DE2839071A1 - Strombegrenzende sicherung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine strombegrenzende Sicherung und speziell eine strombegrenzende Sicherung vom Schlitztyp, um einen überstrom dadurch zu begrenzen, indem ein schmelzbares Teil in einem Schlitz angeordnet ist, der in einem elektrisch isolierenden Teil ausgebildet ist oder der zwischen elektrisch isolierenden Teilen ausgebildet ist, um den nach Durchschmelzen des Sicherungselementes geschlagenen elektrischen Lichtbogen zu kühlen und um auch zu verhindern, daß der elektrische Lichtbogen sich fächerförmig oder streuend in seinem Querschnitt vergrößert, so daß eine ausreichend hohe Lichtbogenspannung sichergestellt wird.

Strombegrenzende Sicherungen oder Schmelzsicherungen werden sehr häufig dazu verwendet, eine große Vielfalt von elektrischen Geräten zu schützen und dienen schließlich auch als Schutzeinrichtung für siedend gekühlte Halblei-

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tervorrichtungen (ebullition cooled).

Bei den herkömmlichen strombegrenzenden Sicherungen ist das Sicherungselement in einem lichtbogenlöschenden Material angeordnet, wie beispielsweise Silicasand und wird so betrieben, daß ein überstrom begrenzt und unterbrochen wird, indem das Sicherungselement schmilzt, wobei gleichzeitig mit dem Durchschmelzen des Sicherungselementes der überstrom begrenzt und der sich bildende elektrische Lichtbogen ausgelöscht wird und zwar als Ergebnis des Streuvorganges des elektrischen Lichtbogens, was durch Kühlung mit Hilfe des lichtbogenauslöschenden Materials erreicht wird. Wenn das lichtbogenauslöschende Material aus Silicasand besteht, so liegt dieses Material in granulierter Form vor und ist somit als Ganzes porös. Mit anderen Worten enthält das granulierte lichtbogenauslöschende Material eine Vielzahl von kleinen Zwischenräumen, die zwischen den Körnern des Materials gebildet werden. Wenn somit ein bestimmter überstrom begrenzt wurde und ein elektrischer Lichtbogen gebildet wurde, so kann dieser sich fächerförmig oder streuend in die Zwischenräume des lichtbogenauslöschenden Materials ausbreiten, so daß dadurch die Querschnittsfläche des Lichtbogens vergrößert wird. Diese Zunahme des Querschnittes des Lichtbogens führt zu einer Unterdrückung des Anstiegs einer elektrischen Spannung mit dem Ergebnis, daß eine ausgezeichnete strombegrenzende Funktion'erhalten werden kann.

Um die strombegrenzende Funktion zu verbessern, wurde bereits vorgeschlagen, das Sicherungselement länger zu gestalten. Da jedoch das Sicherungselement durch das sandförmige lichtbogenauslöschende Material umschlossen ist, welches keine gute thermische Leitfähigkeit besitzt, kommt der eigene thermische Widerstand des strombegrenzenden Sicherungselementes zum Tragen, der stark durch den thermi-

sehen Widerstand eines zugehörigen Sicherungsteiles beeinflußt wird. Wenn daher das Sicherungselement länger ausgeführt wird, erhöht sich nicht nur das Volumen der Sicherungen selbst, sondern auch der thermische Widerstand der Sicherungselemente. Diese Erhöhung des thermischen Widerstandes setzt eine Grenze oder Einschränkung hinsichtlich der Stromkapazität für strombegrenzende Sicherungen .

Wenn ein elektrischer Lichtbogen nach Begrenzung des Stromes geschlagen wird, so werden auch die sandförmigen lichtbogenauslöschenden Materialien geschmolzen und mit der Unterbrechung eines Überstromes werden Schmelzprodukte erzeugt. Wenn mehrere Sicherungselemente dicht beieinander angeordnet werden, bilden sich die Schmelzprodukte um jedes Sicherungselement herum, überlappen sich oder überlagern sich mit denjenigen des benachbarten Sicherungselementes. Daher können dann auch elektrische Lichtbogen nicht ausreichend gekühlt werden, was zu einer Verminderung der Strombegrenzung und Unterbrechungsfunktion führt. Aus diesem Grund müssen auch die herkömmlichen strombegrenzenden Sicherungen eine Bogenlöschkammer mit einem ausreichend grossen Volumen aufweisen, um eine zufriedenstellende Strombegrenzungsfunktion und ünterbrechungskapazitat zu erzielen, und zwar auch bei Bildung von Schmelzprodukten, die sich bei Zunahme der Querschnittsfläche eines elektrischen Lichtbogens bilden. Dies führte jedoch zu dem Nachteil, daß strombegrenzende Sicherungen selbst große Abmessungen aufweisen. Darüber hinaus ändert sich auch die Strombegrenzungsfunktion und Unterbrechungsfunktion sehr stark mit der Füllgeschwindigkeit eines lichtbogenauslöschenden Materials, was zu der Notwendigkeit führt, die Füllgeschwindigkeit oder Folge genau zu steuern.

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Um die zuvor erläuterten Probleme zu lösen, wurden neuerdings strombegrenzende Sicherungen entwickelt, die aus. einem festen elektrisch isolierenden Teil mit einem Schlitz bestehen, wobei das Sicherungselement in dem Schlitz angeordnet wird und von dem Strom durchflossen wird. In der japanischen Patentveröffentlichung 45782/1976 ist beispielsweise eine strombegrenzende Sicherung beschrieben, die gekennzeichnet ist durch ein bandförmiges flaches Sicherungselement, welches in innigem Kontakt mit elektrisch isolierenden Teilen steht, die plattenförmig gestaltet sind und eine hohe Wärmeleitfähigkeit und eine Lichtbogenwiderstandsfähigkeit besitzen, wobei das Schmelzelement an beiden Flächen der Isolierteile anliegt, bzw. mit diesen in Kontakt steht und wobei sich die Isolierteile in orthogonaler Richtung zu dem Schmelzelement erstrecken. Weiter ist ein Strombegrenzungs- und Unterbrechungsschlitz dadurch gebildet, daß das elektrisch isolierende Material zwischen den Umfangskantenabschnitten der plattenförmigen Isolierteile eingefügt ist und zwar ausgenommen derjenigen Abschnitte, die in enger Berührung mit dem Schmelzelement stehen. Bei der erläuterten strombegrenzenden Sicherung fließt ein abnormaler Strom durch das Schmelzelement, um dieses zu schmelzen und um dabei einen elektrischen Lichtbogen zu schlagen. Unter diesen Umständen wird der elektrische Lichtbogen durch die festen elektrisch isolierenden Teile gekühlt, die das Element umschließen, während jedoch die Querschnittsfläche des Lichtbogens auseinanderstreuen kann, bzw. sich vergrößern kann, da der elektrische Lichtbogen auf das Volumen des Schlitzes beschränkt ist, welches durch die umgebenden elektrisch isolierenden Teile definiert ist. Als Folge besitzt eine entsprechende Lichtbogenspannung eine sehr hohe Anstiegsgeschwindigkeit und erreicht auch einen hohen Wert, was zu ausgezeichneten Strombegrenzungseigenschaften führt. Jedoch auch bei dieser strombegrenzenden Sicherung

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nach der erwähnten japanischen Patentveröffentlichung ist die Strombegrenzungseigenschaft nicht immer zufriedenstellend/ da dabei nicht die Schlitzweite mit in Betracht gezogen wurde. Auch bleiben Probleme ungelöst, wie strombegrenzende Sicherungen des erwähnten Typs konstruiert werden müssen, um hohen Spannungen zu widerstehen und um hohe Stromkapazitäten zu erreichen, was in den letzten Jahren immer mehr an Bedeutung gewonnen hat.

Bei den herkömmlichen strombegrenzenden Sicherungen vom Schlitztyp, bei denen das Sicherungselement in einem Schlitz angeordnet ist, sind sowohl das Schmelzelement als auch der Schlitz der Umgebungsatmosphäre ausgesetzt und es ergaben sich verschiedene Probleme, da Knallgeräusche nach Durchschmelzen des Sicherungselementes auftreten, ebenso hochtemperierte Gase benachbarte Komponenten verschmutzen, ein Kurzschluß über elektrisch geladenen Teilen, die dicht beieinanderliegen, auftritt usw. Um die Probleme hinsichtlich der Knallentwicklung, Verschmutzung und KurzSchlußbildung usw. zu lösen, ist man derart vorgegangen, daß man sowohl das Schmelzelement als auch den Schlitz, welcher das Schmelzelement aufnimmt, in eine Sicherungsbox oder Kasten in Form einer hermetisch abgedichteten Struktur einschließt. Diese Maßnahme führte jedoch manchmal dazu, daß das Innere des Sicherungskastens einem hohen Druck ausgesetzt wurde, was wiederum erforderlich macht, daß in vielen Fällen der Sicherungskasten derart konstruiert werden muß, daß er einem mechanisch hohen Druck widerstehen kann, was insbesondere denjenigen Sicherungstyp für eine hohe Stromkapazität betrifft.

Dazu kam noch, daß ein wiederholter Stromfluß durch die herkömmlichen strombegrenzenden Sicherungen dazu geführt hat, daß das Sicherungselement wiederholt thermischen Spannungen unterworfen wurde, das durch diesen Stromfluß wiederholt abwechselnd ausgedehnt und wieder zusammengezogen wird,

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und zwar aufgrund der Wärmezyklen, die dabei entstehen. Diese Erscheinung kann jedoch zu einem abnormalen Unterbrechungsfehler führen. Um einen solchen Fehler oder Ausfall zu vermeiden, wurden die herkömmlichen strombegrenzenden Sicherungen so konstruiert, daß thermische Spannungen absorbiert werden, indem man das Sicherungselement beispielsweise spiralförmig formt oder in eine Zick-Zack-Gestalt bringt. Eine übermäßige Verbiegung des Sicherungselementes führte jedoch wiederum zu dem Nachteil, daß die Zuverlässigkeit der Sicherung vermindert wurde. Dies ist bekanntlich jedoch nicht wünschenswert.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine neuartige verbesserte strombegrenzende Sicherung vom Schlitztyp zu schaffen, die eine sehr viel bessere strombegrenzende Funktion ausführen kann als sie früher durch ausreichende Erhöhung der Lichtbogenspannung und des Lichtbogenwiderstandes eines elektrischen Lichtbogens, der nach Durchschmelzen des Sicherungselementes geschlagen wird, erzielt werden konnte.

Die vorliegende Erfindung schafft eine strombegrenzende Sicherung vom Schlitztyp, bestehend aus einem festen elektrisch isolierenden Teil, ein in diesem festen elektrisch isolierenden Teil ausgebildetem Schlitz, der eine Breite nicht größer als 1 mm besitzt, wobei ein Sicherungselement oder Schmelzelement in diesem Schlitz derart angeordnet ist, daß sie auf einen überstrom ansprechen kann und durchschmelzen kann. Um die Stromkapazität zu erhöhen und um den thermischen Widerstand zu vermindern, kann die strombegrenzende Sicherung vom Schlitztyp mehrere feste elektrisch isolierende Teile aufweisen, die stapeiförmig aneinander gereiht sind, es können somit mehrere Schlitze übereinander in den festen elektrisch isolierenden Teilen ausgebildet sein und es kann ein Schmelzelement in jedem der Schlitze ange-

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ordnet sein und auf einen überstrom ansprechen, der durch das betreffende Sicherungselement fließt, so daß die Sicherung schmilzt. Alle Sicherungselemente können elektrisch parallelgeschaltet sein. Durch diese Konstruktion und Anordnung kann die Stromunterbrechungsfunktion entscheidend für überströme verbessert werden, die in der Größenordnung von beispielsweise einem und einhalb bis einige Male vom Nennstrom liegen.

um Ströme bei hohen Spannungen zu begrenzen und zu unterbrechen oder hohe Ströme bei hohen Spannungen kann die strombegrenzende Sicherung vom Schlitztyp mehrere feste elektrisch isolierende Teile aufweisen, die aneinandergereiht sind, so daß mehrere Schlitze zwischen diesen gebildet werden und in jedem dieser Schlitze ein Schmelzelement oder Sicherungselement angeordnet werden kann, wobei alle Schmelzelemente elektrisch in Reihe oder in Reihen/Parallelschaltung geschaltet werden können.

Um die Probleme hinsichtlich der Knallentwicklung zu lösen, wobei ein derartiger Knall beim Durchschmelzen einer Sicherung, der Stoßwelle bei hoher Temperatur usw. entsteht, kann die strombegrenzende Sicherung vom Schlitztyp ein hermetisch abgeschlossenes Gehäuse aufweisen, in welchem vollständig oder teilweise ein Schlitz enthalten ist, der in einem festen elektrisch isolierenden Teil ausgebildet ist und wobei in dem Schlitz ein Schmelzelement angeordnet ist.

Um zu verhindern, daß der nach einem Durchschmelzen eines Schmelzelementes gebildete elektrische Lichtbogen sowohl in seinem Druck als auch Temperatur übermäßig zunimmt, kann die strombegrenzende Sicherung vom Schlitztyp aus einem festen elektrisch isolierenden Teil zur Bildung eines

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Schlitzes bestehen, wobei in diesem Schlitz ein Schmelzelement und ein Sicherungszylinder zur Anpassung an das elektrisch isolierende Teil angeordnet sind, wobei eine Menge eines granulierten elektrisch isolierenden Materials den Raum ausfüllt, der zwischen dem festen elektrisch isolierenden Teil und dem Sicherungszylinder gebildet ist.

Um eine übermäßige Zunahme des Druckes in dem Schlitz zu mildern, kann die strombegrenzende Sicherung vom Schlitztyp ein festes elektrisch isolierendes Teil mit einem in diesem ausgebildeten Schlitz aufweisen, der hermetisch gegenüber der Atmosphäre bzw. Umgebungsluft abgeschlossen und isoliert ist, in dem Schlitz ist ein Schmelzelement angeordnet und in dem festen elektrisch isolierenden Teil wird ein Raum ausgebildet, der mit dem Schlitz strömungsmäßig in Verbindung steht.

Ferner kann die strombegrenzende Sicherung vom Schlitztyp ein festes, lichtbogenauslöschendes elektrisch isolierendes Teil aufweisen mit einem Schlitz, in welchem ein Schmelzelement angeordnet ist und mit einem Paar von Elektroden, die an das Schmelzelement angeschlossen sind, wobei eine mit einem Schlitz ausgestattete Fläche so angeordnet ist, daß sie mit einer Fläche, welche die Verbindung der Elektrode mit dem Schmelzelement enthält,

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nicht fluchtet oderVin einer Linie verläuft. Die strombegrenzende Sicherung, wie sie zuvor beschrieben wurde, kann die thermisch bedingten Spannungen reduzieren, die bei einem Schmelzelement oder einer Schmelzsicherung während des Hitzezykluses auftreten, so daß dadurch das Auftreten einer Unterbrechnung am Schmelzelement vermieden vfirä und somit die Zuverlässigkeit verbessert wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert.

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to

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung, teilweise im Schnitt gehalten von einer Ausführungsform einer strombegrenzenden Sicherung vom Schlitztyp mit Merkmalen nach der Erfindung, wobei Teile weggeschnitten sind, um die innere Struktur bzw. Aufbau zu veranschaulichen;

Fig. 2 bis 4 perspektivische Darstellungen von unterschiedlichen Schmelzelementen, die bei der Anordnung gemäß Fig. 1 verwendet werden können;

Fig. 5 eine grafische Darstellung, welche die Beziehung zwischen der Breite des Schlitzes in Fig. 1 und einem Potentialgradienten für einen elektrischen Lichtbogen, der in dem Schlitz geschlagen wurde, darstellt;

Fig. 6 eine der Darstellung von Fig. 1 ähnliche Darstellung, jedoch einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 7 bis 9 perspektivische Darstellungen von unterschiedlichen Schmelzelementen, die bei der Anordnung nach Fig. 6 verwendet werden können;

Fig. 10 eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung, jedoch eine Abwandlung der Anordnung gemäß Fig. 1;

Fig. 11 eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung, jedoch von einer Abwandlung der Anordnung gemäß Fig. 6;

Fig. 12 eine Schnittdarstellung einer noch weiteren abgewandelten Ausführungsform der Erfindung, wobei die Teile in Draufsicht gezeigt sind;

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Fig. 13 eine schematische, teilweise Draufsicht in vergrößertem Maßstab, die dazu dient, die bei der Anordnung gemäß Fig. 12 auftretenden mechanischen Kräfte zu erläutern, wobei Teile weggelassen sind;

Fig. 14 eine der Fig. 12 ähnliche Darstellung, jedoch von einer Abwandlung der Anordnung gemäß Fig. 12;

Fig. 15 eine der Fig. 12 ähnliche Darstellung, jedoch einer noch weiteren Abwandlung der Anordnung gemäß Fig. 12;

Fig. 16 eine der Fig. 12 ähnliche Darstellung, jedoch einer Abwandlung der Anordnung nach Fig. 15;

Fig. 17 eine Schnittdarstellung einer noch weiteren Ausführungsform nach der Erfindung;

Fig. 18 eine weitere Schnittdarstellung gemäß der Linie XVIII-XVIII der Fig. 17;

Fig. 19 eine Draufsicht auf den wesentlichen Teil einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 20 eine Schnittdarstellung gemäß der Linie XX-XX der Fig. 19;

Fig. 21 eine der Fig. 19 ähnliche Darstellung, jedoch einer Abwandlung der Anordnung gemäß den Fig. 19 und 20;

Fig. 22 eine Schnittdarstellung gemäß der Linie XXII-XXII der Fig. 21;

Fig. 23 eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung, jedoch einer noch weiteren Abwandlung der Anordnung gemäß Fig. 1;

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Fig. 24 eine teilweise Schnittdarstellung des wesentlichen Teiles der getrennten Ausführungsform nach der Erfindung, wobei Teile weggeschnitten sind und die Darstellung in Draufsicht gehalten ist; und

Fig. 25 eine der Fig. 24 ähnliche Darstellung, jedoch einer Abwandlung der Anordnung gemäß Fig. 24.

In den Figuren bezeichnen ähnliche Bezugszeichen die identischen oder entsprechenden Komponenten.

Figur 1 veranschaulicht eine strombegrenzende Sicherung vom Schlitztyp mit Merkmalen nach der Erfindung. Die darge-

massiven. stellte Anordnung besteht aus einem Paar von festenVeleJctrisch isolierenden Teilen 10 in Form von rechteckigen flachen Platten 10a und 10b, die aus einem Porzellanmaterial hergestellt sind und übereinander angeordnet sind, so daß

ein
dadurchyrechteckig gestalteter Schlitz 12 zwischen diesen Platten gebildet wird, da in den sich gegenüberliegenden Flächen der Platten recHeckförmige Ausnehmungen derselben Form bzw. Gestalt ausgebildet sind. Es wird dann ein Schmelzelement 14 in dem Schlitz 12 angeordnet und zwar derart, daß es von der Bodenwand und Deckenwand der Ausnehmungen einen vorbestimmten gleichen Abstand aufweist. Das Schmelzelement wird dann elektrisch an den sich gegenüberliegenden Enden an ein Paar von metallischen Anschlüssen 16 und 18 angeschlossen, die einen rechteckförmigen Querschnitt besitzen, und in öffnungen eingepaßt sind, die an gegenüberliegenden Endabschnitten der übereinander angeordneten Platten 10a und 10b ausgebildet sind, so daß sie sich in Längsrichtung zum Schlitz 12 erstrecken und eine komplementäre Gestalt oder Form hinsichtlich der Anschlüsse 16 und aufweisen.

Das elektrisch isolierende Teil 10 oder die ebenen Platten 10a und 10b und die Anschlüsse 16 und 18 sind miteinander

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in eine Einheitsstruktur mit Hilfe eines Bolzens 20 verbunden, der sich durch ausgerichtete öffnungen erstreckt, die in den sich gegenüberliegenden Endabschnitten der ebenen Platten 10a und 10b ausgebildet sind und wobei sich auch eine entsprechende öffnung oder Bohrung in den angepaßten Anschlüssen 16 oder 18 befindet, die mit den ausgerichteten öffnungen oder Bohrungen in den ebenen Platten 10a und 10b ausgerichtet sind und wobei eine Befestigungsmutter 22 auf den Bolzen 20 aufgeschraubt ist und gegen die untere ebene Platte 10b anliegt, wie dies in Figur 1 zu erkennen ist.

Es wurde festgestellt, daß der Schlitz 12 (siehe Figur 1) eine Breite oder Weite W von 1 mm oder weniger besitzen muß, um ein zufriedenstellendes Ergebnis zu erreichen.

Das Schmelzelement 14 hat die Form eines flachen Streifens, wie dies in Figur 2 gezeigt ist. Um genau den Spitzenwert eines zu begrenzenden Stromes auszuwähle.i oder einzustellen, kann das Schmelzelement 14 einen Abschnitt aufweisen, dessen effektive Querschnittsfläche dadurch vermindert ist, in dem mehrere im Abstand angeordnete öffnungen oder Bohrungen ausgebildet werden, wie dies durch das Bezugszeichen 14a in Figur 3 angedeutet ist oder indem man ein Paar von im wesentlichen sich gegenüberliegenden V-förmigen Nuten von beiden Seitenkanten her einbringt, wie dies durch das Bezugszeichen 14b in Figur 4 gezeigw ist.

Hinsichtlich der Figur 1 sei bemerkt, d*ß der Schlitz 12 und das Schmelzelement 14 hermetisch gegenüber der Umgebungsluft oder Atmosphäre durch die elektrisch isolierenden festen Teile 10 isoliert sind, die zu errer einheitlichen Struktur verbunden sind. Mit anderen Wc ■ ten bilden die übereinander liegenden festen Isoliert j Is 10 zusammen mit den Anschlüssen 16 und 18 ein einschli 3erdes Gehäuse für

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sowohl den Schlitz 12 als auch das Schmelzelement 14.

Wenn ein abnormaler Strom von einem Anschluß zum anderen Anschluß der Anschlüsse 16 und 18 fließt, und zwar aufgrund eines Fehlers, wie beispielsweise eines Kurzschlusses, der in einer zugeordneten elektrischen Schaltung (nicht gezeigt) auftritt, wird das Schmelzelement 14 erhitzt bis es durchschmilzt, wodurch dann ein Lichtbogen geschlagen wird. Dieser elektrische Lichtbogen besitzt eine Querschnittsfläche, die durch den Schlitz 12 beschränkt wird, während der Lichtbogen gekühlt wird, da die aus dem Lichtbogen stammende Wärme sehr schnell auf die festen elektrisch isolierenden Teile 10 übertragen wird und sich Dämpfe bilden. Als Folge wird die entsprechende Lichtbogenspannung stark erhöht bis der abnorme Strom begrenzt und unterbrochen wird.

Allgemein gilt, daß, je höher die Lichtbogenspannung ist, um so besser die strombegrenzende Funktion von Sicherungen wird. Als eines der Kriterien für die strombegrenzende Funktion von Sicherungen kann man einen Potentialgradienten für den elektrischen Lichtbogen betrachten, der nach Durchschmelzen gebildet wird. Figur 5 zeigt die Beziehung zwischen der Breite W des Schlitzes 12, der in Figur 1 gezeigt ist und einem Potentialgradienten für einen elektrischen Lichtbogen, der nach Durchschmelzen des Schmelzelementes 14 gebildet wurde. Aus Figur 5 läßt sich erkennen, daß, je kleiner die Breite oder Weite W des Schlitzes 12 ist, um so größer der Potentialgradient wird und daß der Potentialgradient mit einer Abnahme in der Breite oder Weite des Schlitzes plötzlich ansteigt, nachdem diese Breite oder Weite ca. 1 mm erreicht. Dies bedeutet,

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daß die Wirkung des Schlitzes 12 besonders bei einer Schlitzbreite von ca. 1 mm hervortritt. Es ist somit offensichtlich, daß dann, wenn man die Weite W des Schlitzes 12 gleich oder kleiner als 1 mm ausführt, die Anordnung nach Figur 1 eine strombegrenzende Funktion durchführen kann, die sehr viel besser ist als diejenige der strombegrenzenden Sicherung vom Schlitztyp, wie sie in der erwähnten japanischen Patentveröffentlichung 45782/1976 beschrieben ist.

Es läßt sich auch aus Figur 5 erkennen, daß der Potentialgradient in einem Bereich liegt, der durch eine obere und eine untere Kurve definiert ist. Dies ist deshalb der Fall, da der Potentialgradient unterschiedliche Größen besitzt, die von den Eigenschaften des Materials abhängen, aus welchem das feste isolierende Teil 10 hergestellt ist, wenn die Schlitzweite unverändert gehalten wird.

Da die Anordnung nach Figur 1 aus einer geschlossenen Konstruktion besteht, wie dies zuvor dargelegt wurde, kann sich ein Knall, der nach Durchschmelzen des Schmelzelementes 14 erzeugt wird, nicht zum Äußeren der Anordnung hin fortsetzen oder ausbreiten und auch ein Hochtemperaturlichtbogen kann ebenfalls nicht vom Äußeren der Anordnung her ausgeblasen werden. Dieses Ausblasen des Hochtemperaturbogens führt zu der Gefahr, daß die resultierenden Gase Geräte verschmutzen, die dicht bei der Anordnung der Figur 1 angeordnet sind oder daß ein Kurzschluß über aufgeladenen Teilen stattfindet, die dicht bei der Anordnung gelegen sind.

Gemäß Figur 6 ist eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, die eine kreisrunde zylindrische Struktur bildet. Bei. der gezeigten Anordnung ist das feste elektrisch isolierende Teil in Form eines festen oder massiven kreisrunden Zylinders 10a in das massi\e elektrisch

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isolierende Teil in Form eines kreisrunden Hohlzylinders 10b eingeführt, so daß ein ringförmiger Spalt oder Schlitz 12 zwischen diesen Teilen gebildet wird und weiter ist das Schmelzelement 14 in Form eines kreisförmigen hohlen Zylinders, wie dies in Figur 7 gezeigt ist, in dem ringförmigen Schlitz 12 angeordnet, und zwar derart, daß dieser Zylinder von den sich gegenüberliegenden Zylinderflächen der beiden elektrisch isolierenden Teile 10a und 10b gleichen Abstand hat. Das Schmelzelement 14 ist elektrisch an einem Ende an einen kreisförmigen zylindrischen Anschluß 16 angeschlossen, der fest mit dem einen Ende des Isolierteiles 1Oa verbunden ist und am anderen Ende mit einem weiteren kreisförmigen zylindrischen Anschluß 18 verbunden, der fest mit diesem Ende des elektrisch isolierenden Teiles 10b verbunden ist, welches vom Anschluß 16 abgelegen ist. Der Anschluß 18 stößt auch gegen das elektrisch isolierende Teil 10a an und der Anschluß 16 ist an demjenigen Endabschnitt vorgesehen, der mit dem elektrisch isolierenden Teil 10a verbunden ist und besitzt einen radial nach auswärts verlaufenden Flansch, der in geeigneter Weise in den benachbarten Endabschnitt des Isolierteiles 10b eingebettet ist, so daß dadurch sowohl die elektrisch isolierenden Teile 10a und 10b als auch das Schmelzelement 14 in einer einheitlichen Struktur zusammengehalten werden.

Wie bei der Anordnung nach Figur 1 bilden die kreisförmigen zylindrischen Teile 10a und 10b ein umschließendes Gehäuse für sowohl den ringförmigen Spalt 12 als auch für das Schmelzelement 14 mit den Anschlüssen 16 und 18.

Durch einen Vergleich der Anordnung der Figur 6 mit derjenigen nach Figur 1 läßt sich erkennen, daß die Schlitzweite W, wie diese in Verbindung mit Figur 1 beschrieben wurde, einer radialenWeite des ringförmigen Schlitzes 12

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entspricht, der in Figur 6 gezeigt ist. Daher ist auch diese radiale Weite oder Breite mit dem Bezugszeichen W bezeichnet und soll 1 mm oder weniger betragen, wie dies auch in Verbindung mit den Figuren 1 und 5 erläutert wurde.

Um den richtigen Spitzenwert des zu begrenzenden Stromes auswählen zu können, kann das zylindrische Schmelzelement 14 eine umfangsmäßig verlaufende Anordnung von Bohrungen aufweisen, die in vorbestimmten Winkelabständen angeordnet sind, wie dies durch das Bezugszeichen 14a in Figur 8 angezeigt ist. Alternativ kann das zylindrische Schmelzelement 14 auch eine umfangsmäßig verlaufende Nut 14b gemäß Figur 9 aufweisen.

Die in Figur 10 veranschaulichte Anordnung unterscheidet sich von derjenigen nach Figur 1 lediglich dadurch, daß in Figur 10 mehrere Schlitze 12 übereinander in vorbestimmten gleichen Abständen in Richtung der Weite oder Breite ausgebildet sind und daß mehrere Schmelzelemente 14, eines für jeden Schlitz 12, elektrisch an beiden Enden eines Anschlußpaares 16 und 18 angeschlossen sind, so daß sie in Parallelschaltung zueinander liegen.

Die in Figur 11 gezeigte Anordnung unterscheidet sich von derjenigen nach Figur 6 lediglich darin, daß bei Figur mehrere kreisförmige zylindrische Schmelzelemente 14 koaxial in vorbestimmten gleichen radialen Intervallen angeordnet sind und elektrisch an beiden Enden mit einem Paar von Anschlüssen 16 und 18 jeweils verbunden sind. Zu diesem Zweck sind mehrere zwischenliegender elektrisch isolierender Teile 10c in Form von hohlen kreisförmigen Zylindern koaxial zwischen dem innersten und dem äußersten

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elektrisch isolierenden Teil 10a und 10b jeweils angeordnet/ um zwischen den benachbarten Teilen mehrere ringförmige Schlitze oder Spalte 12 zu bilden, die an beiden Enden durch die Anschlüsse 16 und 18 verschlossen sind.

Die in den Figuren 10 und 11 gezeigten Anordnungen sind gegenüber den in den Figuren 1 und 6 wiedergegebenen Anordnungen in folgender Hinsicht vorteilhafter: Es sei angenommen, daß die Summe der Querschnittsflächen der Schmelzelemente 14 in Figur 10 oder 11 gleich ist der Querschnittsfläche eines einzelnen Schmelzelementes 14 gemäß Figur 1 oder Figur 6. Bei dieser angenommenen Bedingung kann durch die Verwendung von mehreren parallel verlaufenden Schmelzelementen ein relativ niedriger überstrom in der Größenordnung von ein und einhalb bis ein paarmal dem Nennstrom begrenzt und unterbrochen werden, und zwar mit höherer Zuverlässigkeit als bei Verwendung eines einzelnen Schmelzelementes oder der Anordnung gemäß Figur 1 oder Figur 6.

Bei den in den Figuren 1, 6, 10 und 11 gezeigten Anordnungen kann das Schmelzelement 14 durch die benachbarten Isolierteile 10 berührt werden.

Figur 12 zeigt nun eine andere Ausführungsform der Erfindung. Bei der dargestellten Anordnung sind mehrere feste bzw. massive elektrisch isolierende Teile 10 in Form von ebenen Platten aus einem Porzellanmaterial gebildet, wie beispielsweise Beryllia, Alumina oder einem ähnlichen Material und sind übereinander stapeiförmig angeordnet, so daß zwischen diesen Schlitze 12 gebildet werden, die jeweils eine Weite oder Breite von nicht mehr als 1 mm haben. Dann werden mehrere Schmelzelemente 14 in die jeweiligen Schlitze 12 eingebracht und zwischen die benachbarten Isolierteile 10 eingeschlossen, so daß der Hauptteil

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der sich gegenüberliegenden Endabschnitte derselben einen gleichen Abstand von den sich gegenüberliegenden Seiten der übereinander gestapelten Isolierung haben, ausgenommen die gegenüberliegenden Enden derselben, da diese gegenüberliegenden Seiten der Teile 10 U-förmig ausgebildet sind. Der Hauptteil der beiden Endabschnitte jedes Schmelzelementes 14 ist zwischen ein Paar von gegenüberliegenden elektrisch leitenden Abstandshaltern 24 eingeschlossen und mit diesen in engem Kontakt. Die Abstandshalter 24 besitzen eine in wesentlichen gleiche Dicke wie die elektrisch isolierenden Teile 10 und schliessen mit einer Ebene ab, die durch die ausgerichteten Enden der Schmelzelemente 14 definiert ist.

Diejenigen Seiten der übereinander angeordneten Isolierteile 10, die senkrecht zur Ebene der Figur 12 verlaufen, stoßen gegen seitliche· Platten (nicht gezeigt) jeweils an und ein Paar von im Abstand angeordneten U-förmige Verstärkungsteile 16 sind auf das oberste Isolierteil aufgesetzt, ebenso Abstandshalter 10 und 24, wie in Figur 12 gezeigt ist, so daß die beiden Arme des "U" die zuvor erwähnten seitlichen Platten und einen Stapel von Schmelzelementen 14, die sich mit den ausgerichteten Abstandshaltern abwechseln und die elektrischen Isolierteile 24 und 10 umgreifen. In ähnlicher Weise ist ein weiteres Paar von im Abstand angeordneten U-förmigen Verstärkungsteilen 26 am untersten Isolierteil und den Abstandshaltern 10 und 24 angeordnet, wie dies in Figur 12 angedeutet ist, so daß beide Arme des "U" die seitlichen Platten und den Stapel zwischen diesen umgreifen. Daher umschließen die oberen und die unteren Verstärkungsteile 26 den dazwischen gelegenen Stapel und halten die seitlichen Platten in Lage. Ferner sind mehrere Bolzen 20 (von denen nur zwei gezeigt sind) durch die Abstandshalter 24 hindurchgeführt und auch durch diejenigen Abschnitte der Schmelzelemente 14 hindurch-

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geführt, die dazwischenliegen und auch die Verstärkungsteile 26 an beiden Enden des Stapels, der zuvor erläutert wurde, um dadurch den Stapel in eine Einheitskonstruktion oder Struktur mit Hilfe von Befestigungsmuttern 22 zu bringen, die auf die Bolzen 20 aufgeschraubt sind und auf dem oberen Verstärkungsteil 26 befestigt sind.

Der auf diese Weise in eine einheitliche Struktur gebrachte Stapel wird dann in einem umschließenden Gehäuse 28 auf einem elektrisch isolierenden Material in Lage gebracht, während ein Paar von Anschlüssen 16 und 18 an einem Ende von elektrisch leitenden Abstandshaltern 24 auf beiden Seiten des Stapels angeschlossen werden, und zwar in diesem gezeigten Fall an die zentralen Abstandshalter, wobei dann noch eine Abdichtung über bilaterale Wände des Gehäuses 28 gegenüber der umgebenen Atmosphäre erfolgt.

Das Gehäuse 28 dient dazu zu verhindern, daß die Schmelzelemente in Berührung mit der umgebenden Atmosphäre gelangen und um auch zu verhindern, daß Licht, Schall und Gase usw., die nach Begrenzung und unterbrechung eines Stromes erzeugt werden, nach außen treten können.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Anordnung nach Figur schwierig einer Verschmutzung ausgesetzt werden kann, die von den Hitzezyklen verursacht wird, die nach Durchfluß des Stromes durch die Schmelzelemente abwechselnd auftreten. Dies ist deshalb der Fall, da die Schmelzelemente 14 zwischen die benachbarten massiven elektrisch isolierenden Teile 10 eingeschlossen sind und in Druckverbindung mit letzteren stehen und gehalten werden, und zwar über die Bolzen und Muttern 20 und 22.

Es läßt sich erkennen, daß die Anordnung gemäß Figur

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hinsichtlich der Betriebsweise identisch ist mit derjenigen nach Figur 1, es sei jedoch erwähnt, daß die nämliche Vorteile besitzt, die sich aus der mechanischen Konstruktion ergeben, die nunmehr unter Hinweis auf Figur 3 erläutert werden soll, in der schematisch in vergrößertem Maßstab sechs elektrisch isolierende Teile 10 gezeigt sind, die übereinander angeordnet sind, um dadurch fünf Schlitze 12 zwischen den Teilen zu bilden und die zwischen oberen und unteren Verstärkungsteilen 26 eingefasst sind.

In Figur 13 sei angenommen, daß P1, P2, P3, P4 und P5 Druckwerte bezeichnen, die jeweils in den Schlitzen 12 auftreten und daß diese Druckwerte auf die zugeordneten Isolierteile 10 in Richtung der Pfeile in Figur 13 jeweils Kräfte F1a, F1b, F2a, F2b, F3a, F3b, F4a, F4b, F5a und F5b ausüben. Da die Schmelzelemente 14 gleicher Form oder Gestalt in den jeweiligen Schlitzen 12 angeordnet sind, sind die Druckwerte P1 bis P5 gleich einem Druck P. Daher sind die Kräfte F1a bis F5a und F1b bis F5b gleich einer Kraft F. Weiter kompensieren die Kräfte FIb, F2b, F3b und F4b die Kräfte F2a, F3a, F4a und F5a. Daher empfangen die oberen und unteren Verstärkungsteile 26 jeweils die Kräfte Fla und F5b, wobei diese beiden Kräfte gleich sind der Kraft F.

Es sei andererseits angeommen, daß der Stapel der sechs Isolierteile, die sich mit den Schmelzelementen 14 bei der Anordnung nach Figur 13 abwechseln, durch ein einzelnes Schmelzelement ersetzt wird, welches zwischen einem Paar von sich gegenüberliegenden elektrisch isolierenden Teilen angeordnet ist und daß jedes Teil eine querverlaufende Abmessung besitzt, die fünfmal so groß als diejenige des

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entsprechendes Teiles bei der Anordnung nach Figur 13 ist. Dann wird der Kompensationseffekt oder Ausgleichseffekt, wie er zuvor erläutert wurde, nicht in Erscheinung treten. Als Folge erfahren die jeweiligen Verstärkungsteile eine Kraft von 5F. Die Stapelkonstruktion nach Figur 13 ermöglicht somit eine Verminderung der Kräfte, die auf die Verstärkungsteile ausgeübt werden. Dies führt zu dem Vorteil, daß die Verstärkungsteile hinsichtlich ihrer mechanischen Festigkeit nicht sehr stark ausgeführt zu werden brauchen und somit eine kompaktere Ausführungsform möglich wird.

Die in Figur 14 gezeigte Anordnung unterscheidet sich von derjenigen nach Figur 12 lediglich dadurch, daß bei der Ausführungsform nach Figur 14 die leitenden Abstandshalter 24 sich mit den Schmelzelementen 14 auf jeder der lateralen Seiten des Stapels abwechseln und einen Abschnitt der Seitenwände des Gehäuses 28 bilden und daß die Abstandshalter 24 Wärmeabstrahlflossen 30 besitzen, die in Berührung mit den Endabschnitten der benachbarten Schmelzelemente 14 stehen, ausgenommen diejenigen Abstandshalter 24, die direkt mit dem Anschluß 16 oder 18 verbunden sind und auch indirekt mit dem letzteren über die angepaßten Schmelzelemente 14 verbunden sind. Demzufolge erstrecken sich die Wärmeabstrahlflossen oder Rippen 30 nach außen vom umschließenden Gehäuse 28, um effektiv Wärme zum Äußeren des Gehäuses 28 hin abzugeben, die in den Schmelzelementen 14 erzeugt wird.

Die Anordnung gemäß Figur 15 ist im wesentlichen ähnlich derjenigen von Figur 12 mit der Ausnahme der elektrischen Verbindung der mehreren Schmelzelemente. Bei der gezeigten Anordnung sind mehrere, in diesem Fall fünf massive elektrisch isolierende Teile 10 in Form von ebenen Platten stapeiförmig übereinander angeordnet, so daß vier Schlitze

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12 gebildet werden, in welchen flache Schmelzelemente mit identischer Gestalt angeordnet sind, derart, daß die Kanten derselben zueinander ausgerichtet sind.

Ein Paar von im Querschnitt L-förmigen Anschlüssen 16 und 18 haben kürzere Arme entsprechend der genannten U-Gestalt, die an einem Kantenabschnitt des obersten und des untersten Schmelzelementes 14-1 und 14-4 angreifen, wenn man, wie in Figur 15, auf die Vorrichtung blickt und zwar jeweils auf der gleichen Seite, während die längeren Arme dieser Anschlüsse parallel zu den Schmelzelementen verlaufen und zwar in der gleichen Richtung, so daß sie geringfügig über die Schmelzelemente hinausragen und dadurch das oberste und das unterste Isolierteil 10 umfassen, wie dies in Figur 15 gezeigt ist.

Diejenige Fläche des obersten oder untersten Schmelzelementes 14-1 oder 14-4, die von dem Anschluß 16 oder 18 und dem zugeordneten Isolierteil 10 abgelegen ist, greift an den gegenüberliegenden Kantenabschnitten über ein Paar von elektrisch leitenden Abstandshaltern 24-1 und 24-2 oder 24-4 und 24-5 an. Das Abstandshalterpaar 24-1 und 24-2 oder 24-4 und 24-5 greift auch an beide Käntenabschnitte der zwischengelegenen Schmelzelemente 14-2 oder 14-3 an. Ein mittlerer Abstandshalter 24-3 schließt die Schmelzelemente 14-2 und 14-3 zwischen sich und dem Abstandshalter 24-2 ein und ebenso zwischen sich und dem Abstandshalter 24-5. Das elektrisch isolierende Teil 10 ist dann über jedes Paar von Abstandshaltern 24-1 und 24-2 oder 24-4 und 24-5 und dem mittleren Isolierteil mit dem Abstandshalter 24-3 zur Vervollständigung des Stapels verbunden.

Der Stapel wird in eine Einheitsstruktur mit Hilfe von wenigstens einem Bolzen 20 gebracht, der sich durch jeden Kantenabschnitt des Stapels erstreckt, der die kürzeren

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Arme der L-förmigen Anschlüsse 16 und 18 aufweist und ebenso durch den gegenüberliegenden Kantenabschnitt erstreckt, wobei eine Befestigungsmutter 22 auf diesen aufgeschraubt ist. Um die Bolzen 20 und die Muttern 22 gegenüber dem Stapel elektrisch zu isolieren, erstreckt sich jeder Bolzen 20 durch eine elektrisch isolierende Hülse 32 und der Kopf des Bolzens liegt am unteren Anschluß 18 über eine elektrisch isolierende Beilegscheibe 34 an, während jede Mutter 22 über eine weitere elektrisch isolierende Beilegscheibe 34 am oberen Anschluß 16 anliegt, wie dies in Figur 15 veranschaulicht ist.

Bei der Anordnung nach Figur 15 sind die Schmelzelemente 14-1 und 14-2 zueinander parallelgeschaltet und zwar über die leitenden Abstandshalter 24-1 und 24-2 und sind ferner in Reihe zu einer Parallelschaltung der Schmelzelemenge 14-3 und 14-4 über den leitenden Abstandshalter 24-3 geschaltet. Die Abstandshalter 24-4 und 24-5 dienen dazu, das Schmelzelement 14-3 parallel zum Schmelzelement 14-4 zu schalten.

Aus der vorangegangenen Beschreibung läßt sich erkennen, daß das Paar von Schmelzelementen 14-1 und 14-2 oder 14-3 oder 14-4 in paralleler Schaltungsanordnung geschaltet ist, wordurch die Stromkapazität erhöht wird. Eine Parallelkombination aus zwei Schmelzelementen ist auch in Reihe mit einer weiteren Parallelkombination aus zwei Schmelzelementen geschaltet, wodurch die Möglichkeit geboten wird, die Anordnung nach Figur 15 an eine höhere Spannung anzuschalten. Der leitende Abstandshalter kann darüber hinaus effektiv sehr schnell Wärme vernichten, die in dem zugeordneten Schmelzelement erzeugt wird. Indem man also den Endabschnitt jedes Schmelzelementes zwischen zwei leitenden Abstandshaltern einspannt oder zwischen dem

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kürzeren Arm eines U-förmigen Anschlusses und den leitenden Abstandshalter einspannt, wird die in dem Schmelzelement bzw. Schmelzelementen erzeugte Wärme sehr viel schneller abgeführt.

Es läßt sich auch das Schmelzelement hinsichtlich der Länge vergrößern, so daß die resultierende Sicherung einer höheren Spannung widerstehen kann und strombegrenzen de Sicherungen für eine hohe Spannung können somit mehrere Schmelzelemente aufweisen, die in Reihe zusammengeschaltet sind, wie dies in Figur 16 veranschaulicht ist.

Bei der in Figur 16 gezeigten Anordnung wechseln sich mehrere elektrisch isolierende Teile 10 ähnlich dem mittleren isolierenden Teil 10 in Figur 5 mit Schmelzelementen 14 ab, so daß ein Stapel gebildet wird, wobei ein Paar von L-förmigen Anschlüssen 16 und 18 mit jeweils einem kürzeren Armabschnitt die benachbarten Schmelz elemente 14 an gegenüberliegenden Kanten oder Rändern umgreifen und wobei die längeren Arme der Anschlüsse in entgegengesetzte Richtungen verlaufen. Die Isolierteile 10 sind in Längsrichtung übereinander gestapelt angeordnet und ein Ende ein über das andere Isolierteil reicht zu einer Kante oder Rand des Stapels, während die verbleibenden Teile mit einem Ende zur anderen Kante oder Rand reichen. Jedes der Isolierteile 10 ist an seinem anderen Ende mit einem elektrisch leitenden Abstandsteil 24 verbunden, welches jeweils an einem der sich gegenüberliegenden Ränder des Stapels endet, oder ist mit den kürzeren Armen des L-förmigen Anschlusses verbunden. Jedes der leitenden Abstandsteile 24 ist zwischen benachbarte Schmelzelemente 14 eingesetzt, so daß dadurch alle Schmelzelemente 14 serpentinenartig zwischen den Anschlüssen 16 und 18 in Reihe geschaltet sind.

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Beide Endabschnitte der Schmelzelemente 14 erstrecken sich über die sich gegenüberliegenden Ränder oder Kanten des Stapels, so daß dadurch Wärmeabgaberippen gebildet werden. Diese Maßnahme führt zu einer schnellen Abgabe der in den Schmelzelementen erzeugten Hitze, wodurch eine Sicherung mit erhöhter Stromkapazität erhalten wird. Wenn speziell durch die Schmelzelemente kontinuierlich ein Strom fließt, wird eine Temperaturverteilung auf die Schmelzelemente besonders wünschenswert.

Wenn weiter die benachbarten Schmelzelemente durchgeschmolzen sind und elektrische Lichtbogen gebildet werden, so überlagert sich der resultierende Druck (offset) jeweils mit dem anderen, da die Schmelzelemente serpentinenförmig miteinander verbunden sind. Daher braucht auch ein Gehäuse zum Einschluß der Anordnung der Figur 16 nicht besonders fest konstruiert zu sein.

Eine noch weitere abgewandelte Ausführungsform nach der Erfindung ist in den Figuren 17 und 18 veranschaulicht, bei der ein massives elektrisch isolierendes Teil 10 mit rechteckförmigem Querschnitt zentral in einem kastenförmig gestalteten geschlossenen Gehäuse 28 angeordnet ist, in diesem Fall einem Sicherungszylinder, wobei sich ein streifenförmiges Schmelzelement 14 oder Schmelzsicherungselement durch einen Schlitz 12 erstreckt, der zentral in dem isolierenden Teil 10 ausgebildet ist und eine Weite oder Breite von 1 mm oder weniger aufweist, und zwar bis zu dem Abschnitt, bei welchem beide Enden geringfügig über die sich gegenüberliegenden Seiten des Isolierteiles 10 hervorragen. Ein Paar von rechteckigen plattenförmigen Anschlüssen 16 und 18 erstrecken sich durch gegenüberliegende Seitenwände des Gehäuses 28 und

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sind in diese eingedichtet und zwar erstrecken sie sich in Längsrichtung zum Schlitz 12 und sind elektrisch an den gegenüberliegenden Enden mit dem Schmelzelement 14 verbunden .

Ein in dem Gehäuse 28 vorhandener Raum wird mit einer Menge aus in granulierter Form vorliegendem elektrisch isolierenden Material 36, wie beispielsweise Silicasand gefüllt, der dann mehrere kleine Zwischenräume aufweist, die zwischen den Körnchen des Sandes gebildet werden. Das Material 36 hat somit die Funktion kleine Zwischenräume zu formen.

Beim Auftritt eines elektrischen Lichtbogens am Schmelzelement 14 aufgrund des Fließens eines Überstromes, wird der elektrische Lichtbogen auf den Schlitz 12 beschränkt, der in dem Isolierteil 10 ausgebildet ist, wodurch seine Querschnittsfläche eingeschränkt wird. Gleichzeitig wird jedoch der Lichtbogen durch das Isolierteil 10 gekühlt, so daß dadurch der Lichtbogenwiderstand erhöht wird. Auf diese Weise kann eine ausgezeichnete Strombegrenzungsfunktion realisiert werden.

Auch die durch den elektrischen Lichtbogen entstandenen Dämpfe füllen den Schlitz in dem Isolierteil aus und führen zu einem hohen Druck vor dem Schlitz. Diese unter hohem Druck stehenden Dämpfe werden in Richtung der Pfeile in Figur 17 durch den Schlitz abgeführt und verbreitern sich dann in die kleinen Zwischenräume des Isoliermaterials 36, werden durch das Material 36 bis zu ihrer Kondensation abgekühlt. Dies führt dann zu einer Verminderung des Druckes, der an den Innenflächen des Gehäuses 28 entsteht und führt auch zu einer Reduzierung d^r Temperatur an diesen Flächen.

Es sei darauf hingewiesen, daß das granulierte Isoliermaterial 36, welches in das Gehäuse 28 eingefüllt ist, nicht

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direkt zur Strombegrenzungsfunktion beiträgt, sondern vielmehr sowohl die Temperatur als auch den Druck an der Innenfläche des Gehäuses 28 zumindest herabsetzt. Dadurch wird die Möglichkeit geschaffen, die Korngröße und die Füllgeschwindigkeit usw. des in granulierter Form vorliegenden elektrisch isolierenden Materials 36 innerhalb eines weiten Bereiches mit Freiheitsgraden auszuwählen, ohne dabei den kritischen Vorschriften folgen zu müssen, die bei herkömmlichen strombegrenzenden Sicherungen eingehalten werden müssen, bei denen das Schmelzelement in Silicasand eingespannt ist. Beispielsweise kann die Korngrösse von einer extrem feinen Teilchengröße, wie den Teilchen eines feinpulverisierten Puders bis zu einer groben Korngröße entsprechend der Maschenzahl 5 variieren. Ein granuliertes elektrisch isolierendes Material, welches aus groben Körnern besteht, ist für die Herabsetzung der Temperatur und des Druckes an der Innenfläche des Gehäuses sehr wirksam, da diese groben Körner eine gute Durchlässigkeit bewirken und auch das Streuen und das Abkühlen der Dämpfe begünstigen.

Geeignete Beispiele für das verwendete granulierte elektrisch isolierende Material, zusätzlich zu dem Silicasand, ist Magnesia, Alumina und Mischungen derselben.

Aus der vorangegangenen Beschreibung läßt sich erkennen, daß durch Anordnung eines Schmelzelementes in einem Schlitz, der in einem elektrisch isolierenden Teil ausgebildet ist und durch Einfüllen einer Menge von granuliertem elektrisch isolierenden Material um das elektrisch isolierende Teil herum zur Bildung einer Vielzahl von kleinen Zwischenräumen um letzteres Teil, die Dämpfe, die bei einem elektrischen Lichtbogen am Schmelzelement entstehen, in die kleinen Zwischenräume zerstreut werden können, die in dem granulierten Isoliermaterial gebildet sind und dadurch ge-

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kühlt werden. Dadurch braucht ein zugeordnetes Gehäuse sowohl hinsichtlich des Druckes als auch hinsichtlich der Temperatur an der Innenfläche desselben ohne Verminderung oder Verschlechterung der Strombegrenzungsfunktion keine hohe Qualität aufzuweisen. Es lassen sich somit strombegrenzende Sicherungen herstellen, die in einem Gehäuse angeordnet werden können, welches nicht so konstruiert sein braucht, um hohen Druckwerten zu widerstehen.

Die Figuren 19 und 20 zeigen eine unterschiedliche Ausführungsform der Erfindung. Bei der gezeigten Anordnung enthält ein elektrisch isolierendes Teil 10 in Form eines dicken rechteckförmigen Streifens einen Längsschlitz 12 mit einer Breite oder Weite, die größer als 1 mm und einen Raum 38, der mit dem Schlitz 12 über jedes Ende desselben strömungsmäßig in Verbindung steht und der sich in Längsrichtung zum isolierenden Teil 10 erstreckt. Wie sich den Figuren 19 und 20 entnehmen läßt, besitzt der Raum 38 eine Querabmessung, die gleich ist mit derjenigen des Schlitzes 12, jedoch eine größere Breite und Höhe als dieser Schlitz. In dem Schlitz 12 ist ein Schmelzelement 14, welches in Figur 19 gezeigt ist, angeordnet und dieses Element weist ein Paar von sich gegenüberliegenden Nuten 14b auf.

In das Isolierteil 10 ist ein Paar von Anschlüssen 16 und 18 eingebettet und der jeweilige Anschluß ist mit einem Ende des Schmelzelementes 14 verbunden und verläuft quer zum Isolierteil 10 bis zu dem Abschnitt, an welchem die Endabschnitte desselben aus dem Isolierteil 10 herausragen.

Daher bildet das Isolierteil selbst ein Gehäuse, um den Schlitz 12 hermetisch einzuschließen.

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Wie bei der Anordnung nach den Figuren 17 und 18, wird auch hier ein elektrischer Lichtbogen, der aufgrund des Durchschmelzens des Schmelzelementes 14 gebildet wird, auf den Schlitzbereich 12 beschränkt, bzw. die Querschnittsfläche des Lichtbogens wird eingeschränkt. Gleichzeitig wird der Lichtbogen durch das Isolierteil 10 gekühlt, wodurch man ebenfalls eine ausgezeichnete Strombegrenzungsfunktion erhält.

Auch Metalldämpfe, die beim Auftreten des elektrischen Lichtbogens entstehen, füllen den Schlitz 12 und erhöhen den Druck in letzterem. Die unter einem erhöhten Druck stehenden Dämpfe werden jedoch in beide Räume 38 gestreut, wie dies durch die Pfeile in Figur 20 angedeutet ist, werden gekühlt und kondensieren schließlich in den Räumen 38. Dadurch wird auch der Druck in dem Schlitz 12 vermindert.

Die in den Figuren 21 und 22 gezeigte Anordnung unterscheidet sich von derjenigen der Figuren 19 und 20 lediglich dadurch, daß in den Figuren 21 und 22 mehrere Räume 38 an im wesentlichen gleichen Intervallen in einer Richtung folgen, die im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Schmelzelementes 14 verläuft und den Schlitz 12 kreuzt. Weiter sind die Anschlüsse 16 und 18 elektrisch und in gegenüberliegender Anordnung an beiden Enden des Schmelzelementes 14 angeschlossen und ragen aus den sich gegenüberliegenden Endflächen des Isolierteiles 10 heraus.

Es läßt sich erkennen, daß die Zahl und die Lage der Räume 38 nach Belieben gewählt werden können. Auch derjenige Abschnitt des Isolierteiles 10, in welchem die Räume angeordnet sind, kann eine verminderte mechanische Festigkeit aufweisen. Durch diese Maßnahmen erhält der betreffende Abschnitt des Isolierteiles 10 eine verminderte mechani-

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sehe Festigkeit und bricht dann auf, wenn der Druck in den Räumen 38 eine vorbestimmte Größe erreicht. Aus diesem Grund stehen die Räume 38 mit der umgebenden Atmosphäre strömungsmäßig in Verbindung. Daher kann auch der im Schlitz entstehende Druck sehr viel besser reduziert werden.

Die in Figur 23 gezeigte Vorrichtung unterscheidet sich von derjenigen nach den Figuren 19 und 20 lediglich dadurch, daß in Figur 23 mehrere Sätze von Kombinationen von miteinander verbundenen Schlitzen und Räumen 12 und in vorbestimmten Intervallen in Richtung der Breite oder Weite des Schlitzes 12 erfolgen, und zwar in dem Isolierteil 10, so daß diese übereinanderliegen. Die elektrischen Anschlüsse 16 und 18 sind elektrisch mit beiden Enden aller Schmelzelemente 14 verbunden, von denen jedes in einem anderen Schlitz 12 gelegen ist. Die Anordnung gemäß Figur 23 ermöglicht eine scharfe Erhöhung der Stromkapazität, da alle Schmelzelemente 14 durch die Anschlüsse 16 und 18 elektrisch parallelgeschaltet sind.

Gemäß einer noch weiteren abgewandelten Ausführungsform nach der Erfindung, die in Figur 24 gezeigt ist, sind mehre re lichtbogenlöschende, elektrisch isolierende Teile 10 übereinander angeordnet und bilden Schlitze 12 zwischen Paaren von benachbarten Isolierteilen und weiter erstreckt sich ein flaches Schmelzteil 14 durch jeden Schlitz 12, so daß ein Stapel gebildet wird, bei welchem sich die Isolierteile mit den Schmelzelementen 14 abwechseln bzw. in Berührung stehen. Jedes der Schmelzelemente 14 besitzt zwei Endabschnitte, die über die sich gegenüberliegenden Seiten des Stapels hinausragen. Mehrere Sätze von Bolzen 20 und Muttern 22 (von denen nur eine gezeigt ist) dienen dazu, den Stapel in eine Einheitskonstruktion zu bringen,

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die fest an einer Abstützplatte 40 aus einem elektrisch isolierenden Material befestigt ist. Jeder der Bolzen 20 ist betriebsmäßig einer anderen Mutter 22 zugeordnet, um dadurch ein Paar von Anschlußblöcken oder Elektroden 16 und 18 zwischen der Abstützplatte 40 und einer ähnlichen Platte 42, die im wesentlichen parallel zur Platte 40 verläuft, zu haltern, so daß die Anschlußblöcke 16 und 18 im Abstand zueinander sich gegenüberliegen und einen gleichen Abstand von den benachbarten Seiten des Stapels 10-14 haben.

Beide Enden jedes Schmelzelementes 14 ist mit dem jeweiligen Anschlußblock 16 und 14 verbunden, so daß die Verbindung von einem Ende jedes Schmelzelementes zum richtigen Anschlußblock nicht flach verläuft oder geradlinig mit einer virtuellen Ebene, welche den zugeordneten Schlitz 12 enthält. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist jedes Schmelzelement 14 zwischen den Anschlußblöcken 16 und 18 an denjenigen Abschnitten angeschlossen, die in der Höhe höherliegen als der zugeordnete Schlitz 12, während die Endabschnitte des Schmelzelementes 14, die zwischen den Anschlußblöcken und dem Stapel gelegen sind, nach unten lockergemacht sind, wie dies mit ausgezogener Linie gezeigt ist, welche mit 14 in Figur 24 bezeichnet ist.

Zu diesem Zweck sind die Anschlußblöcke 16 und 18 an denjenigen Flächen vorgesehen, die zu dem Stapel weisen, wobei Paare gegenüberliegender Nuten oder konkave Abschnitte 44 und 46 höhergelegen sind, als die zugeordneten Schlitze 12, und zwar um vorbestimmte Höhenabschnitte, wobei ein Paar für jeden Schlitz 12 vorhanden ist. Jede Nut oder Rinne 44 oder 46 verläuft divergierend zum freien Ende des zugeordneten Schlitzes 12 hin. Beide Enden jedes Schmelzelementes 14 sind mit dem zugeordneten Paar von divergierenden Rinnen oder Nuten 44 und 46 so nahe als möglich bei den

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jeweiligen Bodenabschnitten 48 und 50 verbunden, wie dies mit ausgezogener Linie entsprechend dem Bezugszeichen 14 veranschaulicht ist.

Alternativ können die divergierende Nut 44 oder 46 auch durch einen runden Vorsprung oder konvexen Abschnitt 52 oder 54 ersetzt werden und dessen höchster Punkt lagemässig dem Bodenbereich 48 oder 50 der Nut 44 oder 4 6 entspricht, wie dies in Figur 25 gezeigt ist. Beide Enden jedes Schmelzelementes 14 sind mit den höchsten Punkten der zugeordneten sich gegenüberliegenden Vorsprünge 52 und 54 verbunden.

Bei den in den Figuren 24 und 25 gezeigten Anordnungen wird die Querschnittsfläche eines elektrischen Lichtbogens, der aufgrund des Fließens eines Überstromes durch das Schmelzelement gebildet wurde, wie bei den Anordnungen eingeschränkt, die zuvor beschrieben wurden, während das lichtbogenauslöschende Isolierteil 10 dem Lichtbogen ausgesetzt ist, um Gas zu entwickeln/ welche die Lichtbogenlöschfunktion ausführen. Als Ergebnis wird eine sehr hohe Lichtbogenspannung erzeugt, wodurch weiter die Strombegrenzungsfunktion verbessert wird.

Wenn durch das Schmelzelement 14 ein Strom fließt, so wird letzteres weiter gelockert, und zwar aufgrund der thermischen Dehnung, wie dies durch die gestrichelte Linie mit dem Bezugszeichen 14' gezeigt ist. Dadurch wird die in jedem Schmelzelement 14 entstehende thermische Spannung vermindert. Diese Ausführungsformen besitzen daher eine stark erhöhte Zuverlässigkeit hinsichtlich des Wärmezykluses.

Zusammenfassend wird also erfindungsgemäß ein streifenförmiges Schmelzelement in einem Schlitz angeordnet, der in einem elektrisch isolierenden Teil ausgebildet ist und der eine Breite oder Weite nicht größer als 1 mm besitzt. Weiter

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kann ein elektrisch isolierendes Material in Granulatform um das elektrisch isolierende Teil innerhalb eines geschlossenen Gehäuses angeordnet werden. Alternativ können sich mehrere elektrisch isolierende Teile abwechseln, die in enger Verbindung mit dem Schmelzelement stehen, um dadurch einen stapeiförmigen Aufbau zu bilden. Jedes Schmelzelement ist an beiden Enden mit zwei Anschlußblöcken verbunden, die auf sich gegenüberliegenden Seiten des Stapels gelegen sind, und zwar an solchen Abschnitten, die einen höheren Wert (Spannungspegel) haben als derjenige Abschnitt, der zwischen den isolierten Teil eingeschlossen ist, während die Endabschnitte durchhängen können.

Obwohl mehrere Ausführungsbeispiele nach der Erfindung beschrieben und dargestellt sind, sei darauf hingewiesen, daß eine Reihe von Abänderungen und Abwandlungen von einem Fachmann vorgenommen werden können, ohne jedoch dadurch den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Beispielsweise wurde der Gegenstand der Erfindung in Verbindung mit einem Schmelzelement oder einer Schmelzsicherung in Form eines flachen Streifens beschrieben, wobei der betreffende Schlitz für das Schmelzelement oder Schmelzsicherung umschlossen ist. Es besteht jedoch ebenfalls die Möglichkeit, drahtförmige und gekappte Schmelzelemente oder Schmelzsicherungen zu verwenden und auch Schlitze, die teilweise mit der umgebenden Atmosphäre verbunden sind. Darüber hinaus können auch die Wärmeableitrippen getrennt von den Schmelzelementen vorgesehen werden.

Claims (31)

1. Patentansprüche

   ( 1. ptrombegrenzende Sicherung vom Schlitztyp, gekennzeich-

   V ./net durch ein massives elektrisch isolierendes Teil,

   einem in dem massiven elektrisch isolierten Teil ausgebildeten Schlitz mit einer Weite oder Breite nicht größer als 1 mm, und durch ein Schmelzelement, welches in dem Schlitz angeordnet ist und bei Durchfluß eines Überstromes durch das Schmelzelement durchschmilzt.
2. 2. Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzelement derart in dem Schlitz angeordnet ist, daß es einen vorbestimmten Abstand von der Innenfläche des Schlitzes in dem massiven elektrisch isolierenden Teil aufweist.
3. 3. Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch isolierende Teil eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt.
4. 4. Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

   das elektrisch isolierende Teil aus einem Porzellanmaterial besteht.
5. 5. Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schmelzbare Element die Form eines flachen Streifens aufweist.
6. 6. Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schmelzbare Element die Form eines hohlen Zylinders aufweist.
7. 7. Strombegrenzende Sicherung vom Schlitztyp, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere massive elektrisch isolierende Teile stapeiförmig übereinander angeordnet sind, daß in den übereinander angeordneten massiven elektrisch isolierenden Teilen Schlitze ausgebildet sind und daß in jedem der Schlitze ein Schmelzelement angeordnet ist, derart daß es bei Auftreten eines Überstromes durchschmilzen kann und daß alle Schmelzelemente elektrisch parallelgeschaltet sind.
8. 8. Sicherung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

   daß ein Ende jedes Schmelzelementes zwischen benachbarten Isolierteilen in Form von ebenen Platten in fester Berührung mit diesen Platten über elektrisch leitende Abstandshalter steht, die elektrisch mit dem betreffenden Ende verbunden sind.
9. 9. Sicherung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Schmelzelemente mit Kühlrippen verbunden sind.
10. 10. Sicherung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrippen aus dem Endabschnitt eines jeweiligen Schmelzelementes bestehen.
11. 11. Strombegrenzende Sicherung vom Schlitztyp, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere massive elektrisch isolierende Teile stapeiförmig übereinander unter Bildung mehrerer Schlitze angeordnet sind und daß ein Schmelzelement in jedem der Schlitze derart angeordnet ist, daß es auf einen überstrom anspricht und durchschmilzt und daß alle Schmelzelemente elektrisch in Reihe oder in Serien-Parallelschaltung geschaltet sind.
12. 12. Sicherung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzelemente über elektrisch leitende Abstandshalter zur Bildung eines serpentinenförmig verlaufenden Strompfades verbunden sind.
13. 13. Sicherung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzelemente Endabschnitte aufweisen, die über die massiven elektrisch isolierenden Teile hinausragen .
14. 14. Strombegrenzende Sicherung vom Schlitztyp, gekennzeichnet durch ein massives elektrisch isolierendes Teil, ein in dem massiven elektrisch isolierenden Teil ausgebildeter Schlitz, der hermetisch gegenüber der Umgebungsatmosphäre isoliert ist und durch ein in dem Schlitz angeordnetes Schmelzelement, welches auf einen überstrom anspricht und durchschmelzen kann.
15. 15. Sicherung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschnitt des Schmelzelementes, der innerhalb des Schlitzes gelegen ist, mit einer Menge eines Materials umgeben ist, welches kleine Zwischenräume bildet.
16. 16. Sicherung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzelement in einem hermetisch abgeschlossenen Gehäuse angeordnet ist.
17. 17. Strombegrenzende Sicherung, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem massiven elektrisch isolierenden Teil zur Bildung eines Schlitzes, einem in dem Schlitz angeordne ten Schmelzelement und einem Sicherungszylinder zur Aufnahme des elektrisch isolierenden Teiles besteht, und daß eine Menge aus einem elektrisch isolierenden

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    Granulat den zwischen dem massiven elektrisch isolierenden Teil und dem Sicherungszylinder gebildeten Raum ausfüllt.
18. 18. Sicherung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das die kleinen Zwischenräume bildende Material aus einer Gruppe, bestehend aus Silicasand, Magnesia, Alumina und Mischungen derselben ausgewählt ist.
19. 19. Sicherung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das massive elektrisch isolierende Teil in einem hermetisch abgeschlossenen Gehäuse angeordnet ist.
20. 20. Sicherung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz gegenüber der umgebenden Atmosphäre durch das massive elektrisch isolierende Teil selbst isoliert ist.
21. 21. Sicherung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß in dem massiven elektrisch isolierenden Teil ein Raum ausgebildet ist, der mit dem Schlitz strömungsmäßig in Verbindung steht.
22. 22. Strombegrenzende Sicherung vom Schlitztyp, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem massiven elektrisch isolierenden Teil, mehreren in dem massiven elektrisch isolierenden Teil ausgebildeten Schlitzen besteht, die in vorbestimmten gleich großen Abständen übereinanderliegend angeordnet sind und daß in jedem der Schlitze ein Schmelzelement derart angeordnet ist, daß es auf einen überstrom ansprechen kann und durchschmilzt.
23. 23. Sicherung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Raum mit dem Schlitz über ein Ende desselben in Verbindung steht.

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24. 24. Sicherung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Räume in dem massiven elektrisch isolierenden Teil ausgebildet sind und sich im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Schmelzelementes erstrecken und mit den jeweiligen Schlitzen strömungsmäßig in Verbindung stehen.
25. 25. Sicherung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Raum mit der umgebenden Atmosphäre strömungsmäßig in Verbindung tritt, wenn in dem Raum ein Druck einer vorbestimmten Größe erreicht ist.
26. 26. Sicherung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Räume nach Auftreten eines Druckes in den betreffenden Räumen bzw. nach Erreichen eines vorbestimmten Druckwertes teilweise mit der umgebenen Atmosphäre strömungsmäßig verbunden werden.
27. 27. Strombegrenzende Sicherung vom Schlitztyp, gekennzeichnet durch ein massives, lichtbogenauslöschendes und elektrisch isolierendes Teil, ein in dem massiven elektrisch isolierenden Teil ausgebildetem Schlitz, ein in dem Schlitz angeordnetes Schmelzelement und durch ein Paar von Elektroden, die mit dem Schmelzelement verbunden sind, wobei eine Fläche, die den Schlitz enthält, derart verläuft, daß sie nicht mit einer Fläche abschließt oder in einer Linie mit einer Fläche verläuft, welche die Verbindung der Elektrode mit dem Schmelzelement enthält.
28. 28. Sicherung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzelement mit jeder der genannten Elektroden verbunden ist und daß jeder Endabschnitt des Schmelzelementes, der mit der zugeordneten Elektrode verbunden ist, locker ist bzw. durchhängt.
29. 29. Strombegrenzende Sicherung vom Schlitztyp, gekennzeichnet durch mehrere massive elektrisch isolierende Teile, die übereinander angeordnet sind und mehrere übereinander gelegene Schlitze zwischen sich bilden, durch ein in jedem der Schlitze angeordnetes Schmelzelement, welches auf einen überstrom anspricht und durchschmelzen kann, durch eine Elektrode, wobei jedes der Schmelzelemente an einem Ende mit der Elektrode ver bunden ist, derart, daß die Verbindung der Elektrode mit jedem Schmelzelement weder fluchtend noch in einer Linie mit einer virtuellen Fläche oder Ebene, welche den zugeordneten Schlitz enthält, verläuft und wobei die Schmelzelemente elektrisch an ihren Enden parallelgeschaltet sind.
30. 30. Sicherung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode mehrere konvex gestaltete Abschnitte aufweist, die in Längsrichtung zu den Schmelzelementen vorspringen, und zwar ein Abschnitt für jeden Schlitz, und daß jedes Schmelzelement mit der Elektrode an dem höchsten Punkt des betreffenden konvexen Abschnitts verbunden ist.
31. 31. Sicherung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Elektrode mehrere konkav gestaltete Abschnitte aufweist, die in Längsrichtung der Schmelzelemente zurückspringen, und daß ein konkaver Abschnitt für jeden Schlitz vorgesehen ist und daß jedes Schmelzelement mit der Elektrode an dem betreffenden zugeordneten konkaven Abschnitt verbunden ist.