DE9007239U1 - Elektrische Sicherung - Google Patents

Description

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Die Neuerung betrifft eine elektrische Sicherung mit einem bei Überlast schmelzenden Schmelzleiter, der sich in einer druckdicht abgeschlossenen, gasgefüllten oder luftleeren Kammer zwischen zwei Anschlußteilen erstreckt, wobei in der Umgebung des Schmelzleiters ein elektrisch leitendes und wärmeabsorbierendes Element einem der beiden Anschlußteile derart im Abstand gegenüberliegt, daß ein beim Abschalten der Sicherung am Schmelzleiter entstehender Lichtbogen auf das Element übergeht und verlöscht.

Zur Erhöhung des Schaltvermögens von elektrischen Sicherungen ist eine möglichst frühe Löschung des Lichtbogens erforderlich, der sich mit dem Einsetzen des Abschmelzens des Lichtleiters bildet und über den der Strom trotz der Trennung durch den Schmelzleiter weiterhin fließt. Bei anhaltendem Lichtbogen werden durch die anhaltende Energiezufuhr der Druck und die Temperatur im Inneren des Gehäuses schließlich so groß, daß der maximale Belastungsdruck überschritten und die Gehäusewandung zerstört wird. Die Sicherung explodiert.

Zur Erreichung einer frühen Löschung des Lichtbogens ist es bei einer als Kleinstsicherung ausgeführten Sicherung (DE-OS 37 42 532.2) bekannt, das eingangs genannte elektrisch leitende und wärmeabsorbierende Element als Metallscheibe auszubilden, die oberhalb des Schmelzleiters in entsprechendem Abstand zu den Anschlußteilen so angeordnet ist, daß der am Schmelzleiter entstehende Lichtbogen, wenn er eine bestimmte Länge überschreitet, von den Anschlußteilen auf die Metallplatte übergeht. Es werden folglich statt eines Lichtbogens zwei Lichtbögen gebildet und dabei die Lichtbogenlöschung beschleunigt.

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Eine Alternativlösung hierzu ist aus dem DE-GM 88 144.5 sowie auch aus der EP-A2-0 321 771 bekannt, wonach das Element, auf das der Lichtbogen übergehen kann, in Form der Kammerwandung selbst ausgebildet ist. Hierfür besteht die Kammerwandung aus Metall, und ihre Lage zu den Anschlußteilen wird derart gewählt, daß der am Schmelzleiter entstehende Lichtbogen auf die Kammerwandung übergehen kann, so daß mindestens ein Sekundärlichtbogen im Nebenschluß über die Kammerwandung entsteht. Durch das Aufschmelzen der Metallfläche der Kammer wird soviel Wärme absorbiert, daß der Sekundärlichtbogen erlischt.

In jedem Falle führen die bekannten Ausführungen und Anordnungen eines elektrisch leitenden und wärmeabsorbierenden Elementes zu einer Anhebung des Schaltvermögens insbesondere von Kleinstsicherungen. Vor allem bei der Fertigung von Kleinstsicherungen, die beispielsweise in einer handelsüblichen Größe mit zylindrischem Gehäuse einen Außendurchmesser von nur 8 mm und eine Höhe von 6 mm aufweisen, bedingt das Einlegen eines Metallplättchens bzw. die Anordnung einer metallischen Kammerwandung in genauem Abstand gegenüber den Anschlußteilen eine hohe Fertigungsgenauigkeit, um den gewünschten Ablauf bei der Bildung des Sekundärlichtbogens herbeizuführen. Außerdem ist der Konstrukteur auf eine bestimmte Form der Kammer und der Anschlußteile festgelegt.

Es besteht daher die Aufgabe, das Abschaltvermögen elektrischer Sicherungen durch Bildung eines Sekundärlichtbogens mit anderen Mitteln zu verwirklichen, die konstruktiv vielseitiger zu verwirklichen sind und eine einfachere Fertigung sowie breite Anwendungsmöglichkeiten zulassen.
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Diese Aufgabe wird neuerungsgemäß dadurch gelöst, daß, ausgehend von einer elektrischen Sicherung der eingangs genannten Art, das Element mit dem anderen Anschlußteil, dem es nicht für den Lichtbogenübergang zugeordnet ist, elektrisch leitend verbunden ist.

