DE821812C - Elektrische Schmelzsicherung - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 22. NOVEMBER 1951

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ist in Anspruch genommen

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schmelzsicherung mit parallelen Leitern zwischen den Anschlußkontakten der Sicherung und mit Querverbindungen zwischen den Leitern in dazwischenliegenden Punkten. Die Erfindung ist besonders geeignet zur Verwendung für Schmelzsicherungen, welche die schmelzbaren Teile in einem Pulver zum Ablöschen eingebettet enthalten und hierdurch eine höhere Bruchfestigkeit erlangen. Gegenstand der Erfindung ist es in der Hauptsache, die Bruchfestigkeit solcher Vorrichtungen zu verbessern und hierdurch ihre Brauchbarkeit bei induktiven Strömen zu erhöhen, wenn eine größere Energiemenge in der Schmelzsicherung auftritt. Der größere Teil der Induktionsenergie wird auf ein oder mehrere Teile der Schmelzsicherung so verteilt, daß der Abschaltlichtbogen der Sicherung einer starken Abkühlung ausgesetzt wird.

Gemäß der Erfindung hat zu diesem Zweck die Schmelzsicherung ein Leiterpaar, das sich zwischen den Eintrittsstellen und Austrittsstellen der Sicherung erstreckt und in dazwischenliegenden Punkten eine oder mehrere Querverbindungen auf diesem Weg besitzt. Jeder der Leiter besteht aus zwei oder mehreren Abschnitten, die an den Verbindungspunkten mit den Querverbindungen enden, wobei wechselweise Abschnitte jedes Leiters aus verschiedenartigen Metallen gebildet werden in solch umgekehrter Anordnung derselben in den beiden Leitern, daß die entsprechenden Abschnitte der beiden Leiter jeweils aus verschiedenartigen Metallen bestehen. So wird eine Verbindungsform erhalten, die eine Brücke oder eine Anzahl von Brücken enthält, deren Enden die gegenüberliegenden Armpaare der Brücke verbinden, die aus verschiedenartigen Metallen bestehen. Auf diese Weise kann durch geeignete Auswahl des Materials und der Eigen-

schäften der einzelnen Teile der Strom durch die Querverbindungen der Brücke oder der Brücken auf jeden gewünschten Bruchteil des Gesamtstromes herabgesetzt und selbst auf den Wert Null gebracht werden.

In einer einfachen Ausführungsform ist ein schmelzbares Element zwischen die Eintrittsstellen der Sicherung geschaltet, und ein anderes schmelzbares Element ist von einem Eintrittspunkt in Parallele

ίο mit einem Teil des erstgenannten Elements verbunden, während ein drittes schmelzbares Element mit dem entgegengesetzten Eintrittsende auch parallel mit einem Teil des ersten Elements derart angeordnet ist, daß die beiden parallelen Elemente sich überschneiden und der Querschnitt der Brücke durch den Teil des ersten Elements gebildet wird, der zwischen den Verbindungspunkten des zweiten und dritten Elements liegt. Mehrere solcher Anordnungen hintereinandergeschaltet ergeben eine Serie von einander überlappenden, treppenartigen, parallelen Elementen, bis das letzte Element in der auf der anderen Seite der Sicherung liegenden Stromaus- j trittsstelle endet.
Das erste Element oder Hauptelement zwischen den Anschlußkontakten der Schmelzsicherung kann aus gleichem Material sein und kann den gleichen Querschnitt über seine ganze Länge hin haben, wenn seine Abschnitte Teile der parallelen Stromwege sind, oder es kann aus einer Anzahl von Längen verschiedenen Materials gleichen oder verschiedenen Querschnitts bestehen. Die parallelen Elemente können auch alle aus gleichem Material und gleichen Querschnitts sein oder aus verschiedenem Material und von verschiedenem Querschnitt oder beides, je nach der gewünschten Durchführungsform. Die Wärmekapazität kann erhöht werden durch Umwinden der parallelen Elemente um die Enden des ersten oder Hauptelements, anstatt sie einfach nur an den Hauptleiter anzuschließen. Die Leitungen können Drähte sein oder andererseits gestanzte Streifen oder anderweitig in irgendwelcher gewünschten Gestalt ausgebildet sein.

Obgleich sich bei der vorstehend wiedergegebenen Anordnung die Neigung für einen Teil des schmelzbaren Leiters ergibt, eher durchzubrennen als die übrigen Teile, kann die unterschiedliche Wirkung zwischen einem der schmelzbaren Teile und den anderen Teilen, welche früher zu schmelzen streben, weiterhin gesteigert werden. So kann der letztgenannte Teil mit einer Verkleidung ausgerüstet werden, um ihn besser wärmeisoliert zu machen als den ersten erwähnten Teil. Zusätzlich oder alternativ kann die kühlende Oberfläche des ersten erwähnten Teiles vergrößert werden, indem man ihn mit Kühlrippen oder -fortsätzen versieht oder die Geschwindigkeit der Wärmeverteilung anderweitig erhöht, beispielsweise durch Abplatten solcher Teile, oder indem man sie aus mehreren Litzdrähten ausbildet, ganz allgemein, um das Verhältnis der Kühlfläche zum Querschnitt zu vergrößern.

