DE706455C

DE706455C - Heavy-duty melting filament for electrical fuses

Info

Publication number: DE706455C
Application number: DED77824D
Authority: DE
Inventors: Dr Karl Wilhelm Froehlich; Dr Hermann Holzmann; Johannes Schatz
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1938-04-22
Filing date: 1938-04-22
Publication date: 1941-05-27

Description

Hochbeanspruchbarer Schmelzfaden für elektrische Schmelzsicherungen r Es- ist vorgeschlagen worden, hochbeanspruchbare elektrische Schmelzfäden aus Feinsilber und aus Feingold für elektrische Sicherungen zu verwenden, die in Öfen für höhe Temperaturen, z. B. in mit Gas; Öl oder elektrisch beheizten Schmelzöfen, angeordnet werden sollen: Derartige Schmelzfäden haben den Zweck, bei. einer ganz bestimmten Temperatur im Arbeitsraum des Ofens, durchzuschmelzen und .dadurch de Wärmezufuhr zum Ofen unbedingt und zwangsläufig abzusperren.-Es wurde nun :immer- wieder festgestellt, daß die Schmel=zfäden aus Feingold und aus Feinsilber den an sie zu stellenden Hauptbednngungen, nämlich :der zuverlässigen Beibehaltung ihres Schmelzpunktes unter allen vorkommenden Arbeitsverhältnissen, nicht genügen. So wurde im besonderen z. B. festgestellt, daß Feinsilberdrähtebei Betriebstemperaturen des Ofens m Bereich von 88o bis 92ö' C bereits _nach q, bis 14 Tagen -durchschmelzen. Wahrscheinlich wird der Schmelzpunkt des Silbers unter =den zumeist herrschenden Bedingüngendurch unerwünschte Sauerstoffaufnahme und interkristallins Korrosion herabgesetzt. Es genügtdann bereits eine kleine ebenso , wie eine kurze Überschreitung der Höchsttemperatur (Solltemperatur) im Arbeitsraum;T daß der Silberdraht durchschmilzt oder bricht und damit unbrauchbar wird.Heavy-duty fusible link for electrical fuses r It has been proposed to make heavy-duty electrical fusible filaments Fine silver and fine gold to be used for electrical fuses in furnaces for high temperatures, e.g. B. in with gas; Oil or electrically heated melting furnaces, to be arranged: Such fusion threads have the purpose of. one quite certain temperature in the working area of the furnace, to melt through and thereby de Shut off the heat supply to the stove absolutely and inevitably - it was now: always- found again that the filaments made of fine gold and fine silver denote the the main conditions to be imposed on them, namely: the reliable maintenance of theirs Melting point under all occurring working conditions are not sufficient. So was in particular z. B. found that fine silver wires at operating temperatures of the furnace in the range from 88o to 92o'C already melt through after q, up to 14 days. The melting point of silver will probably be below the most prevalent Caused by undesired oxygen uptake and intergranular corrosion degraded. A small as well as a short overshoot is sufficient the maximum temperature (target temperature) in the working area; T that the silver wire melts through or breaks and becomes unusable.

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß man in jeder Hinsicht -hochbeanspruchbare Schmelzfäden @ erhält, wenn man für die Fäden eine-Legierung verwendet, !die aus einem der Metalle Gold oder Silber in Mengen über -etwa 50% und als Rest aus einem oder beiden .der Platinmetalle Platin und Palladium bestehen.It has now been found, surprisingly, that one obtains -highly stressable fusible threads @ in every respect, if one uses an alloy for the threads, which consists of one of the metals gold or silver in amounts of more than about 50 % and the remainder of one or both .The platinum metals platinum and palladium consist.

Legierungen dieser -Zusammensetzungen sind an sich und -für die verschiedensten Zwecke bekannt. In allen Fallen jedoch sind die Legierungen nur für Gegenstände bekannt geworden, die nichtderartigen Erwärmungen ausgesetzt werden sollen, die bis unmittelbar an den Schmelzpunkt der Legierungen reichen, so ;daß die Legierungen gewissermaßen grenzbeansprucht werden. Außerdem sind die bekannten Legierungen niemals für solche Gegenstände vorgeschlagen worden, die Pendelungen in der Erwärmung, und zwar in der Nähe des Schmelzpunktes der Legierung aushalten müssen.Alloys of these compositions are in themselves and for the most varied Purposes known. In all cases, however, are the alloys only has become known for objects that are not exposed to such heating which reach up to the melting point of the alloys, so that the alloys are to a certain extent stressed to the limit. Also, the well-known Alloys have never been suggested for such items as the pendulums withstand heating, namely in the vicinity of the melting point of the alloy have to.

Es, war daher überraschend, daß Legierungen aus Gold oder Silber in Mengen über etwa 500b und aus Platin und/oder Palladium für hochbeanspruchibare Schmelzfäden in Hochtemperaturöfen geeignet sein würden, da derartige Schmelzfäden Pendelungen in :der Erwärmung bei gleichzeitiger Grenzbeanspruchung bis unmittelbar an den Schmelzpunkt aushalten müssen.It was surprising, therefore, that alloys of gold or silver were used in Quantities above about 500b and made of platinum and / or palladium for heavy-duty use Melt filaments in high temperature furnaces would be suitable because such melt filaments Oscillations in: the warming with simultaneous limit stress up to immediately have to endure the melting point.

Die Schmelzfäden nach der Erfindung ändern ihren Schmelzpunkt auch bei den ungünstigsten Betriebsbedingungen reicht und erweisen sich selbst den heftigsten Angriffen der sehr agressiven Ofenatmosphäre gegen'-über völlig beständig. Auch die elektrischen und thermischen sowie die Festi.gkeitsefgenschaften bleiben in unveränderter Güte erhalten. Insbesondere aber zeichnen sich die Legierungen durch eine überraschende strukturelle Nichtveränderbarkeit beim Erhitzen und durch die Gewährleistung eines kurzen reproduzierbaren Schnielzintervalles aus. Im Augenblick :der Erreichung .und Überschreitung des Schmelzpunktes schmelzen die Fäden sofort durch und unterbrechen dementsprechend den elektrischen Stromkreis unbedingt zuverlässig. Alle diese Vorteile -bleiben auch bei längstem Dauerbetrieb erhalten.The melt threads according to the invention also change their melting point in the worst operating conditions will suffice and prove to be even the most violent Completely resistant to attacks by the very aggressive furnace atmosphere. Even the electrical and thermal as well as the strength properties remain in received unchanged quality. In particular, however, the alloys are distinguished a surprising structural immutability on heating and by the Guarantee of a short, reproducible Schnielz interval. At the moment : When the melting point is reached and exceeded, the threads melt immediately through and accordingly interrupt the electrical circuit absolutely reliably. All these advantages are retained even after long periods of continuous operation.

Im besonderen wurde gefunden, daß für Goldlegierungen solche sehr geeignet sind, die aus Gold mit einem Zusatz von 0,05 bis 50 °/0 Palladium ibestehen. So sind für Absicherungstemperaturen bis etwa i ioo° C solche Legierungen sehr brauchbar, .die 980[o Gold und :20/0 Palladium enthalten, für Absicherungstemperaturen bis etwa 1350 bis 1355° C bewähren sich solche Legierungen vorzüglich, die,8o "/o Gold und 2o llo Palladium enthalten.In particular, it has been found that those made of gold with an addition of 0.05 to 50% palladium are very suitable for gold alloys. For example, alloys containing 980 ° gold and 20/0 palladium are very useful for safety temperatures of up to about 100 ° C; Contains gold and 2o llo palladium.

Silberlegierungen bestehen gemäß ,der Erfindung vorzugsweise aus Silber mit einem Zusatz von o,o5 bis 50% Palladium und/oder von 0,05 bis 3004 Platin.According to the invention, silver alloys preferably consist of silver with an addition of 0.05 to 50% palladium and / or 0.05 to 3004 platinum.

Im besonderen wurde ferner gefunden, :daß die Schmelzfäden nach der -Erfindung bei einer Ofentemperatur von- 9oo bis 95o° C besonders beständig sind, wenn sie aus 92,1[(, Silber + 8% Palladium bestehen. Legierungen aus 8o°lo Silber 'und 2o00 Palladium sind vorzüglich geeignet bei Temperaturen bis etwa iioo° C; solche Legierungen aus z. B. ;704 Silber und 230l0 Palladium sind brauchbar (bis io6o° C, solche aus 5o'[, Silber und 50°1o Palladium sind gut verwendbar bis 125o° C. Legierungen aus 8o0/, Silber und 20% Platin sind b rauchbar bis 96o° C, solche aus 8o 04 Silber, 9 04 Palladium und i 10/0 Platin z. B. brauchbar bis iooo° C. Alle diese Legierungen sind besonders geeignete Austauschmaterialien z. B. für Feinsilberdrähte. -Die Zusammensetzung der Legierungen für die Schmelzfäden wird vorzugsweise unter Berücksichtigung der vorbestimmten Durch-Schmelztemperatur des Fadens gewählt.In particular, it was also found that: that the melt threads after -Invention are particularly resistant at an oven temperature of -9oo to 95o ° C, if they consist of 92.1 [(, silver + 8% palladium. Alloys of 80% silver 'and 2000 palladium are eminently suitable at temperatures up to about 100 ° C .; such alloys from e.g. B.; 704 silver and 230l0 palladium are usable (up to 1060 ° C, those made of 50 °, silver and 50 ° 10 ° palladium can be used well up to 125 ° C. Alloys made of 8o0 /, silver and 20% platinum are smokable up to 96o ° C, such made of 8o 04 silver, 9 04 palladium and i 10/0 platinum z. B. usable up to iooo ° C. All of these alloys are particularly suitable replacement materials e.g. B. for fine silver wires. -The composition of the alloys for the fusible filaments is preferably below Taking into account the predetermined through-melting temperature of the thread selected.

Vorzugsweise werden die Schmelzfäden in Form von Bändern oder Drähten, gegebenenfalls auch zu mehreren verwendet. Zweckmäßig beträgt die Länge ,des den hohen Temperaturen auszusetzenden Teiles des Fadens ein Vielfaches, z. B. etwa das 45ofache der Länge der Seite der quadratisch gedachten Querschnittsflächen. Die tatsächliche Qüerschnittsform des Fadens kann beliebig z. B. rund oder rechteckig sein: Weiterhin werden' zweckmäßig die Oberflache und die Querschnittsfläche des Fadens so bemessen, daß die Oberfläche des -den hohen Temperaturen auszusetzenden Teiles ein Vielfaches; z. B. etwa das 16oofache der Querßchn.ittsfläche beträgt.The melt threads are preferably in the form of ribbons or wires, possibly also used in groups of several. Appropriately, the length of the the part of the thread to be exposed to high temperatures many times over, e.g. B. about that 45 times the length of the side of the imaginary square cross-sectional areas. the actual cross-sectional shape of the thread can be any z. B. round or rectangular be: Furthermore, the surface and the cross-sectional area of the Dimension the thread so that the surface of the -to be exposed to high temperatures Part a multiple; z. B. is about 16o times the cross-sectional area.

Es wurde ferner noch gefunden, :daß die Größen des spezifischen Widerstandes, insbesondere .Querschnitt und Länge des Fadens, so zu wählen sind, daß hindurchfließende Ströme, die zur Betätigung üblicher, z. B. , elektrischen Heizstrom unterbrechender Relais ausreichen, praktisch keine oder nur eine im Vergleich zur Aufheizung von außen vernachlässigbare Temperaturerhöhung bewirken. Der durch den Faden flließende Steuerstrom braucht, wie festgestellt wurde, in keinem bestimmten Verhältnis zu dem Heizstrom zu stehen. Allerdings wird zweckmäßig darauf geachtet, daß die vom Steuerstrom entwickelte Wärme in jedem Falle möglichst gering ist im Vergleich zu derjenigen, welche durch den Hauptstrom erzeugt wird.It was also found that: that the quantities of the specific resistance, In particular, the cross-section and length of the thread are to be selected so that the Currents that are used to actuate the usual, e.g. B., electric heating current interrupting Relays are sufficient, practically none or only one compared to the heating of cause negligible temperature increase outside. The one flowing through the thread As has been established, control current does not need to be in any specific ratio to stand by the heating current. However, it is appropriate to ensure that the from Control current developed heat in each case is as low as possible in comparison to that which is generated by the main stream.

Der Schmelzfaden nach der Erfindung ist für die verschiedensten Zwecke anwendbar, z. B. auch für Heizgeräte, die mit Gas oder mit Öl beheizt werden. Der Schmelzfaden kann hier ebenso wie :bei elektrischen Ofen in einen Steuerkreis eingefügt werden, in dem sich auch ein Relais befindet, das die Heizmittelzufuhr zum Ofen o. dgl. beim Durchschmelzen des Drahtes undbeim Unterbrechen des Steuerstromkreises sperrt.The melt thread according to the invention is used for a wide variety of purposes applicable, e.g. B. also for heaters that are heated with gas or oil. Of the Melting filament can be inserted into a control circuit in the same way as: with an electric furnace in which there is also a relay that controls the heating medium supply to the furnace or the like when the wire melts and when the control circuit is interrupted locks.

Anwendungsbeispiel: Ein aus einer Legierung aus 920,(o Silber mit einem Zusatz von 8% Palladium bestehender Schmelzfaden nach er Erfindung wurde ebenso wie ein Draht aus reinem Silber in einem elektrischen Ofen angeordnet. Während der Draht aus reinem Silber bereits nach io Tagen grobkristallin wurde und zu Bruch ging, war der Silb,er-Palladium-Draht noch nach, 4 Monaten intensiven Betriebes :des Ofens unverändert gebrauchsfähig, so -daß er sich z. B. ebenso biegen ließ wie vor seiner Inbetriebnahme.Application example: A made of an alloy of 920, (o silver with an addition of 8% palladium existing fusible link after his invention was placed in an electric furnace as well as a wire made of pure silver. While the wire made of pure silver became coarsely crystalline after 10 days and broke, the silver-palladium wire was still after 4 months of intensive use : the furnace can be used unchanged, so that it can be used e.g. B. also let bend as before it was commissioned.

Ausführungsformen des Schmelzfadens nach der Erfindung sind als Beispiele in der anliegenden Zeichnung schematisch wiedergegeben.Embodiments of the fusible thread according to the invention are given as examples shown schematically in the accompanying drawing.

A4b. i zeigt eineSeitenansicht eines Schmelzfadens mit -die Enden Übergreifenden Muffen; Abb.2 gibt einen Querschnitt nach -der Linie A-B der Abb. i wieder; Abib,. 3 stellt einen Schirielzfaden -in Form eines gewellten Bandes mit verbreiterten Ansatzstücken an den Enden dar; Abb. 4 veranschaulicht die zu' A.bb. 3 he= hörige -Ansicht von oben; Abb. 5 zeigt schließlich eine Seitenansicht einer .bevorzugten Ausführungsform, bei welcher der Schmelzfaden Schleifenform hat und von einer .Kapillare abgestützt wird.A4b. i shows a side view of a melt filament with the ends Overlapping sleeves; Fig.2 gives a cross-section along the line A-B in Fig. i again; Abib ,. 3 shows a Schirielz thread in the form of a corrugated band widened extensions at the ends; Fig. 4 illustrates the to 'A.bb. 3 he = obedient view from above; Finally, Fig. 5 shows a side view of a .Preferred embodiment in which the melt thread has the shape of a loop and is supported by a .Kapillary.

Im einzelnen bezeichnet i den ietwä zylindrischen Schmelzfaden, :der z: B. aus- einer Legierung aus 92 °/o Silber mit 8 0% Ralla:diüm besteht. 2bezechnet eine das eine Ende des Fadens überfangende Muffe, an welcher ein Anschlußleiter angebrgcht Werden kann.In detail, i denotes the ietwä cylindrical melt thread: the for example, an alloy of 92% silver with 80% ralla: diüm. 2 designated a sleeve which covers one end of the thread and to which a connecting conductor Can be alleged.

Bei der Ausführungsform nach Abb. 3 und 4 bedeutet 3 den bandifärmig gewundenen Schmelzfaden, 4 einen:- Zwischenraum zwisehen zwei Windungsteilen des Fadens: Mit 5 und 6 sind -die verbreiterten Ansatzstücke an den Enden bezeichnet, während 7 eine Durchtritlsöffnung -in einen der verbreiterten Ansätze bedeutet; :die Öffnung ist z. B. zur Aufnahme eines Schraubenbolzens geeignet.In the embodiment according to Figs. 3 and 4, 3 means band-shaped coiled fusible thread, 4 a: - space between two winding parts of the Thread: 5 and 6 denote the widened extension pieces at the ends, while 7 means a through-opening in one of the broadened approaches; : the opening is z. B. suitable for receiving a screw bolt.

Bei' der Ausführungsform und Anordnung nach Abb. 5 sind :die beiden Zuleitungen zum Schmelzfaden mit 9 und io, -die- Anschlußkontakt@ zwischen Zuleitungen und Schmelzfaden mit i i bew. 1:ä bezeichnet. Die Kontakte- sind -auf einem Isolierkörper ,13 :angeordnet, der ebenso wie die Kontakte:in einem Gehäuse 14 untergebracht ist, das einen Einführungsstutzen 15 für de Zuleitungsdrähte und einen weiteren Stutzen 16 aufweist; mit dem es in eine Bohrung der Ofenwandung 17 eingesetzt ist. In den Stutzen 16 ist ein vorzugsweise aus einem ziemlich grobporigen keramischen Material bestehendes Schutzrohr 18 eingesetzt, das am anderen Ende abgeschlossen ist. Das Schutzrohr ist z. B. 40 cm lang. Innerhalb. des Rohres ist eine Zweilochkapillare ih angeordnet, die in axialer Richtung aus .Abschnitten von z:. B. io cm Länge zusammengesetzt ist., Innerhalb der Kapillarbohrungen ist .die Schmelzfadenschleife 8 gemäß,der Erfindung vorgesehen, deren freie Enden zu :den Kontakten i z und 12 geführt sind. 2o bezeichnet schematisch eine Heizwicklung.In 'the embodiment and arrangement according to Fig. 5 are: the two Feed lines to the fusible link with 9 and io, -die- connection contact @ between feed lines and fusible thread denoted by i i bew. 1: ä. The contacts are -on an insulating body , 13: arranged, which like the contacts: is accommodated in a housing 14, the one inlet nozzle 15 for de lead wires and another nozzle 16 has; with which it is inserted into a bore in the furnace wall 17. In the Stub 16 is preferably made of a fairly coarse-pored ceramic material existing protective tube 18 used, which is completed at the other end. That Protection tube is z. B. 40 cm long. Within. of the tube is a two-hole capillary ih arranged in the axial direction from. Sections of z :. B. 10 cm length composed Is., Within the capillary bores. The melt thread loop 8 according to the Invention provided, the free ends of which: the contacts i z and 12 are guided. 2o schematically designates a heating winding.

Claims

PRINTENTANS TEST: i. Use of an alloy, consisting of one of the metals gold and silver, in amounts of about 50%, and the remainder of one or both of the platinum metals platinum and palladium, for heavy-duty electrical fusible threads for fuses in, for example: with gas, Oil or electrically heated melting furnaces for high temperatures.

2. Use of an alloy according to claim r, consisting of 98 0% gold and 2 "/ p palladium, for safety temperatures up to about 100 ° C; and an alloy consisting of 80% gold and 2o "/,,: palladium, for. Protection temperatures up to about 135o to z-355 ° C:

3. Use of an alloy according to: Claim i, consisting of 9a: a / o silver and 8 °; / o palladium, for safety temperatures up to about goo to 95o ° C, an alloy of -77 ° [, silver and: 23010 palladium , for safety temperatures up to about 1060 ° C; a - alloy of 8o0 / 0 Silver and 2o0 / 0 palladium, for waste 'sicherungstemperaturenbis about iioo ° C, an alloy of 5o o%: silver and palladium 50'4, for safety temperatures to about i25o ° C, an alloy Made of 8o 0 / Q silver and: 2o% platinum, for safety temperatures up to about 96o ° C, and an alloy of 8o04 silver, g °% palladium and i i-% platinum, for safety temperatures up to about 100 ° C.

4. Melt filament for use -according to claims i to 3, characterized by the Gestaf a partially by a capillary tube supported loop, the length of the high temperature The part of the loop to be exposed is expediently about -450 times as large as the. Side: the imaginary square. Cross-sectional area and: the surface of the the part of the loop that is to be exposed to high temperatures, for example 16,000 times as large as -the (cross-sectional area.