DE651721C - Elektrische Abschmelzsicherung - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Abschmelzsicherung für elektrische Stromkreise, welghe insbesondere für hohe Spannungen und Ströme geeignet ist. Es ist bereits vorgeschlagen worden, für derartige Sicherungen das von den sogenannten Druckgasschaltern her bekannte Prinzip der Lichtbogenlöschung durch Wegblasen des Lichtbogens mittels eines Luftstromes zu benutzen. Wesentlich wirkungsvoller als durch Wegblasen wird der Lichtbogen gelöscht, wenn man den Druck des umgebenden Gases plötzlich stark absenkt. Auch nach diesem Prinzip arbeitende Abschmelzsicherungen sind bereits bekanntgeworden. Bei diesen Sicherungen steht der Schmelzdraht in einem geschlossenen oder durch eine geringe Öffnung mit der Außenluft verbundenen Raum mit einer Flüssigkeit in Berührung, die beim Entstehen des Lichtbogens verdampft bzw. explodiert und dadurch im Innern des. geschlossenen Raumes eine Drucksteigerung hervorruft. Die Druckabsenkung, die zur Lichtbogenlöschung dienen soll, erfolgt dann durch Ausströmen des entstandenen Dampfes durch eine bereits vorhandene Öffnung bzw. durch Zersprengen der Patrone.

Gemäß der Erfindung wird der Innenraum einer Sicherungspatrone, bei der die Löschung des beim Abschmelzen entstehenden Licht-

- bogens durch Expansion des umgebenden Gases erfolgt, mit Druckgas gefüllt und durch ein Ventil nach außen abgeschlossen, welches beim Abschmelzen der Sicherungsdrähte selbsttätig geöffnet wird. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Abschmelzsicherung gegenüber den "bereits bekanntgewordenen Sicherungspatronen, bei denen die Lichtbogenlöschung durch Druckabsenkung erfolgt, besteht vor allem darin, daß der Druck beim Durchschmelzen des Sicherungsdrahtes bereits vorhanden, ist und nicht erst durch Verdampfen einer gewissen Flüssigkeitsmenge mit einer mehr oder weniger großen Zeitverzögerung entstehen muß. Da außerdem das Öffnen des Ventils gleichzeitig mit dem Durchschmelzen des Sicherungsdrahtes erfolgt, so ist die Gewähr dafür gegeben, daß der Druck im Augenblick der Ventilöffnung im Innern der Patrone einen ganz bestimmten, von vornherein festgelegten Wert. hat. Es kommt noch als weiterer Vorteil hinzu, daß die erfindungsgemäße Sicherung wegen des Fehlens jeglicher Flüssigkeit in ihrem Innern in jeder beliebigen räumlichen Lage eingebaut werden kann.

Als Druckgas kann man Luft oder auch andere Gase verwenden, welche für den Löschvorgang beim Abschmelzen der Sicherungsdrähte besonders geeignet sind. Besonders gute Löschfähigkeit haben beispielsweise Wasserstoff oder auch Kohlensäure, wobei letztere noch wegen ihrer guten Kühlfähigkeit geeignet ist. Die Schmelzdrähte der Sicherung dienen zweckmäßig gleichzeitig als Halteelemente für die die Sicherungspatrone nach außen abschließenden Ventile und stehen zu dem Zweck entweder unmittelbar oder

unter Zwischenschaltung hebelartiger Übertragungsmittel mit einem Ventilteller in Verbindung, so daß das Ventil beim Durchschmelzen der Schmelzdrähte wegen der fortfallenden Haltekraft dieser Drähte selbsttätig geöffnet wird. Die Schmelz drähte können da-.bei, wie es bei anderen Bauarten von Sicherungen bekannt ist, auch in mehrere elektrisch parallel geschaltete Schmelzdrähte, aufgeteilt werden, von denen nur ein Teil mechanisch zur Verriegelung der die Patrone abschließenden Ventile dient, während die änderen Schmelzdrähte von jeder Zugkraft entlastet sind. Dies hat den Vorteil, daß letztgenannte Schmelzdrähte lediglich für" die Einstellung der richtigen Ansprechstromstäfke der Sicherung und die Ansprechzeit bemessen werden können. Außerdem kann man für diesen Zweck Schmelzdrähte aus Silber und anderen Materialien verwenden, die einer mechanischen " Zugbeanspruchung nicht -gewachsen wären. Beim Ansprechen der Siche-■ _'. rung schmelzen zunächst die vönrZüg"entlasteten Sicherungsdrähte .durch und danach diejenigen Drähte, Weiche ''die 'Verschlüß-, ventile geschlossen halten, weil die letzteren Drähte nach dem Durchschmelzen der ersteren " den* vollen Strorn aufnehmen müssen.

. Die Sicherungspatrone nach der Erfindung hat den, Vorteil," daß unmittelbar nach dem Ansprechen der Sicherung, d. h; in dem Augenblick, in dem in dem¹ Hohlraum der Sicherungspatrone der Lichtbogen''entsteht, ■ · eine kräftige Druckentlastung erzwungen wird, welche ' bekanntlich wesentlich, zur ' Löschung des Lichtbogens beiträgt. Da· die SicKerungsdrähte oder zumindest der' zuletzt stromführende Teil dieser Drahte mechanisch mit dem Ventil' verbunden -ist, werden die Teile Her Sicherungsdrähte an der Abschmelzstelle mechanisch mit großer Geschwindigkeit ' äüseinandergerissen, so daß auch'"dadurch noch der Löschvorgang des Lichtbogens beschleunigt wird. Die Tatsäche, daß sich in der Sicherungspatrone nicht "'wie"bisher Sand oder ähnliche feste Bestandteile befinden,.hat zur Folge,-■ daß die: Sicherungspatrone nach dem Ansprechen verhältnismäßig leicht wieder gebrauchsfähig -■ gemacht ,werden kann. Bei Sicherungspatronen für höhe Spannungen und höhe Stromstärken

• spielt' 'dies wegen der Verhältnismäßig großen Kosten¹ jeder "einzelnen Patrone 'eine'nicht

* unerhebliche Rolle.

In der Zeichnung "sind Äusführuiigsbeispieleder Erfindung dargestellt. Fig. ί zeigt eine Sicherungspätrone 1, welche röhrehför-

'*;mig' ausgebildet' ;ünd^i:Hiri'beiden 'Enden mit

"'metallischen' Verschlüßka^peri 2* und' 3 ver-

;seien* ist.;In der Verschlußkappe 3 "bifindet

"sich ein Ventil 4, Welches duAtfdeh^chmelz ' draht 5 geschlossen gehalten wird. Der Innenraum der Patrone ist mit Druckgas gefüllt, welches bestrebt ist, das Ventil 4 zu ■offnen, sobald der Sicherungsdraht 5, der , 'naturgemäß auch aus mehreren Einzeldrähten ■ bestehen kann, durchschmilzt. Die Öffnungsgeschwindigkeit kann dabei noch durch eine Feder 6 erhöht werden.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Verschlußvorrichtung "für das Ventil 7 ist der Schmelzdraht'8 nicht unmittelbar, sondern über eine Hebelübertragung 9 mit dem Ventilteller verbunden. Diese Anordnung hat gegenüber der Sicherung nach Fig. 1 den Vorteil, daß Wärmedehnungen der Sicherungsdrähte 8 bis zu einem bestimmten Grade ohne Einfluß sind für die Stellung des Ventils 7. Das Ventil bleibt daher sicher und vollständig geschlossen, solange die Schmelzdrähte 8 nicht vollständig durchschmelzen. Bei der Anordnung nach" Fig. 1 "bestehf demgegenüber die Gefahr, daß das Ventil schon bei normaler Strom-¹ bdästung· der Schmelzdrähte etwas entlastet wird und das Druckgas aus dem Innenraum der "Patrone daher'■ allmählich entweichen kann.

Es wurde bereits erwähnt, daß mehrere" ■ elektrisch--'parallel^geschaltete Schmelzdrähte verwendet werden Tsonnen. Zweckmäßig werden diese zum Teil nur für die rein elektrische Stromführung benutzt, während die- übiigen Drähte das Ventil der Sicherungspatronei geschlossen halten. Bei der Anordnung nach Fig. 2 wird zu dem Zweck die Verschlußkappe 10 der Patrone mit der Verschlußkappe Ii unmittelbar leitend über Schmelzdrähte 12 verbunden, die von mechanischen Zugkräften vollständig entlastet und daher nur für den Schmelzvorgang bemessen sind. Zweckmäßig wird der schwächste .Querschnitt, d. h. die - Schmelzstelle dieser Drähte, in die Nähe der das Ventil 7 geschlossen haltenden Schmelzdrähte 8 gelegt,· um durch Wärmeübertragung den Abschmeizvorgang der letztgenannten Drähte zu beschleunigen. " Bei der druckgasgefüllten Sicherungspatrone nach der Erfindung werden zweckmäßig nocfr Mittel vorgesehen, um die Patrone mit Sicherheit dauernd in betriebs-lio fähigem Zustande zu erhalten. Wenn aus irgendwelchen Gründen der im Innern der Patrone vorhandene Gasdruck nachläßt, so muß ein Signal-gegeben werden-oder,- falls die Drucksenkung ein bestimmtes Maß überschreitet, die Sicherung sofort zum Abschmelzen gebfacht werden. Erfindungsgemäß werden daher an der Sicherungspatrone druckabhängige, mechanisch oder elektrisch Wirlcende Schaltmittel angebracht, die -Signal-Stromkreise öffnen ^:oder schließen-^rödef* den Verschiußmechanismus^; der Ventile- (Ventil 7

in Fig. 2) betätigen, sobald der Innendruck der Sicherungspatrone um ein bestimmtes Maß sinkt. Dabei können je nach den Betriebsverhältnissen entweder beide Maßnahmen oder nur eine, d. h. die selbsttätige, druckabhängige Abschaltung der Sicherung, angewendet werden. Als Druckanzeigevorrichtung können Membranen verwendet werden, die in der Außenwandung der Sicherungspatrone angebracht sind und von der einen Seite unter dem Innendruck der Patrone und von der anderen" Seite unter Atrnosphärendruck stehen. Zweckmäßiger noch sind vollständig geschlossene Membrandosen,

is die im Innern der Sicherungspatrone untergebracht sind und deren Wandungen ihre Stellung verändern, sobald die Differenz zwischen dem Außen- und dem Innendruck der Membrandose von einem bestimmten SoIlwert abweicht. Geschlossene Membrandosen haben dabei den Vorteil, daß die Sicherungsvorrichtung auch dann anspricht, wenn die Membranwandung undicht wird.

Die Sicherungspatronen nach der Erfindung werden zweckmäßig noch mit Füllverschlüssen versehen, welche es gestatten, das Druckgas betriebsmäßig in das Innere der Patrone einzubringen, ohne daß die Patrone zu dem Zweck geöffnet werden muß. Die Patronen können dann auch in der Schaltanlage selbst mit Druckgas gefüllt bzw. nachgefüllt werden, wenn der Innendruck nachgelassen hat.

Claims (11)

1. Patentansprüche:

   i. Elektrische Abschmelzsicherung, bei der die Löschung des beim Abschmelzen enstehenden Lichtbogens durch Expansion des umgebenden Gases erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum der Sicherungspatrone mit Druckgas gefüllt und durch ein Ventil nach außen abgeschlossen ist, welches beim Abschmelzen der Sicherungsdrähte selbsttätig geöffnet wird.
2. 2. Sicherung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil außer durch die Einwirkung des Druckgases noch durch mechanische Zusatzfedern geöffnet wird.·
3. 3- Sicherung nach Anspruch i, dadurch

   gekennzeichnet, daß der Innenraum der Sicherungspatrone mit Luft oder Wasserstoff oder Kohlensäure gefüllt ist.
4. 4. Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die das Ventil geschlossen haltenden Schmelzdrähte (8) .und den Ventilteller (7) mechanische Übertragungsvorrichtungen (Hebel 9 o. dgl.) geschaltet sind, welche Wärmedehnungen bis zu einem bestimmten Ausmaß zulassen, ohne daß die Ventilstellung geändert wird.
5. 5. Sicherung nach Anspruch 1 oder folgende, dadurch , gekennzeichnet, daß mehrere elektrisch parallel geschaltete "65 Schmelzdrähte vorgesehen sind, von denen einige das Ventil der Siqherungspatrone geschlossen halten, während die übrigen Schmelzdrähte zugentlastet sind und nur zur Stromführung dienen.
6. 6. Sicherung nach Anspruch 5, dadurch, gekennzeichnet, daß die parallel geschalteten Schmelzdrähte so bemessen sind, daß die von mechanischem Zug entlasteten Drähte zuerst durchschmelzen.
7. 7. Sicherung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzstellen der zugentlasteten Schmelzdrähte in der Nähe der das Ventil schließenden Drähte angeordnet sind, so daß die Schmelzwärme der entlasteten Drähte auf die anderen Drähte übertragen wird und deren Abschmelzvorgang beschleunigt.
8. 8. Sicherung nach Anspruch r oder folgenden, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Anzeige der Höhe des Gasdruckes im Innern der Sicherungspatrone.
9. 9. Sicherung nach Anspruch 1 oder folgenden, gekennzeichnet durch druckabhängig betätigte Einrichtungen, welche die Sicherung zum Ansprechen bringen, sobald der Innendruck unter einen bestimmten Mindestwert sinkt.
10. 10. Sicherung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck, bei dem die druckabhängige Abschaltvorrichtung anspricht, so bemessen ist, daß er noch zum. sicheren öffnen des Ventils ausreicht.
11. 11. Sicherung nach Anspruchs bis 10, gekennzeichnet durch in der Außenwandung der Sicherungspatrone angeordnete Membranen oder im Innern der Patrone angeordnete geschlossene Membrandosen zur druckabhängigen Signalgebung oder selbsttätigen Abschaltung.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen