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Publication number: DE86433C
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KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21: Elektrische Apparate.

in NÜRNBERG.

Als Kurzschlufsvorrichtung wirkende Schmelzsicherung.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 26. Mai 1895 ab.

Die Herstellung einer Sicherung für schwache Ströme bietet, insbesondere wenn es sich noch um hohe Spannungen handelt, mancherlei Schwierigkeiten. Beruht die Sicherung auf dem Princip der sogenannten Schmelzsicherungen, d. h. soll bei einem gewissen Maximalstrome die Sicherung durchbrennen und dadurch den Stromweg unterbrechen, so hat dieses Princip für Schwachstromsicherungen den Nachtheil, dafs es zu empfindlich ist. Selbst der dünnste herstellbare uiid praktisch noch verwendbare Draht braucht zum Abschmelzen einen Strom, der höher ist als jener Dauerstrom, der den in der Schwachstromtechnik (Telegraphie, Fernsprechwesen) verwendeten und zu schützenden Einrichtungen, wie Fernsprecher, Relais, Inductorien und dergl., verderblich werden kann. Der Grund liegt einerseits in der für die Querschnittsbelastung aufserordentlich grofsen Abkühlungsfläche dünner Drähte und andererseits in einer nicht unbeträchtlichen Wärmeableitung der Metallfassungen, welche die dünnen Schmelzdrähte zu halten haben. Ein Schmelzdraht von solcher Feinheit, wie er für eine Schwachstromsicherung erforderlich ist, stellt aber im Stromkreise schon einen nicht unerheblichen Widerstand dar. Ist die Sicherung für Hochspannungsströme herzustellen, so mufs, damit ein Lichtbogen nach dem Schmelzen des Drahtes zwischen den Fassungen der Sicherung nicht stehen bleibt, die Länge des Schmelzdrahtes schon ziemlich, beträchtlich sein, wodurch der oben erwähnte Nachtheil der Einfügung eines todten -Widerstandes in die Schwachstromleitung noch zunimmt.

Diese angeführten Nachtheile zu beseitigen ist der Zweck nachstehender Erfindung.

Fig. ι stellt die Vorrichtung schematisch dar. Auf einer Grundplatte A erheben sich vier Klemmen abcd, in welche die dünnen Schmelzdrähte S₁ S₂ kreuzweise eingeklemmt sind. Damit die Wärmeableitung dieser Klemmen mit Bezug auf die Drähte S₁ S₂ möglichst vermindert wird, sind dieselben erforderlichen Falles mit Einlagen k versehen, die aus schlechten Wärme-, aber guten Elektricitätsleitern bestehen, beispielsweise Graphit, Kohle oder dergl. Der Schmelzdraht S₁ verbindet in gerader Linie die Klemmen b und c, der Schmelzdraht s.₂ dagegen in einer gebrochenen Linie die Klemmen α und d. Diese beiden letzteren Klemmen sind niedriger als die Klemmen c und b, so dafs der Draht S₂ von der Klemme α ansteigend über den Draht S₁ hinweg wieder abfallend zur Klemme d gelangt. Der Draht S₂ steht unter der Wirkung einer Feder e und befindet sich in gespanntem Zustande. An Stelle der Federkraft kann auch die Schwerkraft in der Weise treten, dafs z. B. der Draht S₂ durch kleine aufgesetzte Belastungsgewichte nach unten, also im Sinne der Berührung mit S₁ gezogen wird. In Fig. 1 ist eine Feder e so dargestellt, als befände sie sich im Stromwege des Drahtes S₂. In Wirklichkeit wird man die Klömme d beweglich anordnen und die Federkraft unmittelbar auf die Klemme d und somit mittelbar auf den Draht s₂ wirken lassen. Damit nun unter der Feder- oder Schwerkraft ein Berühren der beiden Drähte S₁ S₂ nicht sofort eintritt, ist an der Kreuzungsstelle zwischen beide ein Plätt-

chen g eingeschoben, welches aus einer isolirenden, aber leicht schmelzbaren Mischung besteht. Anstatt diese Mischung in Form eines besonderen Plättchens zwischen die Drähte S₁ S₂ zu bringen, kann auch einer oder beide Drähte damit überzogen sein. Diese erwähnte Mischung, welche bei gewöhnlicher Temperatur der mechanischen Einwirkung des gespannten Drahtes Widerstand bietet, wird bei höherer Temperatur flüssig bezw. weich und kann alsdann eine metallische Berührung beider Drähte nicht mehr verhindern.

Die Schwachstromfernleitungen sind an die Klemmen α und b angeschlossen, während die zu schützende Einrichtung, z. B. eine Fernsprechstelle, mit den Klemmen c und d in Verbindung steht. Der Stromlauf ist alsdann im Ruhezustande der folgende: Der Schwachstrom tritt, von der Leitung kommend, durch die Klemme α ein, durchläuft den Schmelzdraht s.₂ und gelangt über Klemme d zu dem zu schützenden Schwachstromapparat, ζ. B. dem Fernsprecher f. Von hier geht der Strom über Klemme c durch den Schmelzdraht S₁ zur Klemme b und zur Fernleitung bezw. Erdleitung zurück.

Nehmen wir nun an, die Fernleitung sei durch irgend welche Ursache mit einer Starkstromleitung in Berührung gekommen, so dafs der Starkstrom auf dem soeben beschriebenen Wege in den Fernsprecher f gelangen könnte, so würden infolge der in den dünnen Drähten entwickelten Wärme unter Wegschmelzen der isolirenden Zwischenschicht dieselben in Berührung kommen. Hierdurch wird zunächst zweierlei erreicht. Erstens wird der Fernsprecher/ in sich kurz geschlossen und ist somit in erster Linie vor jedem weiteren Stromdurchgange ge-, sichert, zweitens scheidet der Fernsprecher/ mit seinem wahren oder scheinbaren Widerstände aus dem Schmelzdrahtstromkreise aus, so dafs der Starkstrom nur noch den Weg a-g-b zur Verfügung hat. Das letztere ist von besonderer Wichtigkeit dann, wenn der Starkstrom ein Wechselstrom ist und der Apparat/einen inductiven Widerstand darstellt, wie z. B. die Magnete von Telegraphenapparaten, Relais- und Fernsprechspulen, Klingelwerke, Klappenmagnete u.s.w. In diesem Falle kann der Fernsprecher / einen so grofsen scheinbaren Widerstand haben, dafs der entstehende Strom zum Durchschmelzen der Drähte S₁ und s.₂ gar nicht ausreicht, aber trotzdem den Fernsprecher/gefährdet. Ist jedoch in g Berührung eingetreten, so ist hiermit / aus dem Stromkreise ausgeschaltet; der die Schmelzdrähte durchfliefsende Strom wächst sofort beträchtlich an und die Drähte S₁ s.₂ kommen zum sicheren Durchschmelzen, wobei überdies die Federkraft bezw. die Schwerkraft ein mechanisches Zerreifsen des erhitzten Drahtes S₀ anstrebt. Wie aus dieser Darlegung ersichtlich ist, beruht das Princip. dieser Sicherung zunächst nicht darin, wie dies bei gewöhnlichen Schmelzsicherungen der Fall ist, im Augenblick des Wirkens einen Lichtbogen in Reihe mit den zu schützenden Apparaten entstehen zu lassen, sondern vielmehr darin, den zu schützenden Apparat noch, bevor es zur Entstehung eines Lichtbogens kommt, bereits durch Kurzschlufs aus dem Stromwege auszuschalten. Erst in zweiter Linie wirkt die Vorrichtung auch als Schmelzsicherung.

Reicht die Spannung des Starkstromes nicht aus, nach dem Durchschmelzen der Drähte S₁ s₂ einen Lichtbogen aufrecht zu erhalten, so ist mit den geschilderten Vorgängen die Wirkung der Sicherung beendet. Ist die Spannung dagegen so hoch, dafs ein Lichtbogen an der Unterbrechungsstelle bestehen kann, so überträgt sich in der skizzirten Anordnung, begünstigt durch die beim Verbrennen der Isolirmasse und der Schmelzdrähte sich bildenden Oxidationsstoffe, der Lichtbogen auf die mit a und b in Verbindung stehenden Bügel Ji₁ h₂. Er bildet sich zunächst an der engsten Stelle bei g, wandert aber dann, getrieben durch den durch seine Eigenwärme entstehenden kräftigen, von unten nach oben gerichteten Luftstrom, in die Höhe und erlischt an den weit ausgebogenen oberen Enden der Bügel von selbst. Befördert wird die Entstehung dieses Luftstromes noch durch links und rechts auf die Bügel aufgelegte Platten p, wodurch die einem Kamine gleichartige Zugwirkung erzielt wird. Durch diese Verlegung des Lichtbogens wird die eigentliche Sicherung aufserordentlich geschont. Die Schmelzdrähte können selbst für hohe Spannungen kurz gehalten werden, und wenn nach zahlreichen Entladungen die Metallbügel verbraucht sind, so können sie in einfachster Weise durch neue ersetzt werden, ohne dafs die eigentliche Schutzvorrichtung hierdurch im Mindesten berührt wird.

Obgleich im vorliegenden Falle die Sicherung besonders als Schwachstromsicherung beschrieben ist, so läfst sie sich in ganz derselben Weise auch als Starkstromsicherung ausbilden, wie überhaupt auch die bauliche Durchbildung manche Abänderung zuläfst, ohne indessen am Grundgedanken etwas Wesentliches zu ändern.

So sind z. B. in Fig. 2 die Schmelzdrähte nicht gekreuzt, sondern parallel neben einander geführt. Beide Drähte S₁ S₂ sind durch ein der Wirkung der Schwerkraft, geeignetenfalls auch einer Federkraft, unterworfenes Stäbchen \ überbrückt, welches nach dem Wegschmelzen der Isolirmasse bei g₁ bezw. g₂ Stromschlufs giebt und, wie oben beschrieben, den an den Klemmen c d gelegenen Apparat durch Kurzschlufs aus dem Stromwege ausschaltet, gleichzeitig aber dem Starkstrom auf dem Wege α g₁ g₂ b

Claims

zum Durchschmelzen der Drähte S₁ S₂ Veranlassung giebt. Im übrigen gilt, was auch in Bezug auf Fig. ι gesagt wurde.,

Pateντ-Anspruch:

Eine Sicherung zum Schütze elektrischer Apparate gegen zu hohe Ströme, dadurch gekennzeichnet, dafs zwei Drähte, die das Bestreben haben, sich zu berühren, durch eine leicht schmelzbare Isolirmasse von einander getrennt gehalten werden, während sie bei übergrofser Stromstärke die Isolirmasse schmelzend durchschneiden und dadurch zur Berührung kommen, so dafs sie als Kurzschliefser und als Schmelzdraht wirken.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.