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Schmelzleiteranordnung für kurzschlußfeste Patronen elektrischer Schmelzsicherungen
Die Erfindung bezieht sich auf Anordnungen an Schmelzleitern für hochkurzschlußfeste
Sicherungspatronen, z. B. nach dem sog. D-System, und betrifft eine Anordnung, durch
die die Abdichtung an der Stirn- bzw. Fußseite der Patrone eine wesentliche Vereinfachung
erfahren kann.
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Die einwandfreie Wirkung einer Sicherungspatrone, d. h. ein ausreichender
Schutz gegen die Gefahr eines Durchtretens des Abschaltlichtbogens nach außen, ist
neben einer zulässigen Befestigung der Schmglzleiter vor allem abhängig von einer
sorgfältigen Abdichtung der Stirn- bzw. Fußseite der Patrone, die in der Regel aus
stärkeren Lagen oder Mehrfachlagen temperäturbeständiger, nicht brennbarer Werkstoffe,
vorzugsweise Asbestmassen o: dgl., bestehen.
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Geringe Ungenauigkeiten der Abdichtung stellen ihre Wirksamkeit bereits
in Frage. Die Herstellung erfordert infolgedessen besondere-Sörgfalt, sie ist dadurch
umständlich und bedingt damit eine nicht unwesentliche. Erhöhung der Herstellungskosten.
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Es snd deshalb bereits zahlreiche Vorschläge gemacht worden, um diese
Abdichtungen zu ersparen codier wenigstens zu vereinfa 'chen..
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So hat man beispielsweise vorgeschlagen, bei geraden Leitungswegen
der: Schmelzleiter Verstärkungen der Stirn- und Fußkappen vorzunehmen oder die Kontaktkappen
mit Metallen, wie Silber, zu über-schichten.
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Es ist auch vorgeschlagen worden, Abstandsplatten, die die einwandfreie
Führung des Schmelzleiters in allseitiger Quarzsandumhüllung gewährleisten, vorzusehen.
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- Die Umständlichkeit .der Anordnung oder auch die verwendeten Werkstoffe
bedingen jedoch eine Erschwerung der Herstellung und eine Verteuerung der Sicherung.
Es
wurde nun überraschenderweise gefunden, daß man in sehr einfacher Weis, d. h. ohne
besondere Materialverstärkungen; Schutzüberzüge o. dg1. und vor allem ohne Einlegeplatten
aus Asbest u. dgl., eine einwandfreie Abdichtung .erzielen kann, wenn man den- Abschnitt
der größten Wärmeentwicklung des Schmelzleiters durch mindestens doppelte Abkröpfungen
auf geradem Leitungsweg derartig getrennt verlaufen läßt, daß die normale Wärmeabfuhr
von diesem Abschnitt dadurch beeinträchtigt und im Falle des Ansprechens der gerade
Leitungsweg in diesem Abschnitt unterbrochen wird.
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An sich sind Unterbrechungen des geraden Leitungsweges von Kontakt
zu Kontakt durch Verformung des Schmelzleiters bekannt. So hat man beispielsweise
bei Hochleistungssicherungen den Schmelzstreifen zickzackförrnig verlaufen lassen;
um den auftretenden Lichtbogen zu unterteilen und an den gebildeten Spitzen möglichst
schnell auseinander zu treiben, jedoch dient diese Anordnung nicht dazu, an einem
bevorzugten Teil des Schmelzleiters die Wärmeabfuhr zu beeinträchtigen, ganz abgesehen
davon, daß die über die gesamte Länge der bekannten .Schmelzleiter verteilte Zickzackanordnung
praktisch auch keine Änderungen hinsichtlich der Dichtung ermöglichen würde.
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Die Anordnung kann z: B. derart getroffen sein, daß die im wesentlichen
als Teil der größten Wärmeentwicklung in Frage kommende Mitte des Schmelzleiters,
d. h. ein entsprechender Abschnitt der Mitte, infolge doppelt rechtwinkliger Abkröpfung
zu beiden Seiten einen durch kurze Zwischenäste in gewisser Entfernung. parallel
zum geraden Leitungsweg verlaufenden Teil bildet, wobei vor oder hinter den Abbiegungen
zweckmäßig sog. Kurzschlußfallen vorgesehen sind.
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Es hat sich gezeigt, daß die hierdurch geschaffene Wegänderung des
Stromes ein Durchschlagen des Abschaltlichtbogens unmöglich macht, weil durch die
Abknickung, in Verbindung mit der hierdurch hervorgerufenen Wegverlängerung, eine
Erhöhung der Abschaltleistung eintritt, die- unter Ausnutzung der dynamischen Wirkung
der elektrischen Energie zu einem wesentlich verkürzten .Abbrand der Schmelzleiter
führt, bevor der Lichtbogen die nicht abgedeckten Kontaktkappen erreicht hat.
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Überraschenderweise hat sich auch gezeigt, daß die Abschaltzeiten
und Wege eine Kürzung erfahren, die selbst eine Überbrückung unter Einwirkung der
sich bei der Sicherungszerstörung bildenden Metalldämpfe nicht mehr zulassen, wobei
gegebenenfalls auch die schroffe Wegänderung nicht ohne Einfluß ist. Die Wegänderungen
können an sich in den verschiedensten Ausführungsformen außer der bereits erwähnten
verwirklicht werden. Von wesentlicher Bedeutung bleibt dabei in ,ällen Fällen, daß
die Abknickung nicht zu einer gegenseitigen Strahlungsbeeinflussung der die Winkel
bildenden Sicherungsabschnitte führen darf.
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Es ist bereits bekannt; zwecks Erzielung einer größeren überstr@omträgheit
bei geringeren Eigenverlusten den überdiinensionierten Schmelzleiter durch eine
örtliche Formgebung in der Belastbarkeit an der Schmelzstelle herabzusetzen. Diese
Formgebung soll dabei so beschaffen sein, daß durch gegenseitige Anstrahlung entsprechend
gestalteter, z. B. gegeneinander angebogener Flächenabschnitte eine Aufheizüng und
damit Herabsetzung der Wärmeleitfähigkeit des Schmelzleiters an. der betreffenden
Stelle eintritt, die zusammen mit der Querschnxttserhöhung eine Trägheitssteigerüng
bedingen. Diese Notwendigkeit einer Anstrahlwirkung setzt aber wiederum voraus,
daß :die örtlich vorgesehenen Abknickungen u: dgl. im Falle des Ansprechens keine
Unterbrechungen des geraden Leitungsweges darstellen, sondern im Kurzschlußfall
der gesamte Schmelzleiter als gerader, ununterbrochener Weg wirkt.
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Die Möglichkeit einer derartig schädlichen Strahlungsbeeinflussung
kann beim Gegenstand vorliegender Erfindung selbstverständlich ausgeschaltet werden
durch die Anordnung von schlechten Wärmeleitern, z. B. Glimmerplätten, Asbestplatten
u. dgl. w Eine solche Anordnung kann unter Umständen die Möglichkeit zu einer erheblichen
Verlängerung des Leitungsweges bieten oder die Möglichkeit zur Verwendung von Abwinklungen
in kleineren oder größeren Winkeln als rechten; -doch bilden im Regelfall die rechtwinkligen
Abknickungen, schon in Rücksicht auf die einfachere Herstellung, die zweckmäßigste
Form.
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In der beiliegenden Zeichnung sind einige Ausführungsformen von Schmelzsicherungen
sowie das Beispiel einer damit ausgerüsteten Sicherungspatrone dargestellt.
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Abb. r zeigt in einem Längsschnitt eine Patrone mit zwei Schmelzstreifen
der in Abb.2 im aeinzelnen gezeigten Form.
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Abb. 2 und 3 zeigen einen Schmelzstreifen mit doppelt rechtwinkliger
Abkröpfung, jedoch mit unterschiedlicher Belegung der Kurzschlußfälle.
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Im einzelnen ist ä die Kurzschlußfalle (Querschnittstninderung) in
den Schmelzleitern b; die durch tierfache rechtwinklige Abknickung einen parallel
zu den Endteilen verlaufenden größeren Mittelteil aufweisen. Der Freiraum zwischen
den Schmelzleitern :b
ist nach Abb. z in an sich bekannter Weise
ausgefüllt durch Quarzsand, Kieselgur c.
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In diesem Quarzsand ist gleichfalls der Faden g des Springmelders
d eingebettet; die Patrone ist an der Fuß- und Kopfseite abgeschlossen durch die
Luftabdichtungsplatte e, über die die Stirnkontaktplatte x und die Fußkontaktplatte
k greifen.
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Die Befestigung der Schmelzstreifen erfolgt durch die Zwischenkontaktkörper
f. Der Porzellankörper wird an allen Seiten umfaßt von einem Panzermantel i aus
Aluminiumblech o. dgl.
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Durch die- eingangs beschriebene Formgebung werden die Elementeneinrichtungen
praktisch nicht mehr -gefährdet, da infolge der geringen Eigenwärme, die ihre Hauptursache
in der hohen Querschnittssteigerung des Schmelzleiters hat, die Stöpselköpfe nicht
mehr der Gefahr des Platzens ausgesetzt sind.
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Des weiteren wird der Abbrand der Feinsilberschmelzleiter bei jeglicher
Überlastungsart erheblich abgekürzt, so daß von der Baulänge der Patrone für den
Abbrand im Regelfall nur etwa der dritte Teil in Anspruch genommen wird.
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Es hat sich gezeigt, daß diese Wirkung selbst bei Patronen von Nennstromstärken
von aoo Amp, und mehr zutrifft -und damit erwiesenermaßen auch höchste Nennstromstärken
mit Sicherheit beherrscht -werden können.
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Infolge der hohen Schaltleistung kann man gegebenenfalls auch Sicherungspatronen
sehr hoher Nennstromstärken nur mit einem einzigen Schmelzleiter ausrüsten, wodurch
ebenfalls eine erhebliche Vereinfachung der Herstellung bedingt ist; was sich insbesondere
gegenüber für die gleiche Aufgabe vorgeschlagenen Sicherungen bemerkbar macht, bei
denen eine große Anzahl im Querschnitt verschiedener Schmelzleiter vorgesehen ist.