Die Erfindung sieht auch vor, die Temperatur eines Teiles der gegenüberliegenden Brückenarme, welche zuerst schmelzen sollen, zu erhöhen unter Ausnutzung der in den parallelen Armen erzeugten Wärme. Das kann beispielsweise durchgeführt werden, indem die beiden Arme der Brücke, welche zuerst schmelzen soll, mit Röhren umgeben werden, um welche die Leiter der anderen Brückenarme spulenartig herumgelegt werden.

Anstatt die schmelzenden Teile der Sicherung aus übereinandergreifenden parallelen Elementen zu formen, wie oben beschrieben, können sie auch aus Drähten oder anderen Stromleitern hergestellt werden, die die Form einer Leiter oder eines H haben und aus zwei länglichen Gliedern bestehen, die einen verschiedenartigen Querschnitt haben oder aus verschiedenartigen Metallen bestehen und an die eine oder mehrere Quersprossen angeheftet sind. Diese Sprossen können senkrecht oder schräg zu den Längsgliedern stehen, oder es kann wenigstens eine Sprosse senkrecht stehen und wenigstens eine Sprosse schräg. Schräge Sprossen können im wesentlichen parallel zueinander sein, oder es können wenigstens zwei schräge Sprossen entgegengesetzt zueinander geneigt sein. Solche Bauelemente können aus verschiedenen Metallen zusammengelötet oder durch Punktschweißung miteinander verbunden sein.

Die Abbildungen zeigen einige Ausführungsbeispiele der Erfindung.

Fig. ι ist ein Schnitt einer einfachen Form der neuen Sicherung, welche nur eine Brücke aufweist; Fig. ιA ist eine ähnliche Ausführung;

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung, in welcher deutlich die Art der Leiterverbindung gemäß Fig. 1 aufgezeigt wird;

Fig. 3 ist eine Darstellung, um die Lichtbogenbildung zwischen den in Fig. 1 gezeigten Schmelzleitern zu illustrieren;

Fig. 4 ist eine ähnliche Ausführung wie Fig. 1 von einer Schmelzsicherung, bei welcher die Leiter als eine Anzahl von in Serie liegenden Brücken ausgebildet sind;

Fig. 5 ist eine ähnliche Abbildung wie Fig. 1 mit geringfügigen Änderungen;

Fig. 6 ist eine weitere besondere Ausführungsform, während die

Fig. 7 bis 13 in rein schematischer Weise eine Anzahl von weiteren Abänderungen aufzeigen.

Für alle Beispiele sei angenommen, daß der schmelzbare Leiter in einem Patronengehäuse α unterge- uo bracht ist, das Endkappen b, wie in den Fig. 1, 3, 4, 5 und 6 angegeben, trägt, und der Leiter ist eingebettet in ein Pulver, wie beispielsweise gepulvertes Quarz oder feinkörnige Tonerde, zwecks Ablöschens des Lichtbogens, obwohl dieses Pulver in den Zeichnungen fortgelassen ist.

In Fig. ι besteht der Hauptleiter c, c¹ aus einem geraden Silberdraht mit einem Durchmesser von etwa 0,5 mm. Die beiden parallelen Leiter d, d¹ sind Kupferdrähte von etwa denselben Abmessungen wie der Silberdraht c und auch etwa von gleichem Widerstand wie der des Silberdrahtabschnittes c, der von der Endkappe b zu dem Verbindungspunkt e läuft. Demgemäß werden die Ströme in den vier Armen c, d, grob genommen, gleich sein. Das mittlere Glied oder die Querverbindung f wird durch die

mittlere Länge des Silberdrahtes gebildet. Die Leiter sind demnach in einer Brückenschaltung verbunden, und wie aus Fig. 2 ersichtlich nimmt die Brückenverbindung f den Platz eines Galvanometers oder eines anderen Meßinstrumentes in der Wheatstoneschen Brücke ein. Da die spezifische Wärme von Kupfer bei gewöhnlicher Temperatur nahezu das Doppelte der des Silbers beträgt, werden bei Durchfluß eines starken Überstromes die Endteile aus Silberdraht c, c^l zuerst schmelzen und die beiden Kupferdrähte d, d^l, verbunden durch das Mittelglied f aus Silberdraht, zurückbleiben. Die Kupferdrähte d, d^l sind dann parallel geschaltet mit den beiden sich bildenden Lichtbogen, so daß der gesamte Strom auf sie überläuft und sie nun ihrerseits schmelzen werden unter Zurücklassen des mittleren Gliedes f, welches im Füllpulver des Sicherungsbehälters α eingebettet ist. Auf diese Weise werden zwei Lichtbogen sich ausbilden, ein jeder zwischen einer Endkappe b und dem Mittelglied f, und der Strom wird auf einen niederen Wert reduziert infolge des Widerstandes dieser Bogen. Aus diesem Grund wird ein großer Anteil der in dem Strom gespeicherten Induktionsenergie, die oft eine erhebliche Belastung der Sicherungen bedeutet, in diesen beiden Bogen verteilt, bevor das Mittelglied f verdampft ist. Anstatt das Konstruktionselement f aus Silberdraht zu machen, kann es auch aus einem Material mit hohem Widerstand hergestellt sein, um so den Strom weiter herabzudrücken, bevor der Durchlauf endgültig geöffnet ist. Wenn das Mittelglied f endlich zerstört ist, läuft der Weg des Bogens, wie in Fig. 3 angedeutet, von der oberen Verschlußkappe zu der unteren Verbindung e, in welcher der obere Kupferdraht d endet, das ist, wie angedeutet, im Teile 9; der Lichtbogen wendet sich dann nach oben, wie in h gezeigt ist, längs des Teiles, der von dem zentralen Glied f eingenommen wurde, und dreht dann wieder nach unten, wie in k angezeigt, zu der unteren Verschlußkappe b. Durch die gegenseitige Abstoßung der Ströme in den Bogenteilen g, h, k in der Mitte der Sicherung wird ein wirkungsvoller thermischer Kontakt des Lichtbogens mit dem Füllpulver erzeugt.

Im vorstehenden ist sichergestellt, daß das mittlere Glied oder die Querverbindung f als letzte schmilzt. Das braucht nicht tatsächlich der Fall zu sein, denn wenn die Drähte c, c¹ geschmolzen sind, liegt die Querverbindung f in Serie mit den Drähten d, d^l, und wenn die Querverbindung f aus viel feinerem Draht hergestellt ist, ist es möglich, daß sie vor den Drähten d, d¹ schmilzt. Der Hauptteil der Induktionsenergie würde dann in den sich ergebenden Lichtbogen in der Querverbindung f verstreut werden, ehe die Drähte el, d¹ verflüchtigt sind.

Weiter kann es eingerichtet werden, daß die Lichtbogen, anstatt daß sie sich gleichzeitig an jedem Ende der Sicherung ausbilden, progressiv erst an einem Ende, dann an dem anderen Ende und dann in der Querschnittsverbindung f entstehen, wodurch die Spannung innerhalb der Sicherung mehr stufenweise anwächst und plötzliche Spannungsspitzen vermieden werden.

In Fig. ι A ist dieselbe Bauweise gegeben wie in Fig. ι mit der Ausnahme, daß Prallplatten s, s¹ zwischen die Leiter c, d und c¹, d¹ gebracht sind. Das hat den Zweck, jede Neigung des Lichtbogens, quer zu laufen, anstatt die Schleife h zu bilden, zu verhindern. /

In Fig. 4 besteht der Hauptleiter wieder aus einem Silberdraht c, und die angeschlossenen parallelen Leiter sind Kupferdrähte d, die, wie in der Figur gezeigt ist, so verbunden sind, daß vier wirksame Brücken in Serie entstehen, wobei der Silberdraht die Tendenz hat, zuerst zu schmelzen, wie in Fig. 1.

In Fig. 5 ist eine einzelne Brückenanordnung in Form einer Leiter mit Querverbindungen in Form von einzelnen Quersprossen / wiedergegeben. Die Silberdrähte sind mit m bezeichnet und die Kupferdrähte mit n, so daß die Wirkung wesentlich ähnlich ist der bei Fig. 1.

In Fig. 6 sind die Silberdrähte m in Quarzröhren 0 untergebracht, und die Kupferdrähte η sind spiralig um diese Röhren so herumgelegt, daß die Silberdrähte m, welche zuerst schmelzen sollen, durch die in den Kupferdrähten η entstehende Wärme angeheizt werden.

In Fig. 7 ist schematisch eine Vorrichtung zur Steigerung der Wärmekapazität an den Verbindungsstellen wiedergegeben. Das wird dadurch erreicht, daß die Kupferdrähte d um die Enden der Silberdrähte c herumgelegt werden, wie das in p gezeigt ist, anstatt ihre Enden einfach an den Silberdraht c anzuschließen, wie das in Fig. 1 gezeigt ist.

Fig. 8 zeigt eine Anordnung ähnlich der in Fig. 5 mit der Ausnahme, daß eine Zahl von Brücken ge- S5 bildet wird durch eine Anzahl von Quersprossen Z, die rechtwinklig zu den seitlichen Drähten angeordnet sind. Diese letzteren sind abwechselnd hergestellt aus Silberdvähten m und Kupferdrähten n.

Die Fig. 9 zeigt die gleiche Bauweise wie in Fig. 5 mit der Ausnahme, daß die einzige Sprosse / schräg liegt.

Fig. 10 ist die gleiche wie Fig. 8 mit der Ausnahme, daß die drei Sprossen I schräg liegen, anstatt horizontal.

Die gleiche Bauweise zeigt Fig. 11 mit der Ausnähme, daß die mittlere Sprosse I¹ zu den anderen Sprossen Z geneigt ist, anstatt daß alle drei parallel sind.

In Fig. 12 ist die mittlere Sprosse l^l rechtwinklig zu den Seitendrähten angeordnet. Im übrigen ist die no Anordnung die gleiche wie in Fig. 11.

Schließlich zeigt Fig. 13 eine ähnliche Anordnung wie Fig. 12 mit dem einzigen Unterschied, daß die oberste und die unterste Sprosse / zueinander geneigt und nicht parallel sind. n₅

Alle Konstruktionsteile der Brücke oder einer Anzahl von in Serie liegenden Brücken brauchen nicht notwendig schmelzbar zu sein, denn wenn einmal zwei entgegengesetzt liegende Brückenarme beide unterbrochen sind, bleiben die anderen zwei entgegengesetzt liegenden Arme und die Querverbindung miteinander in Serie verbunden, und irgendeine Stelle derselben muß zerstört werden, damit der Strom unterbrochen wird. Aber ein anderer Teil kann aus Draht oder einem Streifen von genügendem Querschnitt sein, um ein Schmelzen unwahrscheinlich zu machen.

Diese oder die anderen Bauteile der Brücke können eine Anzahl von schwächeren Querschnitten, welche schmelzen können, haben, um verschiedene öffnungsstellen in Serie vorzusehen.
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Claims (8)

Patentansprüche:

1. Elektrische Schmelzsicherung mit einem Leiterpaar, das die Stromeintritts- und -austrittsstellen der Sicherung verbindet, und eine oder mehrere Querverbindungen in zwischenliegenden Punkten zwischen den beiden Leitern aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Leiter aus zwei oder mehreren Abschnitten besteht, die an den Querverbindungsstellen enden, wobei die wechselnden Abschnitte jedes Leiters aus verschiedenartigen Metallen gebildet sind, und zwar in solcher Anordnung, daß die einander entsprechenden Abschnitte der zwei Leiter aus ver-

ao schiedenartigen Metallen bestehen.

2. Schmelzsicherung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Leiterpaar aus schmelzbaren Elementen eines Metalls gebildet ist, welche zwischen den Endpunkten der Sicherung liegen und deren einzelne Abschnitte Teile der parallelen Stromwege mit zwei parallelen Schmelzelementen des anderen Metalls sind, das an Stellen des ersten Elements so angebracht ist, daß es dieses überlappt und so der dazwischenliegende Teil des ersten Elements die Querverbindung zwischen den Leitern bildet.

3. Schmelzsicherung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Leiter abwechselnd aus Silber und Kupfer besteht und der andere Leiter wechselweise ans denselben Metallen in umgekehrter Reihenfolge gebildet ist.

4. Schmelzsicherung gemäß Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen zwischen den einzelnen Teilen hergestellt sind, indem ein Teil des Konstruktionselements, das zuletzt schmelzen soll, um das Konstruktionselement, das früher schmelzen soll, !oiralig hcrrmgewunden ist.

5. Schmelzsicherung gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstruktionsteile, welche zuerst schmelzen sollen, mit einer Verkleidung versehen sind, so daß sie wirksamer wärmeisoliert sind als die anderen Teile.

6. Schmelzsicherung gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile, welche später schmelzen sollen, vergrößerte Kühloberflächen haben, oder daß ihre Wärmeabgabe gesteigert wird durch Anbringen von Kühlrippen oder Kühlfortsätzen oder durch anderweitige Verstärkung des Verhältnisses von Oberfläche zu Querschnitt.

7. Schmelzsicherung gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte des Leiters, welcher zuerst schmelzen soll, in Röhren eingeschlossen sind, um welche die anderen Teile des Sicherungsdrahtes spulenartig herumgelegt sind.

8. Schmelzsicherung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Längsleiter, von denen jeder wechselweise aus Abschnitten aus verschiedenen Metallen besteht, leiterartig durch eine oder mehrere Sprossen bildende Querverbindungen miteinander verbunden sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen