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Temperaturschaltsicherung für Temperaturen über 600° C für elektrisch
beheizte Öfen u. dgl. Bei elektrisch beheizten Ofen, z. B. Härte-, Metallschmelz-
und Keramikbrennöfen, sowie Heißlufttrocknern für Gießformen u. dgl. werden Temperaturregler
vorgesehen, um zu verhindern, daß die Temperatur den höchstzulässigen Wert übersteigt.
Es kann aber bekanntlich vorkommen, daß die Temperaturregler aus irgendeinem Grunde
versagen, Schützenkontakte zusammenschweißen oder bei Lufttrocknern die Strömungswiderstände
über längere Zeit zu groß sind. Infolgedessen ist es notwendig, bei Anlagen der
erwähnten Art noch zusätzliche Maßnahmen zu treffen, um zu verhindern, daß Temperaturüberschreitungen
auftreten, da diese ganz beträchtliche Schäden zur Folge haben können, beispielsweise
Überhitzung der Chargen, Schmelzen des Brennguts, Zerstörung der Ofenausmauerung,
Schmelzen der Heizelemente usw. Es ist auch bekannt, neben dem Temperaturregler
noch sogenannte Abschmelzsicherungen als zusätzliche Schutzeinrichtung einzubauen.
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Abschmelzsicherungen zum Schutz von Wärmeapparaten benutzen bekanntlich
ein Metall oder eine Metallegierung, die bei einer bestimmten Temperatur flüssig
wird und somit den Heizstromkreis unterbricht. Bei den meisten Sicherungen ist das
Schmelzmaterial offen angeordnet, so daß es im Dauerbetrieb oxydiert und auch zundert,
wenn nicht ein Edelmetall, beispielsweise Gold, verwendet wird, wobei jedoch nur
bei hohen Temperaturen über iooo ° C ausgeschaltet werden kann. Um diesen Nachteil
zu vermeiden, ist bereits vorgeschlagen worden, einen Schmelzdraht in
einem
evakuierten oder mit neutralem Gas gefüllten Behälter einzuschließen. Ferner ist
es bereits bekannt, Temperaturschmelzsicherungen zum Schutz von Kochtöpfen u. dgl.
anzuwenden. Diese Art Sicherungen sind aber so konstruiert, daß sie nur für relativ
niedrige Temperaturen in Frage kommen, da bei einem Wert von etwa 6oo ° C die Kontakte
nicht mehr im Isolierrohr der Sicherung festbleiben. Die Sicherung, die nur in der
senkrechten oder geneigten Lage brauchbar ist, wird im Heizstromkreis des zu schützenden
Topfes unmittelbar angeordnet und kann nur zum Offnen des Kreises benutzt werden.
Nach dem Ansprechen dieser patronenartigen Sicherungen können dieselben nur wieder
in die Bereitschaftsstellung gebracht werden, indem sie herausgezogen werden, um
18o' gedreht und dann wieder eingesteckt werden.
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Zweck der vorliegenden Erfindung ist, nunmehr eine Temperaturschmelzsicherung
für Temperaturen über 6oo ° C für elektrisch beheizte' Öfen u. dgl., bestehend aus
einem Schmelzmetall und im Innern der Sicherung feststehenden Elektroden, die beim
Überhitzen durch das flüssige Schmelzmetall überbrückt oder getrennt werden, zu
schaffen, bei welcher das Schmelzmetall nach dem Schmelzen nicht ersetzt und die
Sicherung nicht aus dem Ofen entfernt werden muß. Gleichzeitig muß die Sicherung
auch eine möglichst einfache, robuste und billige Konstruktion aufweisen und lediglich
durch Wahl eines geeigneten Schmelzeinsatzes für jede beliebige Ansprechtemperatur
verwendbar sein. Gemäß der Erfindung werden diese Anforderungen dadurch erfüllt,
daß die Temperaturschaltsicherung ein abgeschlossenes, zunderfestes, mit keramischem
Material ausgefülltes Metallrohr aufweist,, in welches mindestens zwei über die
Länge des Rohrs sich erstreckende Elektroden gasdicht eingebettet `sind, welche
mit je einem Ende in ein mit dem Metallrohr verschweißtes, das Schmelzmetall enthaltendes
hohles Kopfstück hineinragen, wobei nach Ansprechen der Sicherung durch Drehung
derselben um die eigene Längsachse, nach Erstarren des Schmelzmetalls und Vertauschen
der Anschlüsse, die Sicherung wieder in die Bereitschaftsstellung gebracht wird.
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Die Erfindung ist nachfolgend an Hand der Zeichnung erläutert, in
welcher Abb. i einen Längsschnitt durch eine Temperaturschaltsicherung zeigt; die
Abb. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung ebenfalls im Längsschnitt,
während die Abb. 3 einen Querschnitt nach der Linie B=B der Abb. 2 darstellt.
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Der grundsätzliche Aufbau der Sicherung geht aus der Abb. i hervor,
wo i ein zunderfestes Stahlrohr bedeutet, an welchem das aus dem gleichen Material
wie das Stahlrohr i hergestellte hohle Kopfstück 2 gasdicht angeschweißt ist. Bei
der Ausführung nach Abb. i sind zwei über die Länge des Stahlrohrs i sich erstreckende
Elektroden 3 vorgesehen, die in Isolierröhren 4 geführt und yom Keramikpulver 5
umgeben sind. Dieses Keramikpulver 5 verdrängt einen großen Teil des Luftvolumens,
so daß möglichst wenig Sauerstoff im Innern der Sicherung vorhanden ist. Die Elektroden
3, die aus Stahl oder hochschmelzendem Metall, z. B. Molyhdän, bestehen, sind mittels
der quer zur Stahlrohrachse angeordneten Keramikscheiben 6 in richtigem Abstand
voneinander und vom Stahlrohr i gehaltert. Am Stahlrohr i ist noch ein weiteres
Rohrstück 7 angeschweißt, welches mittels eines keramischen Pfropfens 8 gasdicht
abgeschlossen ist. Dieser Pfropfen hat annähernd die gleiche Wärmedehnung wie das
Rohrstück 7 und ist mittels eines Emailflusses mit den Elektroden 3 und dem Rohrstück
7 vakuumdicht verbunden.
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Das freie Ende des Rohrstücks 7 ist mit einem Gewinde 9 versehen,
so daß ein Kopf aus Metall mit eingebautem keramischem Klemmbrett angeschraubt werden
kann, um die elektrische Verbindung zwischen den Elektroden 3 und dem Schaltstromkreis
herzustellen. Die in das Kopfstück 2 hineinragenden Enden io der Elektroden 3 sind
in entgegengesetzten Richtungen gebogen und bilden die Kontakte der Sicherung. Im
Kopfstück 2 befindet sich auch das für die in Frage kommende Höchsttemperatur ausgewählte
Schmelzmetall ii, und um jede Benetzung durch das Schmelzmetall zu verhindern, ist
das Kopfstück 2 innen oxydiert.
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Die in Abb. i dargestellte Temperaturschaltsicherung ist zum Einbauen
in waagerechter Lage bestimmt, und die Wirkungsweise derselben ist wie folgt: In
der Bereitschaftsstellung, d. h. wo die Sicherung beim Erreichen der für die zu
schützende Anlage vorgeschriebenen Höchsttemperatur ansprechen muß, um die Stromzufuhr
zur Anlage zu unterbrechen, befindet sich das Schmelzmetall ii oben im Kopfstück
2, wie in der Abb. i gezeigt ist. Im vorliegenden Falle wird die Sicherung über
das Ende io der unteren Elektrode 3 einerseits und über das geerdete Stahlrohr i
anderseits mit dem Außenstromkreis verbunden. Bei Überschreitung der zulässigen
Höchsttemperatur schmilzt das Schmelzmetall ii und fließt nach unten, wodurch zwischen
dem Ende io der unteren Elektrode und dem Kopfstück 2 eine elektrisch leitende Verbindung
hergestellt und der Hauptschalter des Wärmeapparats in an sich bekannter Weise durch
ein Schaltrelais geöffnet wird. Lediglich durch eine Drehung des Stahlrohrs i um
die eigene Achse um 18o', wodurch das nunmehr erstarrte Schmelzmetall ii wieder
in die oberste Lage gebracht wird, befindet sich die Sicherung wieder in Bereitschaftsstellung.
Gleichzeitig müssen auch die elektrischen Anschlüsse der Sicherung geändert werden,
weil die Elektroden 3 ihren Platz gewechselt haben.
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In den Abb. 2 und 3 ist schließlich noch eine weitere Ausführungsform
gezeigt, die für waagerechten Einbau oder Einbau in schräger Lage, io bis 20' von
der Vertikalen, geeignet ist. Die Sicherung ist in diesem Falle mit drei rotationssymmetrisch
angeordneten Elektroden 27 ausgerüstet, wobei die in das Kopfstück 20 hineinragenden
Enden der Elektroden 27 mit auseinander gespreizten Kontaktstücken 28 versehen sind.
Mit dieser Anordnung kann man bei horizontaler Lage oder Schräglage der Sicherung
die Elektroden paarweise so an einen Außenkreis anschließen, daß dieser wahlweise
geöffnet oder geschlossen wird, je nach der Ausgangslage des Schmelzmetalls 21.
Durch Drehung des Stahlrohrs i um die eigene Achse und Vertauschen der Anschlüsse
kann die Sicherung ohne weiteres immer wieder in die Bereitschaftsstellung gebracht
werden;
sie muß zu diesem Zweck, wie dies auch für die Sicherung gemäß Abb. i zutrifft,
nicht aus dem zu schützenden Wärmegerät entfernt werden.
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Durch geeignete Wahl des Schmelzmetalls kann die Sicherung für jede
in Frage kommende Ansprechtemperatur gebaut werden.
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Im allgemeinen wird die Schutzanordnung so getroffen, daß in einem
Gefahrenmoment der Hauptschalter des Wärmegeräts ausgeschaltet werden soll, und
zu diesem Zweck wird mittels der Sicherung der Stromkreis des Schaltrelais geschlossen.
In solchen Fällen, wo beim Überschreiten der zulässigen Höchsttemperatur die Kontakte
der Sicherung öffnen, muß ein Zwischenrelais, das an der Netzspannung liegt, beim
Öffnen des Sicherungskreises den Arbeitsstrom des Schaltrelais einschalten und den
Hauptschalter auslösen. Bei einfachen Anlagen, die nur mit Schaltschütz ausgerüstet
sind, muß die Sicherung den Stromkreis der Schaltspule des Schützes öffnen. Nun
kann es aber vorkommen, daß die Kontakte des Schützes zusammenschweißen. Bei fehlendem
Hauptschalter kann man dann die normalen Schmelzsicherungen, die im Zuge der Leitungen
liegen, kurzzeitig überlasten und durchschmelzen. In diesem Falle wird durch die
Temperaturschaltsicherung ein Relais betätigt, welches über einen Hilfsstromkreis
mit strombegrenzendem Widerstand die normalen Schmelzsicherungen zum Ansprechen
bringt.