Neuerungsgemäß ist das Element, mit dem ein Teil der von dem Lichtbogen ausgehenden Energie absorbiert und die Bildung eines Sekundärlichtbogens ermöglicht wird, folglich nicht, wie bei den bisher bekannten Lösungen, von den beiden Anschlußteilen des Schmelzleiters getrennt, sondern mit dem anderen Anschlußteil, nämlich dem, dem es nicht für den Lichtbogenübergang gegenüberliegt, elektrisch leitend verbunden. Die Wirkungsweise beim Abschalten der Sicherung und beim Auftreten eines entsprechenden Lichtbogens ist im Prinzip die gleiche wie bei den bekannten Lösungen. Denn auch gemäß der Neuerung wird der Sekundärlichtbogen, der sich bildet, wenn der Primärlichtbogen eine gewisse Länge überschreitet, auf einen Kontaktpunkt an dem Element, das auch eine große Wärmekapazität hat, übertragen, so daß der Explosionsdruck unter der kritischen Grenze gehalten wird.

Die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem anderen Anschlußteil und dem wärmeabsorbierenden Element gibt dem Konstrukteur jedoch mehr Gestaltungsfreiheit und läßt eine einfachere Fertigung als bisher möglich zu.

Die Vorteile der Neuerung wirken sich vor allem dort aus, wo das Element mit dem anderen Anschlußteil mechnisch fest verbunden oder einteilig mit diesem ausgeführt ist. Denn die feste Verbindung gewährleistet von vorn herein eine abstandsgenaue Zuordnung. Darüber hinaus steht für die Wärmeableitung nicht nur das EIe-

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ment selbst, sondern zusätzlich auch die Wärmekapazität des Anschlußteils zur Verfügung.

Sehr wesentlich ist für die neuerungsgemäße Lösung, daß sie nicht nur für Kleinstsicherungen, sondern auch für Röhrchensicherungen etc. verwendbar ist, nämlich überall dort, wo sich ein Schmelzleiter in einer druckdicht abgeschlossenen Kammer zwischen zwei Anschlußteilen erstreckt. Der Abstand des Elementes von dem anderen Anschlußteil muß in jedem Falle deutlich kleiner sein als die freie Länge des Schmelzleiters zwischen den beiden Anschlußteilen. Andererseits darf der Abstand auch nicht zu klein gewählt werden, damit sich keine Materialbrücken oder dgl. zwischen dem Element und dem anderen Anschlußteil bilden können.

Die gestalterische Freiheit des Konstrukteurs kommt beispielsweise dadurch zum Ausdruck, daß sowohl Axialais auch Radialsicherungen neuerungsgemäß gestaltet werden können.

Eine Weiterbildung der Neuerung besteht darin, daß die Anschlußteile als die Wandung oder den Boden der Kammer der Sicherung durchsetzende Anschlußstifte ausgebildet oder angeordnet sind und das Element eine insbesondere abgewinkelte oder haken- oder bogenförmige Verlängerung des anderen Anschlußteils ist. Diese Bauart einer Kleinstsicherung mit den beiden Anschlüssen auf einer Seite oder wahlweise auf beiden Seiten verdeutlicht die Vorteile der Neuerung insbesondere im Hinblick auf die Fertigungsvorteile in besonderem Maße. Denn das wärmeabsorbierende Element besteht hier aus einer bloßen Verlängerung des anderen Anschlußteils, wobei die Verlängerung so abgebogen oder abgewinkelt ist, daß ihr freies Ende in dem jeweils erforderlichen

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Abstand dem einen der beiden Anschlußteile gegenüberliegt, von dem der Lichtbogenübergang ausgehen soll. Die Metallmenge der Verlängerung ist wie bei den anderen Bauformen in Abhängigkeit von dem gewünschten Schaltvermögen zu wählen, wobei zu berücksichtigen ist, daß das andere Anschlußteil selbst bereits eine Metallmenge zur Wärmeabsorption beiträgt.

Eine besonders einfache Massenfertigung der Anschluß-IG teile mit daran ausgebildetem Element ergibt sich, wenn die Anschlußteile fortlaufend aus einem Metallblechband in dichter Reihenfolge herstellbare Stanzteile sind, auf denen ein entsprechend aufteilbarer Schmelzleiterdraht befestigt ist. 15

Eine bevorzugte Ausführungsform der Neuerung nach Art einer Röhrchensicherung besteht darin, daß sich das Element als Steg etwa in Längsrichtung des Röhrchens neben dem Schmelzleiter erstreckt und mit einer der Kappen fest und elektrisch leitend verbunden ist. Auch in diesem Fall bildet sich bei Überschreitung einer gewissen Länge des Primärlichtbogens beim Abschalten der Sicherung ein Sekundärlichtbogen zwischen dem freien Ende des Steges als Kontaktfläche und dem Lot bzw. dem entsprechenden Anschlußteil des Schmelzleiters auf der gegenüberliegenden Kappenseite.

Ausführungsbeispiele der Neuerung werden nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Figur 1 eine Querschnittsansicht einer'Kleinstsicherung in schematischer Darstellungsweise gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; 35

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Figur 2 eine schematische Ansicht von als Anschlußteile einer elektrischen Sicherung gefertigten Stanzteilen an Metallblechbändern;

Figur 3 eine Querschnittsansicht einer Kleinstsicherung in schematischer Darstellungsweise gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;

Figur 4 eine Querschnittsansicht einer Kleinstsicherung in schematischer Darstellungsweise gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;

Figur 5 eine schematische Darstellung der Fertigung der Anschlußteile für die Sicherung gemäß Figur 3 in ähnlicher Weise wie Figur 2;

Figur 6 eine Querschnittsansicht einer Röhrchensicherung in vereinfachter Darstellungsweise;

Figur 7 eine Querschnittsansicht einer Kleinstsicherung in rein schematischer Darstellungsweise mit einer verdoppelten Anordnung aus Anschlußteilen und wärmeabsorbierenden Elementen.

In Figur 1 ist eine Kleinstsicherung mit einer aus einem Boden 1 und einem Deckel 2 druckdicht hergestellten Kammer K aus Isolierstoffmaterial gezeigt. Den Boden 1 durchsetzen zwei als Stifte gestaltete Anschlußteile 3, 4, zwischen denen ein Schmelzleiter 5 befestigt ist. Ein wärmeabsorbierendes Element 6 ist als hakenförmige Verlängerung des in der Zeichnung rechten Anschlußteils 4 ausgebildet. Wenn beim Abschalten der Sicherung der entstehende Lichtbogen eine gewisse Länge überschreitet, die länger ist als der Abstand zwischen dem freien Ende des in der Zeichnung links gelegenen

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Anschlußteils 3 und dem Ende des Elements 6, geht der Lichtbogen von dem Anschlußteil 3 in Form eines Sekundärlichtbogens 7 auf das Element 6 über, wo er infolge der Wärmeabsorption rasch erlischt. Das Element 6 ist mit einer für das gewünschte Abschaltvermögen ausreichenden Metallmenge mit entsprechendem Wärmeaufnahmevermögen auszustatten.

Figur 2 veranschaulicht, daß der gerade Anschlußteil 3 ebenso wie der andere Anschlußteil 4 mit dem als hakenförmige Verlängerung ausgebildeten Element 6 aus einem Metallblechband 8 in dichter Folge sowie in entsprechender Anordnung ausstanzbar ist. In paarweise einander gegenüberliegender und ineinandergreifender Anordnung der Anschlußteile 3, 4 läßt sich ein Schmelzleiterdraht 5', wie dargestellt, gleichzeitig auf einer Vielzahl von Anschlußteilen 3, 4 befestigen und anschließend entsprechend abteilen.

Eine einfache Maßnahme zur Vergrößerung der Wärmekapazität des Elementes 6 besteht beispielsweise in einer entsprechenden Verbreiterung der hakenförmigen Verlängerung. Eine Verbreiterung auch der Anschlußteile 3, 4 ist zweckmäßig, um einfache Verbindungsverfahren im Schmelzleiteraufnahmebereich anwenden zu können, und zwar ganz gleich, welche Ausführungsform der Neuerung gewählt wird.

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß Figur 3, bei denen im. Hinblick auf Figur 1 gleiche Bezugszeichen gleiche Teile bezeichnen, sind die beiden Anschlußteile 3, 4 an gegenüberliegenden Seiten der Kammer K herausgeführt und befestigt, so daß entweder beide Anschlußteile 3, 4 hakenförmig mit Ausbildung eines wärmeabsorbierenden Elementes 6 gestaltet sind oder mindestens das

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andere der beiden Anschlußteile 4 im Falle der Konstruktion nach Figur 4, die im übrigen derjenigen von Figur 3 entspricht. Die Lage des Sekundärlichtbogens ist in beiden Fällen mit 7 bezeichnet.

In Figur 5 ist ähnlich wie in Figur 2 die Herstellung der Anschlußteile 3, 4 für das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 in Form von Stanzteilen aus Metallblechbändern 8 gezeigt. Auch hier kann ein durchgehender Schmelzleiterdraht 5' auf den entsprechend angeordneten Anschlußstiften 3, 4 gemeinsam befestigt werden.

Figur 6 verdeutlicht ein Anwendungsbeispiel der Neuerung auf dem Gebiet der Röhrchensicherungen. Ein Röhrchen 14 aus Isoliermaterial ist an beiden Enden mittels Metallkappen 12, 13 verschlossen. Zwischen beiden Enden erstreckt sich der Schmelzleiter 5, der an den Enden jeweils mittels Lotperlen 15, 16 elektrisch leitend mit den Kappen 12, 13 verbunden ist. Das wärmespeichernde Element 6 ist hier ein Metallsteg 17, der sich von dem in der Zeichnung links gelegenen Anschlußteil neben dem Schmelzleiter 5 im Abstand von diesem erstreckt und in bestimmtem Abstand vor der in der Zeichnung rechts gelegenen Lotperle endet. Zwischen dem freien Ende des Metallsteges 17 und der Lotperle kann sich der gewünschte Sekundärlichtbogen 7 ausbilden, wenn beim Abschalten der Röhrchensicherung der am Schmelzleiter 5 entstehende Lichtbogen eine gewisse Länge überschreitet.

Figur 7 soll lediglich veranschaulichen, daß durch Anordnung von zwei Elementen 6, jeweils mittels Bügeln mit einem der Anschlußteile 3, 4 fest sowie elektrisch leitend verbunden sind, an jedem der beiden Anschlußteile 3» 4 ein Sekundärlichtbogen 7 erzeugbar ist.

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Hierfür sind die Arme 9 - von oben gesehen - in jeweils einer der beide Hälften der zylindrischen Kammer K geführt, damit sie sich nicht berühren sondern räumlich gegeneinander versetzt sind.

Auch wenn in den insgesamt vier Ausführungsbeispielen von elektrischen Sicherungen mit einer Kammer K stets eine aus einem Sockel 1 und einem Deckel 2 bestehende Kammer K gezeigt und beschrieben ist, wird darauf hingewiesen, daß die Anschlußteile 3, 4 mit dem Schmelzleiter 5 und dem Element 6 in jeder beliebigen anderen geeigneten Weise mit einer Umhüllung oder Kammer versehen werden können, vorzugsweise mit zwei Halbschalen, die die abstandsgenau gefertigte Anordnung aus Anschlußteilen 3,4, Schmelzleiter 5 und Element 6 zwischen sich aufnehmen. Ebenso können die Anschlußteile 3, 4 auch auf gesonderten Transportstreifen angebracht sein, statt, wie In Figur 2 und 5 dargestellt, mit den Metallblechbändern a geführt zu werden, aus denen sie herausgestanzt wurden. Diese und andere Maßnahmen liegen jedoch im. Ermessen des Ingenieurs, der mit der speziellen Aufgabe der Konstruktion und Fertigung beauftragt ist.

Claims (5)

- 1 - 22.06.1990 Schutzansprüche

1. Elektrische Sicherung mit einem bei Überlast schmelzenden. Schmelzleiter, der sich in einer druckdicht abgeschlossenen, gasgefüllten oder luftleeren Kammer zwischen zwei Anschlußteilen erstreckt, wobei in der Umgebung des Schmelzleiters ein elektrisch leitendes und wärmeabsorbierendes Element einem der beiden Anschlußteile derart im Abstand gegenüberliegt, daß ein beim Abschalten der Sicherung am Schmelzleiter entstehender Lichtbogen auf das Element übergeht und verlöscht, dadurch g ekennzeichnet, daß das Element (6) mit dem anderen Anschlußteil (4), dem es nicht für den Lichtbogenübergang zugeordnet ist, elektrisch leitend verbunden ist.

2. Elektrische Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (6) mit dem anderen Anschlußteil (4) mechanisch fest verbunden oder einteilig mit diesem ausgeführt ist.

3. Elektrische Sicherung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußteile (3, 4) als die Wandung (2) oder den Boden (1) der Kammer K durchsetzende Anschlußstifte ausgebildet und angeordnet sind und das Element (6) eine insbesondere abgewinkelte oder haken- oder bogenförmige Verlängerung des anderen Anschlußteils (4) ist.

4. Elektrische Sicherung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußteile (3, 4) fortlaufend in dichter Reihenfolge und in

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entsprechender Ausrichtung herstellbare Stanzteile aus Metallblechband (8) sind, auf denen ein entsprechend abteilbarer Schmelzleiterdraht 5' befestigt ist.

5. Elektrische Sicherung nach Anspruch 1 oder 2, nach Art einer Röhrchensicherung, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Element (6) als Metallsteg (17) etwa in Längsrichtung des Röhrchens (14) neben dem Schmelzleiter (5) erstreckt und mit einer der Kappen bzw. Lotperlen (15, 16) fest und elektrisch leitend verbunden ist.