
19. Im Bereich dieser Engstellen 19 sind plattenförmige Abschlußelemente 21 über
die Schmelzleiter 15 und 16 und den Schmelzleiterträger 13 gesetzt, um so eine die
Engstellen 19 der Schmelzleiter 15 und 16 aufnehmende, ringsum im wesentlichen geschlossene
Kammer 22 zu bilden. Diese Kammer 22 ist mit einem feinen bis grob-körnigen Löschgas
abgebenden festen Stoff 20 gefüllt, der z.B. ein mikroverkapseltes Schwefelhexafluorid
enthält, das bei Auftreten eines Lichtbogens frei wird und diesen entstehenden Lichtbogen,
wie bereits beschrieben, ausbläst.
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Um das Abblasen dieses frei werdenden Löschgases und damit das Ausblasen
des Lichtbogens zu verbessern, kann die plattenförmige Kammerwand 21 bzw. deren
Anschluß an den Schmelzleiterträger mit Gasauslaßöffnungen versehen sein. Solche
Gasauslaßöffnungen können zunächst mit leicht entfernbaren Pfropfen verschlossen
sein, damit nicht der Löschgas abgebende feste Stoff 20, der in feiner bis grob-körniger
Pulverform vorliegt, aus der Kammer 22 herausfällt. Sobald aber innerhalb der Kammer
22 das Löschgas durch Einwirkung eines Lichtbogens freigesetzt ist und damit Überdruck
erzeugt wird, werden
solche leicht eingesetzten Pfropfen aus den
Auslaßöffnungen herausgedrückt, um Strömungswege für das sich ausbreitende Löschgas
freizugeben. Das Verschließen von Gasauslaßöffnungen mittels Pfropfen kann entfallen,
wenn der Löschgas abgebende feste Stoff 20 durch leichtes Zusammenbacken oder Zusammenkleben
seiner Teilchen zu einem im wesentlichen festen Körper vereinigt wird.
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Die Benutzung von mikroverkapseltem Löschgas bzw. mikroverkapselter,
in Löschgas überführbarer Flüssigkeit bietet bei HH-Sicherungseinsätzen noch den
besonderen Vorteil, daß diese mit erheblich geringerer axialer Länge als bisher
und unter wesentlicher Verkleinerung der Abmessungen ausgebildet werden können.
Hierdurch wird es möglich, HH-Sicherungseinsätze auf Abmessungen zu verkleinern,
die den Abmessungen von NH-Sicherungseinsätzen vergleichbarer Ansprechleistung nahekommen.
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Bei dem in Figur 5 gezeigten Beispiel handelt es sich um die Anwendung
der Erfindung in einem NH-Sicherungseinsatz 30, der im dargestellten Beispiel einen
keramischen Gehäusekörper 31 mit Abschluß durch Stirnplatten 32 aus Metall ausgebildet
ist. In diese Stirnplatten 32 sind Messerkontakte 33 eingesetzt, die an ihren inneren
Enden einen oder mehrere Schmelzleiter 34 tragen (in der Zeichnung nur ein Schmelzleiter
34 dargestellt). Im dargestellten Beispiel ist der Schmelzleiter
34
im mittleren Bereich mit einer Engstelle 35 ausgebildet, die - wie dargestellt-
durch Ausschnitte, beispielsweise kreisförmige oder halbkreisförmige Ausschnitte
gebildet sein kann.
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Im Bereich dieser Verengung 35 ist der Schmelzleiter 34 durch einen
Wulst 36 eingehüllt und umgeben, der aus zusammengebackenem oder zusammengeklebtem,
körnigem, Löschgas abgebendem Material gebildet ist. Dieses den Wulst 36 bildende
Material ist mikroverkapseltes Löschgas bzw. mikroverkapselte, in Löschgas überführbare
Flüssigkeit in Form eines feinen bis grob-körnigen Pulvers. Der übrige, im Inneren
des Gehäusekörpers 31 gebildete Hohlraum ist im dargestellten Beispiel mit Quarzteilchen
37 , vorzugsweise Quarzsand, gefüllt.
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Beim Ansprechen einer solchen NH-Sicherung wird das Abschmelzen des
Schmelzleiters 34 im Bereich der Engstelle 35 erfolgen. Sobald dort ein Lichtbogen
entsteht, wird er aus dem in dem Wulst 36 zusammengeballten Löschgas abgebenden
Material Löschgas freisetzen. Dabei wird mit Wahrscheinlichkeit dz wulst 36 zerissen
oder auseinandergesprengt. Jedoch kann das mikroverkapselte Löschgas bzw. die mikroverkapselte,
in Löschgas überführbare Flüssigkeit sich nicht weit von der Verengungsstelle 35
bzw. dem dort entstehenden Lichtbogen entfernen, weil die Füllung aus Quarzteilchen
37 das
Material des Wulstes 36 in unmittelbarer Nähe des entstehenden
Lichtbogens festhält und dadurch gewährleistet, daß der Lichtbogen - solange er
sich noch weiter entwickelt - in zunehmendem Maß Löschgas aus dem bereitgehaltenen
gasabgebenden Material freisetzt.
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Im Beispiel der Figur 6 handelt es sich um die Anwendung der Erfindung
bei einem D-Schmelzeinsatz 40. Im dargestellten Beispiel hat der Schmelzeinsatz
40 einen Gehäusekörper 41 aus keramischem Material, der auf beiden Stirnseiten eine
Verschluß- und Kontaktkappe 43 trägt. An der Innenseite der Kontaktkappen 43 ist
ein bandförmiger Schmelzleiter 44 angebracht, der im dargestellten Beispiel wiederum
mit einer doppelten Verengungsstelle 45 ausgebildet ist, die hier durch dreieckförmige
Ausschnitte gebildet ist. Diese Verengungsstelle 45 ist ähnlich wie im Beispiel
der Figur 5 ringsum in einen Wulst 46 aus Löschgas abgebendem Material eingebettet.
Hierzu ist mikroverkapseltes Löschgas bzw. mikroverkapselte, in Löschgas überführbare
Flüssigkeit in Form eines feinen bis grob-körnigen Pulvers durch Zusammenbacken
oder Zusammenkleben zu diesem Wulst 46 geformt. Der restliche Innenraum des Gehäusekörpers
41 ist in diesem Beispiel mit lose eingefülltem feinem bis grob-körnigem Pulver
47 aus mikroverkapseltem Löschgas bzw. mikroverkapselter, in Löschgas überführbarer
Flüssigkeit angefüllt. Da im dargestellten Beispiel die Verkapselungsmasse verkohlungs-
und
verzunderungsfester Kunststoff, vorzugsweise Silikonharz, ist,
wird die beim Ansprechen der Sicherung von einem entstehenden Lichtbogen erzeugte
Wärme hauptsächlich zum Schmelzen der Verkapselungsmasse ausgenutzt, so daß auf
engem Raum eine relativ große Menge an Löschgas entwickelt bzw. freigesetzt wird.
Will man jedoch Wärmeabfuhr aus dem Entstehungsbereich eines Lichtbogens in gewünschtem
Maße ermöglichen, so kann dem Pulver aus mikroverkapseltem Löschgas bzw. mikroverkapselter,
in Löschgas überführbarer Flüssigkeit auch Quarzsand in gewünschter Menge beigemischt
werden.
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