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Schmelzleiter mit Auftragsmasse für elektrische Sicherungen Die Erfindung
bezieht sich auf Schmelzleiter mit Auftragsmasse für elektrische Sicherungen mit
flinker oder überstromträger Strornzeitkennlinie.
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Bisher hat man beim Bau überstromträger Sicherungen als Mittel zur
Herabsetzung des Grenzstromes auf den Schmelzleitern Stoffe auf-, gebracht, die
aus niedrigsclimelzenden Metallen' bestanden und die es gestatteten, den über den
erforderlichen Querschnitt bemessenen Schmelzleiter nicht erst bei Erreichen seines
Schmelzpunktes zum Abschmelzen zu bringen, sondern bereits bei Temperaturen, die
weit unter dessen Schmelzpunkt liegen. . Solche Schmelzleiter mit Aufträgen neigen
jedoch zu Alterungserscheinungen. Diese Erscheinungen erlauben deshalb nicht, die
Sicherungen längere Zeit über den Nennstrom hinaus bis zu ihrem Minimalprüfstrom
dauernd zu belasten. Bei Überbelastungen, wie sie z. B. beim Anlaufen von KurzschluBläufermotoren
entstehen, legiert sich nämlich das obenerwähnte Metall des Auftrages zur Herabsetzung
des Grenzstromes vorzeitig mit dem Schmelzleiter. Die Sicherung ändert dadurch ihren
Widerstandswert und damit auch ihre Charakteristik. Es kann daher vorkommen, daB
solche vorbelasteten Sicherungen infolge vorzeitiger
Änderung ihrer
Widerstandswerte bereits bei einer Nennstrombelastung durchschmelzen. Die bisher
angewendeten Mittel zur Herabsetzung des Grenzstromes, insbesondere Zinn-Blei-Legierungen,
verflüssigen sich z. B. bereits bei Temperaturen zwischen i80 und 25o0. C, also
schon bei Temperaturen, die auftreten, wenn der Schmelzleiter mit seinem vorschriftsmäßigen
Nennstrom oder Minimalprüfsrom belastet ist. Bei diesen Belastungen diffundieren
die Legierungsmittel bereits allmählich in das Silber des Schmelzleiters und ändern
durch Bildung-von Legierungen ihren ursprünglichen Widerstandswert; bei längerer
Dauer solcher Belastungen, Temperaturen über 270'C,
kommt-es verhältnismäßig
schnell zu voranschreitenden Legierungsbildungen und damit zu erheblichen Alterungserscheinungen.
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Es sind schon verschiedene Vorschläge bekanntgeworden, um diese Mängel
zu beseitigen. Beispielsweise hat man auf überbemesssenen Schmelzleitern nichtmetallische
Reaktionsstoffe, wie Salz oder Salzgemisch, angebracht, die bei bestimmten Temperaturen
neue Verbindungen bilden, welche den Schmelzleiter chemisch angreifen und zur Abschaltung
bringen. Es wurde auch vorgeschlagen, zwischen einem Legierungsmittel und dem Schmelzleiter
besondere Isolierschichten zu legen, die dem aufgebrachten Legierungsmittel erst
bei ganz bestimmten Temperaturen eine Berührung mit dem Schmelzleiter ermöglichen,
so daß das frühzeitig flüssig gewordene Lot bei unerwünschten Temperaturen von dem
Schmelzleiter ferngehalten wird. -Ferner verwendete man Wirkstoffe, z. B. Tellur,
Telluride u. dgl., die erst oberhalb ihres Schmelzpunktes den Schmelzleiter chemisch
zersetzen.
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- Diese bekannten Mittel sind jedoch in der Anwendung umständlich
und auch kostspielig in der Herstellung..Außerdem sind sie fast ausnahmslos nur
bei Silberschmelzleitern verwendbar und sind schließlich in ihrer Wirkung nicht
immer einwandfrei.
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Mari hat demnach vor der vorliegenden Erfindung bereits erkannt, daß
sich zwischen dem Grundmetall des Schmelzleiters und dem Überzug eine leicht schmelzende
Legierung bildet, die bei der Benutzung der Sicherung allmählich fortschreitet,
wodurch sich im Laufe der Zeit die Abschmelzcharakteristik ändert. - Man hat zwar
zur Behebung dieses Nachteiles versucht, den beschriebenen Vorgang bewußt zu erzeugen,
nämlich durch eine bestimmte Vorbehandlung bereits eine: Legierung zwischen dem
Überzug und dem Grundmetall des Schmelzleiters zu bilden, so däß dann die- fertige
Sicherungspatrone nach der Vorbehandlung einen Schmelzleiter enthält, der zwischen
dem Schmelzleitermetall und dem noch nicht legierten Überzugsrnetall eine Legierung
aufweist. Diese vor Inbenutzungnahme der Sicherung absichtlich herbeigeführte Legierungsbildung
hält jedoch den bis zur Vernichtung des Schmelzleiters führenden Legierungsprozeß
nicht. endgültig auf, denn die bei der Vorbehandlung, nämlich bei dem Glühprozeß
außen befindlichen; Zinnpartikelchen,, die noch keine Legierung mit dem Silber eingegangen
sind, haben nach wie vor den dem Zinn eigenen Schmelzpunkt von z32' C und werden
daher im Gebrauchsbereich der Sicherung weich und arbeiten weiter bei einer stetig
fortschreitenden Alterung. Gerade die Vermeidung solcher Alterungserscheinungen
ist die Aufgabe der Erfindung.
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Die bei der Erfindung zur Anwendung kommenden Metalle besitzen zwar
für sich genommen eigene Schmelzpunkte, die teils unterhalb und teils oberhalb.
der Temperatur des Schmelzleiters liegen, die dem Abschmelzstrom entspricht, wobei
aber die durch die Metalle gebildete Legierung einen Schmelzpunkt. besitzt, der
nicht unterhalb der Temperatur des Schmelzleiters liegt, die dem Abschmelzstrom
entspricht. Es kann sich also hierbei bis zu dieser Abschmelztemperatur keine Legierung
zwischen dem Schmelzleitermetall und der Legierung der Auftragsrnässe bilden, so
daß eine Alterungserscheinung völlig ausgeschlossen ist. Der Schmelzpunkt der aufgetragenen
Legierung kann nur bei Belastung mit dem Abschmelzstrom erreicht werden, und bei
allen darunterliegenden Temperaturen tritt weder eine Erweichung der Auftragsmasse
bzw. Legierung noch eine Legierungsbildung dieser mit dem Metall des Schmelzleiters
ein.
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Die Schmelzeinsätze gemäß der Erfindung arbeiten überaus wirtschaftlich,
da sie dauernd die höchstzulässige Belastbarkeit des zu sichernden Kabels zulassen.
Man erspart dadurch bei Sicherungen, mit Kupferschmelzleitern beispielsweise Kupfer,
da die Querschnitte geringer sein können. Außerdem kann man in den Schmelzleitern
genau dimensionierte Querschnittsschwächungen, z. B. Lochungen oder Aussparungen,
vorsehen, die diesen Sicherungen eine flinke Abschaltcharakteristik verleihen. Derartige
flinke Sicherung sind dann genauso betriebskalt wie überstromträge Sicherungen und
lassen eine Dauerbelastung mit Minimalprüfstrom zu. Dadurch sind auch. sogenännte
flinke Sicherungen ebenso wirtschaftlich bezüglich der angeschlossenen Kabel, wie
es bisher nur mit trägen Sicherungen möglich war.
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Die Erfindung selbst sieht die Anwendung solcher Legierungen vor,
die in Temperaturbereichen von etwa unter 4000 C weder mit dem Schmelzleitermaterial
eine Legierung bilden noch in das Schmelzleitermaterial diffundieren. Erst dann,
wenn die vorgeschriebene Temperatur des Abschmelzstromes erreicht ist, legiert sich
der Schmelzleiter mit dem Legierungsmittel und schaltet hierdurch ab. Hierzu eignen
sich nur solche Metalle oder Metallkompositionen, die bei erreichtem Schmelzpunkt
Legierungen mit dem Metall des Schmelzleiters, z. B: mit Kupfer oder Silber, bilden.
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Man kann beispielsweise geeignete Legierungsmittel erhalten, indem
man Metalle verhältnismäßig niedrigen Schmelzpunktes, wie Kadmium, mit weiteren
Metallen von höherem Schmelzpunkt, wie z. B. Silber, legiert. Man erhält hierdurch
eine für den jeweils beabsichtigten Zweck geeignete Legierung als Legierungsmittel.
Nur als Beispiel
sei genannt eine Legierung von 9o °/o Kadmium und
ioo/o Silber. Diese hat einen Schmelzpunkt von 400'C und ist somit für die erfindungsgemäßen
Zwecke gut geeignet.
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Da solche Legierungsmittel sich oft nicht mit einfachen Mitteln auf
den Schmelzleiter auflöten lassen, werden sie zweckmäßig in an sich bekannter Weise
in Form einer Nietplombe mit dem Schmelzleiter verschweißt oder vernietet. Diese
Aufbringungsart ist nicht nur zuverlässig, sondern auch weniger kostspielig.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Fig. i zeigt einen Sicherungskörper i mit einem Schmelzleiter 2, der in der Mitte
eine solche Plombe 3 aufweist. Die Querschnittsverringerungen 4 in Form von Lochungen
sind zu beiden Seiten der Plombe 3 angeordnet (vgl. Fig.2), um der Sicherung die
notwendige Kurzschlußfestigkeit zu geben.
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Wie erwähnt, ist die Verwendung der Legierungsmittel nicht nur bei
Silberschmelzleitern, sondern auch bei anderen Metallen, wie z. B. Kupfer, möglich.
Zur Befestigung der Auftragsmasse und Legierungsmittel kann man auch den Schmelzleiter
in der Mitte teilen und mittels der Auftragsmasse in Form von Plomben als Zwischenglied
wieder zusammennieten. Auch das Auflöten der Legierungsmittel auf den Schmelzleiter
sowie andere geeignete Befestigungsmethoden sind natürlich anwendbar.