DE659916C

DE659916C - Elektrische Niederspannungssicherung mit einem in lichtbogenloeschendes Pulver eingebetteten Schmelzleiter

Info

Publication number: DE659916C
Application number: DEH137717D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1932-10-13
Filing date: 1933-10-11
Publication date: 1938-05-13

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Niederspannungssicherung mit einem in lichtbogenlöschendes Pulver eingebetteten Schmelzleiter. Der Schmelzleiter bestellt in bekannter Weise aus zwei in Reihe geschalteten Metallen. Das eine Metall hat einen niedrigen Schmelzpunkt, um den Strom bei langsam ansteigender Belastung abzuschalten, während das andex-e Metall einen hohen Schmelzpunkt besitzt und zur Kurzschlußabschaltung des Stromkreises dient.

Es sollen durch die Erfindung die Nachteile vermieden werden, welche sich bisher bei Überlastungen von Sicherungen, die 20 oder 30 °/o über der Normalbelastung liegen, gezeigt haben. Es hat sich in der Praxis herausgestellt, daß ζ. B. ein Bleistreifen bei einer allmählich steigenden Belastung bzw. bei einer mittleren Dauerüberlastung von 20 bis 30 °/₀ bei Erreichung des Schmelzpunktes nicht plötzlich abschmilzt und den Stromkreis unterbricht. Es sind sogar Überlastungen von 40 und 50 °/₀ möglich, ohne daß eine Unterbrechung erfolgt. Andererseits kann auch der Fall eintreten, daß die Unterbrechung des Stromkreises bereits bei einer mittleren Überlastung von 15 °/₀ einsetzt. Das Arbeiten einer solchen Niederspannungssicherung ist daher sehr unsicher.

Es ist die Aufgabe zu lösen, mit einfachen Mitteln eine Anordnung zu schaffen, um ein vollkommen sicheres Durchschmelzen der Sicherung bei allmählich ansteigender Belastung, d. h. bei einer mittleren Überlastung von 20 bis 3O°/₀, zu bewirken.

Bei langsam ansteigender Belastung wird die Schmelzstelle allmählich warm. Diese Wärme ist jedoch noch nicht so hoch, daß ein Abschmelzen erfolgt, sondern es bildet sich zuerst auf der Außenfläche der Schmelzstelle eine Oxydschicht, die aber feuerfest ist, d. h. an einem späteren Schmelzvorgang überhaupt nicht teilnimmt. Diese Oxydschicht bildet den mechanischen Träger für die Sicherung, soweit sie noch aus reinem Metall besteht, und zwar auch dann, wenn das Sicherungselement sich bereits im geschmolzenen Zustande befindet, d. h. die Oxydschicht umgibt den nun bereits flüssig gewordenen Teil des Metalls und hält diesen Metallfluß fest. Es besteht daher immer noch eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Klemmen; die Sicherung ist nicht unterbrochen, da das flüssige Metall sehr gut den Strom leitet. Die

Folge ist, daß der Stromkreis immer höhe überlastet wird. Wird schließlich die Temperatur allzu groß oder zerbricht das Oxydröhrchen, in dem sich das flüssige Metatf hält, dann erfolgt die bekannte Explosioirijjer-Sicherung mit allen ihren Nachteilen, da nun plötzlich eine starke Gasentwicklung unter Entstehung eines Lichtbogens einsetzt.

•Die obenerwähnten Nachteile werden ge-■ ίο maß der Erfindung dadurch behoben, daß die Schmelzstelle des Metalls mit niedrigem Schmelzpunkt mit Borsäure in unmittelbarer Berührung steht. Die Borsäure hat den Zweck, nach dem Abschmelzvorgang die stehenbleibenden Enden des Sicherungsmetalls isolierend abzudecken, um die Entstehung eines Lichtbogens zu verhindern. Außerdem hat die Borsäure noch die vorteilhafte Eigenschaft, daß sie den Schmelzfluß beschleunigt, d. h. als Flußmittel dient und die Entstehung der obenerwähnten, schädlich wirkenden Oxydschichten verhindert. Die Borsäure ist ferner bei allen Zuständen, die beim Durchbrennen einer Sicherung auftreten, ein Nichtleiter. Die Borsäure leitet weder im kalten Zustande noch im weißglühenden Zustande noch nach dem Ausglühen durch die Einwirkung des elektrischen Stromes.

Es ist bei Hochspannungssicherungen, die als Ausstoßsicherungen bekannt sind, bereits vorgeschlagen worden, Borsäure zu benutzen. Der Zweck der Borsäure bei derartigen Sicherungen ist aber, eine Entionisierung des in der Sicherung entstehenden Gases zu bewirken. Auf den Abschmelzvorgang selbst hat die Borsäure bei derartigen Sicherungen keinen Einfluß. Bei der Ausstoßhochspannungssicherung muß sogar ein Lichtbogen vorhanden sein, damit die Sicherung zur Wirkung kommt.

Die Borsäure kann bei der Niederspannungssicherung gemäß vorliegender Erfindung in der Verbindung B₂ O₃ · 3 H₂ O verwendet werden oder als Metaborsäure B₂O₃-H₂O oder als Pyroborsäure 2(B₂O₃) -H₂O oder als Borsäureanhydrid B₂O₃.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird z. B. eine geeignete Menge einer der obenerwähnten Borsäureverbiiidungen benutzt, um die Schmelzstelle des Metalls mit niedrigem Schmelzpunkt zu überziehen. Vorzugsweise kommt eine Mischung von Meta- und Pyroborsäure zur Verwendung, da diese Mischung im plastischen Zustande verarbeitet werden kann und in der Praxis leicht und wirkungsvoll zu benutzen ist.

Wo das Metall mit niedrigem Schmelzpunkt eine rohrförmige Gestalt aufweist, d. h. einen Hohlkörper bildet, ist es wünschenswert, außer dem äußeren Überzug des Rohres oder der Kapsel dieses Metalls mit plastischer Borsäure auch den inneren Hohlraum des Rohres oder der Kapsel mit Borsäure, vorzugsweise in der Form von Borsäurehydrid, "'anzufüllen. '

,"'Bei der besonderen Ausführungsfonn der Niederspannungssicherung nach der Erfindung ist jedes Metall des Schmelzleiters in einem ■ besonderen Sicherungsgehäuse untergebracht, und beide Schmelzelemente sind in Reihe geschaltet.

Die Erfindung ist auf den Zeichnungen beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt

Fig. ι den aus zwei in Reihe geschalteten Metallen bestehenden Schmelzleiter einer Niederspannungssicherung.

Fig. 2 ist die fertige Niederspannungssicherung in teilweisem Schnitt. '

Fig. 3 ist ein Querschnitt durch die Sicherung.

Fig. 4 ist eine der Fig. 2 entsprechende Schnittansicht,

Die Fig. 5 und 6 sind zwei Ansichten um 90⁰ zueinander gedreht im vergrößerten Maßstabe, um die Wirkungen beim Abschmelzen der Sicherung zu veranschaulichen.

Fig. 7 zeigt einen Schnitt durch eine Niederspannungssicherung, bei welcher der Schmelzleiter mit niedrigem Schmelzpunkt aus einem Hohlkörper besteht.

Fig. 8 ist eine der Fig. 7 entsprechende Ansicht im vergrößerten Maßstabe nach dem Abschmelzen der Sicherung bei langsam ansteigender Belastung.

Fig. 9 zeigt die Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Sicherung.

Fig. 10 ist eine Ansicht der in Fig. 9 veranschaulichten Sicherung von oben gesehen. Fig. 11, 12 und 13 sind Ansichten in teilweisem Schnitt durch eine der Schmelzsiche- ioo rungen, die bei der Ausführung nach Fig. 9 Verwendung findet.

Nach der Fig. 1 besteht die Sicherung aus den beiden Streifen α¹ aus einem Metall mit höherem Schmelzpunkt, z. B. Kupfer, die durch einen Zwischenraum voneinander getrennt sind, der durch die beiden Platten B überbrückt wird, die aus einem Metall mit niedrigem Schmelzpunkt gefertigt sind. Durch entsprechende Formgebungen sind die Strei- up fen α¹ bei α³ im Querschnitt verkleinert, so daß bei a^s die Abschmelzstelle für die Kurzschlußabschaltung entsteht. Die Abschmelzstelle für die Überlastungsabschaltung bei langsam ansteigender Belastung liegt in den beiden Brückenplatten B. Die zur Verwendung kommende Borsäure in der Verbindung B₂ O₃ ■ 3 H₂ O wird durch Reduzierung des H₂O~Gehaltes mittels Erwärmung in eine plastische klebbare Paste übergeführt und diese auf die beiden Metallplatten B aufgebracht, nachdem die Metallplatten B durch

Lötung ο. dgl. mit den beiden Streifen a¹ verbunden sind. Der Überzug ist auf den Zeichnungen mit E bezeichnet.

Der so entstehende Streifen wird in eine Hülse C eingesetzt, die mit einem lichtbogenlöschenden Pulver D gefüllt ist. Wenn bei langsam ansteigender Belastung die durch die beiden Platten B hergestellte Verbindung abschmilzt, deckt die Borsäure nach dem Ab-Schmelzvorgang die stehenbleibenden Enden des Sicherungsmetalls isolierend ab, wie es an der Stelle b¹ in den Fig. 5 und 6 in vergrößertem Maßstabe veranschaulicht ist.
Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 7 und 8 besteht die Sicherung aus den beiden nebeneinandergeführten Streifen α¹ aus Metall mit höherem Schmelzpunkt, die in ähnlicher Weise wie oben beschrieben ihre Abschmelzstelle bei a^s haben. Die Schmelz-

ao streifenpaare werden in diesem Falle von einem Hohlkörper B^s überbrückt, der aus einem Metall mit niedrigem Schmelzpunkt, z. B. Blei oder einer entsprechenden Legierung, besteht. Die äußere Fläche dieses Hohlkörpers ist wieder mit einer Borsäureschicht E abgedeckt. Außerdem ist aber auch der Hohlraum des Abschmelzkörpers mit Borsäure F gefüllt. Das Streifengebilde befindet sich wieder in einer Hülse C, die mit einem lichtbogenlöschenden Pulver D gefüllt ist. Schmilzt die Niederspannungssicherung mit niedrigem Schmelzpunkt durch, wie es im vergrößerten Maßstabe die Fig. 8 zeigt, dann werden die Abschmelzstellen des Hohlkörpers,

d. h. in diesem Falle die Ränder, von der Borsäure vollkommen abgedeckt, indem die in dem Behälter befindliche Borsäure F mit der äußeren Borsäureschicht E zusammenfließt.
An Stelle zweier Schmelzleiter (Fig. 1 bis 8) können zwei getrennte Schmelzsicherungen P, Q in Reihe (Fig. 9) gewählt werden, ^ipn denen die eine, Q, zur Kurzschlußabschaltung und die andere, P, zur Abschaltung bei mittleren Überlastungen dient, wobei letztere in Ausführungen gemäß Fig. 11 bis 13 möglich ist.

Eine derartige Anordnung kann besondere federnde Klemmkontakte T¹, T- sowie einen gemeinsamen mittleren Klemmkontakt T³ besitzen.

Nach der Fig. 11 wird ein besonderer Behälter G über den Streifen geschoben, mit Borsäure E gefüllt und durch einen Deckel g¹ abgeschlossen. Bei dieser Ausführungsform kann das Schmelzelement auch ein Hohlkörper sein, der mit Borsäure F gefüllt ist, wie es bei den Ausführungsformen der Fig. 7 und 8 beschrieben wurde, c¹ sind die Klemmen der Sicherung.

Die Sicherung nach der Fig. 12 zeigt eine Borsäuremasse E¹, die bei h¹ den Schmelzstreifen H umgibt.

Eine ähnliche Ausführungsform ist in der Fig. 13 veranschaulicht, wo, ähnlich wie in der Fig. 11 dargestellt, ein besonderer Behalter G¹ über den Schmelzstreifen H geschoben und mit Borsäure E¹ gefüllt ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrische Niederspannungssicherung mit einem in lichtbogenlöschendes Pulver eingebetteten Schmelzleiter aus zwei in Reihe geschalteten Metallen, von denen das eine einen niedrigen "und das andere einen hohen Schmelzpunkt besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzstelle des Metalls mit niedrigem Schmelzpunkt mit Borsäure derart in unmittelbarer Berührung steht, daß die Borsäure nach dem Abschmelzvorgang die stehenbleibenden Enden des Sicherungsmetalls isolierend abdeckt.

2. Elektrische Niederspannungssicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsäure die Schmelzstelle des Metalls mit niedrigem Schmelzpunkt als Überzug umgibt.

3. Elektrische Niederspannungssicherung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich an der Schmelzstelle des Metalls mit niedrigem Schmelzpunkt, vom Schmelzleiter getragen, ein die Schmelzstelle umgebender Behälter befindet, der mit Borsäure gefüllt ist.

4. Elektrische Niederspannungssicherung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzstelle des Metalls mit niedrigem Schmelzpunkt einen Hohlkörper bildet, der mit Borsäure gefüllt ist.

5. Elektrische Niederspannungssicherung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der beiden Schmelzmetalle zwei getrennte Schmelzsicherungen in Reihe geschaltet sind, von denen die eine zur Kurzschlußabschaltung und die andere zur Abschaltung b'ei mittleren Belastungen dient, wobei die Schmelzstelle des Streifens der Sicherung für mittlere Überlastungen sich in einem durch Deckel verschlossenen, mit Borsäure gefüllten Behälter befindet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen