DE29605370U1

DE29605370U1 - Hochspannungs-Hochleistungssicherung

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Publication number: DE29605370U1
Application number: DE29605370U
Authority: DE
Original assignee: DRIESCHER SPEZIALFAB FRITZ
Current assignee: DRIESCHER SPEZIALFAB FRITZ
Priority date: 1996-03-22
Filing date: 1996-03-22
Publication date: 1996-05-30
Anticipated expiration: 2006-03-23

Description

Dn.-Ing. Reiman/KöKiä ;· »ÖiRL-JI^ Klaus Bergen

Wilhelm-Tell-Stn. 1 &Lgr; AOS. 1 S DüsseldonfVel. O21 1-93O2SO Patentanwälte

20.März 1996
41 022 B

Fritz Driescher KG Spezialfabrik für

Elektrizitätswerksbedarf GmbH & Co.,

Industriestraße 2, 41844 Wegberg

"Hochspannungs-Hochleistungssicherung"

Die Erfindung betrifft eine Sicherung, insbesondere eine Hochspannungs-Hochleistungssicherung mit einer Schlagstifteinrichtung und mit einem Schmelzleiter.

Derartige Sicherungen .sind vielfach bekannt/ so zum Beispiel aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 920 825. Dieser bekannte Vorschlag beschäftigt sich mit dem grundsätzlichen Problem, daß Sicherungen dieser Art bei Belastung mit relativ kleinen Überströmen, die nicht oder erst nach längerer Dauer zum Abschmelzen des Schmelzleiters führen, sich derart stark erwärmen, daß dadurch die Sicherungsfunktionen beeinträchtigende Schaden entstehen können, wie beispielsweise Risse im Sicherungsgehäuse. Zur Lösung wird dort vorgeschlagen, den Schmelzleiter über eine selektive Lötstelle mit einem einen Schlagstift gegen eine Federkraft haltenden Draht zu verbinden, wodurch erreicht wird, daß bei Erwärmung der Sicherung auf

eine für das Sicherungsgehäuse noch nicht kritische Temperatur durch Verflüssigen des selektiven Lots der Schlagstift freigegeben wird und einen Schalter betätigt, der den Stromkreis der Sicherung automatisch unterbricht.

Mit grundsätzlich demselben Problem befassen sich auch bekannte Vorschläge,- bei denen neben einem Hauptschmelzleiter ein Hilfsschmelzleiter vorgesehen ist, der mit einem die den Schlagstift vorspannende Feder zurückhaltenden Haltedraht verbunden ist. In Fällen von Überströmen, die noch unterhalb des I_min der Sicherung liegen, können nach geraumer Zeit zum Beispiel kleine Lichtbogen in den Lochungen des Hauptschmelzdrahtes entstehen, so daß durch durch Erwärmung und/oder durch Spannungsabfall im Hilfsschmelzleiter bewirkten Stromfluß der Hilfsschmelzleiter oder Widerstandsdraht schmilzt und dadurch direkt (sofern der Hilfsschmelzleiter selbst auch Haltedraht für die Schlagstiftfeder ist) oder indirekt (sofern der Hilfsschmelzdraht mit einem Haltedraht verbunden ist) die den Schlagstift vorspannende Feder freigibt, so daß der Schlagstift dann eine Abschaltung über den nachgeordneten Lasttrennschalter bewirken kann.

Zwar haben sich derartige Sicherungen seit Jahrzehnten bewährt, jedoch beruht das Durchschmelzen des Widerstandsdrahtes auf dem Spannungsabfall an den ersten auftretenden Schmelzlichtbogen innerhalb des Schmelzdrahtes, d.h. erst beim Erreichen einer bestimmten Lichtbogenspannung schmilzt der Widerstands-

draht durch. Es besteht daher ein Bedürfnis, unnötige thermische Belastungen innerhalb der Sicherung zu vermeiden.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Sicherung zu schaffen, bei der die Auslösung unabhängig von dem Schmelzprinzip erfolgt. Dieses Problem wird mit den im Hauptanspruch angegebenen Merkmalen gelöst.

Durch die temperaturgesteuerte Schlagstiftarretierung, die vorzugsweise federgesteuert ist, wird ein zusätzlicher Thermoschutz geschaffen, der bei erhöh-^ ter Temperatur für die Freigabe des Schlagstifts sorgt, ohne daß dazu ein Haltedraht oder dergleichen durchschmilzt, d.h. die Sicherung auch in besonders einfacher Weise wieder in Einsatzbereitschaft gebracht werden kann'.

Die Erfindung schafft somit eine zusätzliche Steuerungsmöglichkeit für die Auslösung des Schlagstiftes, und zwar unabhängig vom Zustand des Haltedrahts bzw. Widerstandsdrahts oder Hilfsschmelzleiter.

Wenn die Steuerfeder der Arretierung aus einer Formgedächtnis-Legierung besteht, ergibt sich für die vorliegende Sicherung der überraschende Vorteil, daß der zusätzliche Thermoschutz nur wenige Bauteile benötigt, da die aus einer Formgedächtnis-Legierung bestehende Feder Sensor und Stellglied zugleich ist. Damit kann unabhängig vom Auftreten einer Lichtbogenspannung das Problem von Überströmen thermisch gelöst

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werden, wobei besonders vorteilhaft ist, daß die Sicherung thermisch nicht überlastet werden kann, zumal der Umwandlungspunkt, d.h. die Ansprechtemperatur des Formgedächtnis-Bauteils sich durch geeignete Legierung exakt vorausbestimmen läßt. Ein ganz besonderer Vorteil der Erfindung liegt schließlich darin, daß bestehende Konstruktionen ohne Änderungen umgerüstet werden können.

Bei einem speziellen Ausführungsbeispiel, bei dem der Schlagstift durch eine Kugelverrastung arretiert wird und ein für die Kugelbewegungen maßgeblicher Sperrstift beidseitig druck-, insbesondere federbeaufschlagt ist, wobei die eine Feder im Falle des Durchbrennens des Halte- bzw. Widerstandsdrahtes öffnend wirkt, während die andere, entgegengesetzt wirkende Feder im wesentlichen Positionieraufgaben erfüllt, wird letztere erfindungsgemäß aus einer Formgedächtnis-Legierung hergestellt und ist mit dem Sperrstift fest verbunden, so daß sie bei Erwärmung den Sperrstift in die Richtung bewegt, in die ihn die erstgenannte Feder im Falle des Durchbrennens des Haltedrahts bzw. des Widerstandsdrahtes zur Freigabe der Kugelarretierung ebenfalls schieben würde, d.h. somit diese Erwärmung bereits zur Schlagstiftbetätigung führt, ohne daß ein Durchschmelzen erfolgt.

Anhand des in der beiliegenden Zeichnung teilweise geschnitten dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert:

Das aus Isolierstoff bestehende, in der Zeichnung nur am im vorliegenden Zusammenhang interessierenden Ende dargestellte rohrförmige Gehäuse 1 ist an seinen Enden je mit einer Kappe 2 verschlossen, die an der hier dargestellten Seite eine zentrische Führung 3 trägt, in der ein axial beweglicher Schlagstift 4 gehalten ist. In der gezeichneten Position ist der Schlagstift 4 verrastet, und zwar gegen die Wirkung einer starken, außenseitig zentrisch um die Führung 3 gelegten Druckfeder 5, die sich einerseits am Boden 6 des durch die Führung 3 innerhalb der Kappe mit der Innenwand des Gehäuses 1 gebildeten Ringraums und andererseits an einem Federteller 7 abstützt, der über einen den Schlagstift 4 quer zu seiner Längsachse durchdringenden Stift 8, dessen freie Enden in nicht dargestellten Schlitzen in der Führung 3 geführt sind, kraftschlüssig mit dem Schlagstift.4 verbunden ist.

Wie aus der Figur ersichtlich, besteht die Schlagstiftarretierung im wesentlichen aus mehreren peripher angeordneten Kugeln 9, die in senkrecht zur Längsachse des Schlagstifts 4 in dessen Fuß verlaufenden Kanälen bewegbar gelagert sind. Diese Kanäle münden nach außen fluchtend zu in der Führung 3 vorgesehenen Bohrungen, die, wie die Zeichnung zeigt, in der Arretierposition die Kugeln 9 teilweise aufnehmen, so daß eine Relativbewegung zwischen dem Schlagstift 4 und der Führung 3 nicht möglich ist, d.h. der Schlagstift 4 entgegen der auf diesen in der Darstellung nach links wirkenden Kraft der Feder 5 gehalten wird.

Zur Positionierung der Kugeln 9 ist ein Sperrstift 11 vorgesehen, der zentrisch in einem koaxialen Kanal im Fuß des Schlagstifts 4 beweglich untergebracht ist und zumindest über einen Teil seiner Umfangsfläche konisch verläuft, so daß bei Bewegung des Sperrstifts

11 nach links die Kugeln 9 sich zum Zentrum hin bewegen, da die Druckfeder 5 auf den Schlagstift 4 einwirkt, was dazu führt, daß die Kugeln durch das Bestreben des Schlagstifts 4, sich nach links zu bewegen, aus ihren Arretierbohrungen in der Führung 3 in das Innere des Schlagstifts 4 gedrückt werden.

An seinem dem Fuß des Schlagstifts 4 zugekehrten Ende trägt der Sperrstift 11 einen Zapfen 12, der in Verriegelungsposition durch die Fußfläche des Schlagstifts 4 nach außen ragt.

Auf der dem Zapfen 12 gegenüberliegenden Seite wirkt auf den Sperrstift 11 eine Druckfeder 13, die einerseits am Boden der, für den Sperrstift 11 vorgesehenen Sackbohrung und andererseits am Sperrstift 11 befestigt ist und eine sichere Lage des Sperrstifts 11 und somit die Verrastung des Schlagstifts 4 über die Kugeln 9 garantiert.

In der Führung 3 befindet sich schließlich auf der Seite des Sperrstiftzapfens 12 ein ebenfalls axial in der Führung beweglicher Auslösebolzen 14, der in nachfolgend noch zu erläuternder Weise auf den Zapfen

12 einwirken kann und in Richtung auf den Sperrstift 11 unter der Wirkung einer Druckfeder 15 steht, gegen deren Kraft er mittels eines an ihm befestigten Hai-

tedrahts 16 gehalten wird, der entweder mit einem parallel zum Schmelzleiter (Hauptschmelzdraht) gewickelten Widerstandsdraht verbunden oder letzterer selbst sein kann. Die Kraft der Druckfeder 15 ist so gewählt, daß sie gegebenenfalls den Sperrstift 11 entgegen der Wirkung der Feder 13 bewegen kann.

Aus dem zuvor erläuterten Aufbau der Hochspannungs-Hochleistüngssicherung ergeben sich für deren Schaltverhalten im hier interessierenden Fall folgende Möglichkeiten:

Wie eingangs bereits erwähnt, kann sich ein Auslösevorgang dann einstellen, wenn sich bei Überströmen nach einiger Zeit beispielsweise in den Lochungen des Schmelzdrahtes kleine Lichtbogen bilden, wodurch der parallel zum Schmelzleiter 17 gewickelte Widerstandsdraht 16 abschmilzt und dadurch die nur eine relativ geringe Federkraft besitzende Auslösefeder 15 freigibt, die sich nunmehr nach links auf den Sperrstift 11 zu bewegen kann und auf deren über den Schlagstiftfuß hinausragenden Zapfen 12 trifft, wodurch der Sperrstift 11 sich entgegen der Kraft der Feder 13 nach links bewegt. Die Feder 13 sorgt dafür, daß im arretierten Zustand der Zapfen 12 über das Fußende des Schlagstifts 4 hinausragt. Sobald die konische Verengung des Sperrstifts 11 in den Bereich der Kugeln 9 gelangt und diese nun in ihren Kanälen aus den Bohrungen der Führung 3 nach innen zur Mittelachse des Sperrstifts 11 gedrückt werden, und zwar aufgrund der auf den Schlagstift 4 wirkenden starken Druckfeder 5, die den Schlagstift 4 aus seiner Führung her-

aus nach links zu drücken versucht, wird der Schlagstift 4 schlagartig freigegeben, d.h. der Kraft der Feder 5 ausgesetzt nach links bewegt. Dadurch kann dann ein nachgeordneter Lasttrennschalter betätigt werden, der den betroffenen Stromkreis abschaltet.

Der zusätzliche Thermoschutz wird dadurch erreicht, daß die auf den Sperrstift 11 in Verrastungsrichtung wirkende Feder 13 aus einer Formgedächtnis-Legierung besteht, die bewirkt, daß bei Temperaturerhöhung - die Größe der erforderlichen Temperaturdifferenz kann durch entsprechende Wahl der Legierung auf das gewünschte Maß eingestellt werden - die Feder sich zusammenzieht, d.h. im vorliegenden Fall wegen ihrer festen Verbindung mit einerseits dem Boden der Sackbohrung und andererseits dem Sperrstift 11 diesen nach links zieht, also eine Wirkung auf den Sperrstift 11 ausübt, als wäre der Haltedraht bzw. der Widerstandsdraht 16 durchgeschmolzen, wodurch dann die bereits beschriebene Entriegelung des Schlagstiftes 4 erreicht wird mit der Folge der gewünschten Abschaltung bei erhöhter Temperatur, ohne daß ein Bauteil durchschmilzt.

Claims

Schutzansprüche:

■1. Sicherung, insbesondere Hochspannungs-Hochleistungssicherung, mit

- einem Schlagstift (4),

- einem Schlagstiftantrieb,

- einem Schmelzleiter (17),

- einem Haltedraht (16) und

- einer temperaturgesteuerten Schlagstiftarretierung .
2. Sicherung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Federsteuerung (13) der Arretierung.
3. Sicherung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federsteuerung (13) unabhängig vom Haltedrahtzustand arbeitet.
4. Sicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerfeder (13) aus einer Formgedächtnis-Legierung besteht.
5. Sicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlagstiftantrieb aus einer Druckfeder (5) besteht.
6. Sicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Kugelverrastung als Schlagstiftarretierung.

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7. Sicherung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet/ daß die im Schlagstift (4) gelagerten Kugeln (9) in Eingriff mit der Schlagstiftführung (3) gebracht werden können.
8. Sicherung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch senkrecht zur Längsachse des Schlagstifts (4) in dessen Fuß verlaufende Kugelaufnahmekanäle, die nach außen gegenüber fluchtenden Bohrungen münden, die einen maximal dem Kugeldurchmesser entsprechenden Durchmesser besitzen, und durch einen konzentrisch im Innern des Schlagstifts (4) gelagerten, in Richtung dessen Längsachse bewegbaren, druckbeaufschlagten, zumindest über einen Teil seiner Länge konisch geformten Sperrstift (11), der zentrisch in die kreisförmige Kugelanordnung hineinragt.
9. Sicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbeaufschlagung der Schlagstiftarretierung mittels der Steuerfeder (13) erfolgt, die entgegen der Richtung des Schlagstiftantriebs (5) wirkt und mit dem Sperrstift (11) verbunden ist.
10. Sicherung nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch einen der druckbeaufschlagten Seite abgewandten, den Schlagstiftfuß durchragenden Zapfen

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(12) am Sperrstift (11), der mit einem entgegen der Druckbeaufschlagung des Sperrstifts (11) federbelasteten, am Haltedraht (16) befestigten Auslösebolzen (14) zusammenwirkt.