DE974128C - Elektrische Feinsicherung mit thermischer UEberstromausloesung durch einen Bimetallstreifen - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 22. SEPTEMBER 1960

W 13IQiVIIIb 121 c

ist als Erfinder genannt worden

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Feinsicherung mit thermischer Überstromauslösung durch einen Bimetallstreifen. Bei bekannten Feinsicherungen dieser Art umschließt der Bimetallstreifen einen axial verschiebbaren Stift und liegt ihm bei Normaltemperatur fest an. Bei einer kritischen Temperatur weitet sich der Bimetallstreifen auf und gibt die axiale Bewegung des Stiftes frei, wodurch ein Stromkreis entweder unterbrochen oder geschlossen wird.

Zur Erzeugung der kritischen Auslösetemperatur findet bei manchen Feinsicherungen eine besondere Heizwicklung Anwendung, die den Bimetallstreifen umgibt; für gewisse Ausführungen hat man dabei den verschiebbaren Schaltstift selbst in die Leitungsführung des Stromes einbezogen. Gewöhnlich müssen nun Sicherungen dieser Art sehr klein sein, weil ihre äußeren Maße durch bestimmte Anordnungen, in denen sie Verwendung finden sollen, zwangläufig vorgegeben sind. Der von der Heiz-

009 601/7

wicklung beanspruchte Raum fällt dabei nachteilig ins Gewicht, auch ist solch eine subtile Heizwicklung sowohl in der Fertigung als auch.im Betrieb ziemlich störanfällig.
Bei anderen Bimetall-Feinsicherungen dient der Bimetallstreifen selbst zur Stromführung. Man hat ihn geschlitzt, um durch die damit erzwungene Strombahn seinen elektrischen Widerstand so zu erhöhen, daß bei noch ausreichender mechanischer ίο Stärke des Bimetalls nicht nur ziemlich große Stromstärken geschaltet werden können. Trotzdem lassen sich derartige Sicherungen für kleine zu schaltende Stromstärken nicht verwenden, weil dann eine zu feine Unterteilung des Bimetall-Streifens erforderlich wäre. Diese würde nicht nur fabrikatorisch auf erhebliche Schwierigkeiten stoßen, sondern auch die mechanische Stabilität des Bimetallstreifens derart schwächen, daß eine zuverlässige Funktion des Bimetallstreifens nicht mehr gewährleistet ist.

Diese Nachteile werden durch die Erfindung behoben. Gemäß der Erfindung besteht der Stift aus einem Widerstandsmaterial, dessen Widerstand ausreicht, um bei einem bestimmten Überstrom die kritische Temperatur zu erzeugen. Als Widerstandsmaterial für den Stift kann z. B. Kohle oder Graphit oder Metall verwendet werden, dessen Widerstandswerte bekanntlich in weiten Grenzen geändert werden können.

In einer besonderen Ausführungsform ist der Bimetallstreifen wendelförmig um den Widerstandsstift herumgewickelt, wobei der Bimetallstreifen einseitig an dem Sicherungskörper bzw. an einem mit diesem zusammenhängenden Teil befestigt werden kann. An Stelle einer Wendel genügt auch eine den Widerstandsstift umfassende Federklemme, die gegebenenfalls mit einem Schlitz versehen werden kann, um einen an dem Widerstandsstift befindlichen Haltestift hindurchtreten zu lassen. Eine besonders sichere Halterung erzielt man, wenn man den Stift nicht glatt läßt, sondern an der Stelle, wo das Bimetall bei Normaltemperatur anliegt, ihn verjüngt, so daß der Stift sich erst dann in axialer Richtung bewegen kann, wenn der lichte Durchmesser der Bimetallwendel oder der Bimetallklemme den außerhalb des verjüngten Teiles vorhandenen Durchmesser des Stiftes erreicht hat.

Nachstehend sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt und beschrieben, ohne daß die Erfindung jedoch auf diese Ausführungsformen beschränkt sein soll.

Fig. ι zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Feinsicherung mit einem wendeiförmigen Bimetallstreifen, in Betriebsbereitschaft, Fig, 2 in ausgelöstem Zustand;

Fig. 3 stellt eine ähnliche Feinsicherung mit einseitig festgelegter Bimetallwendel dar;

Fig. 4 zeigt im Längsschnitt eine andere Feinsicherung gemäß der Erfindung, bei der an Stelle der Bimetallwendel ein geschlitzter, auffedernder Bimetall-Klemmring den Widerstandsstift hält, in Betriebsbereitschaft,

Fig. 5 in ausgelöstem Zustand; Fig. 6 stellt den Widerstandsstift mit dem Haltestift,

Fig. 7 die Bimetall-Klemmfeder für sich allein in der Draufsicht von der Schlitzseite, und

Fig. 8 im Querschnitt A-B durch Fig. 7 dar; Fig. 9 zeigt eine andere Feinsicherung mit verjüngtem Widerstandsstift, in Betriebsbereitschaft,

Fig. 10 in ausgelöstem Zustand; Fig. 11 stellt den Widerstandsstift für sich allein dar.

Während die in den vorgenannten Figuren dargestellten Feinsicherungen ihrer äußeren Form nach so gestaltet sind, daß sie für automatische Telefonämter verwendet werden können, zeigt

Fig. 12 eine Sicherung, die an Stelle normaler, handelsüblicher Sicherungspatronen verwendet werden kann, in Betriebsbereitschaft, und Fig. 13 in ausgelöstem Zustand. Innerhalb einer metallischen Hülse 1 ist in einer Führungsscheibe 2 aus Isoliermaterial und in einer metallischen Endverschraubung 3 ein aus Wider-Standsmaterial, z. B. Kohle oder Graphit oder Metall bestehender Stift 4 axial verschiebbar gelagert. Das in der Metallverschraubung 3 gelagerte Ende 5 des Widerstandsstiftes 4 ragt ein wenig aus dem Schraubverschluß 3 heraus. Das innere Ende des Widerstandsstiftes 4 greift in eine Bohrung 6 eines Metallstiftes 7, der an seiner nach innen gerichteten Seite in einer Büchse aus Isoliermaterial 8 und an seiner nach außen gerichteten Seite in einer isolierenden Führungsscheibe 9 axial verschiebbar gelagert ist. Der Metallstift 7 steht unter dem Druck der Feder 10, die ihn gegen den Widerstandsstift 4 heran zu drücken versucht.

Bei normaler Temperatur liegt um den Stift 4 ein Bimetallstreifen 11 wendelförmig eng gewickelt, dessen Ende 12 gegen den Schraubverschluß 3 abgestützt ist. Bei normaler Temperatur ist die Feder 10 deshalb nicht in der Lage, den Stift 7 bzw. 4 in axialer Richtung zu verschieben.

Diese Feinsicherung kann mit irgendwelchen Kontakten, z. B. mit einer Kontaktfeder 13, verbunden sein, die einen Ruhekontakt 14 und einen Arbeitskontakt 15 betätigt. Nach Fig. 1 fließt der Strom über den Ruhekontakt 14, die Kontaktfeder 13, den Metallstift 7, mit Bohrung 6, den Widerstandsstift4 zu dessen Endes, das metallisch mit dem Verschluß 3 verbunden ist, womit der Stromkreis über den Sicherungskörper geschlossen wird. Sobald nun in diesem Stromkreis ein Überstrom intritt, wird der Widerstandsstift 4 erwärmt und erwärmt seinerseits die Bimetallwendel 11. Diese dehnt ihre bisher enge Umschlingung um den Widerstandsstift 4 auf, so daß der Stift jetzt unter dem Druck der Feder 10 sich in axialer Richtung verschiebt, wodurch die Stellung der Fig. 2 erreicht wird, bei der der Stromkreis an der Kontaktfeder unterbrochen ist, während gleichzeitig der Arbeitskontakt 15 eingeschaltet werden kann, der beispielsweise ein Kontrollämpchen zum Aufleuchten bringt, das die Unterbrechung des ursprünglichen Stromkreises anzeigt.

Um die Feinsicherung wieder in Gebrauchsstellung zu bringen, kann entweder der Widerstandsstift 4 durch Lösung der Verschlußschraube 3 herausgenommen, um i8o° gedreht und wieder eingesetzt werden, oder es genügt ein Druck auf das Ende 5 des Widerstandsstiftes, um ihn in die ursprüngliche Lage nach Fig. 1 zurückzubringen. Dies ist deshalb möglich, weil bekanntlich die lichte Weite einer Schraubenfeder größer wird, wenn man ίο sie zusammendrückt, während sie kleiner wird, wenn man die Schraubenfeder streckt.

Fig. 3 zeigt eine kleine Abwandlung dieser Anordnung, bei der der Bimetallstreifen 11 durch einen kleinen Flansch 16 an seinem inneren Ende festgehalten wird, während er entgegen der vorher beschriebenen Anordnung jetzt nicht an dem Schraubverschluß 3 anliegt. Um den Stift 4 zu halten, streckt sich bei dieser Ausführungsform die Bimetallwendel, indem sie den Stift eng umschließt, und zwar um so fester, je stärker der Druck der Feder 10 auf den Widerstandsstift in kaltem Zustand ist.

Bei der in Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsform ist die Anordnung des Metallstiftes 7 mit Bohrung 6 mit ihren Lagern 8 und 9 sowie der Druck der Feder 10 der gleiche, wie bei der bisher beschriebenen Ausführung. Hier ist jedoch der Widerstandsstift 17 mit zwei Flanschen 18 und 19 versehen, die seine Bewegung relativ zu dem geschlitzten Bimetallring 21 begrenzen, der mittels einer Isolierbüchse 22 an dem Schraubverschluß 23 so befestigt ist, daß er sich bei Erwärmung noch genügend aufbiegen kann. Der Bimetallring 21 kann aber auch lose an der Isolierbüchse 22 anliegen. Zur sicheren Kontaktgebung zwischen dem Widerstandsstift 17 und dem Schraubverschluß 23 ist eine Kontaktfeder 24 vorgesehen, die gegebenenfalls mit einem Ende an der Verschlußschraube 23 befestigt sein kann.

Dem Schlitz 25 des Bimetallringes 21 entspricht ein an dem Widerstandsstift 17 befestigter Haltestift 26, der in der Bereitschaftsstellung an einem erweiterten Ende des Schlitzes liegt.

Der Stromfluß ist bei dieser Anordnung der gleiche, wie bei den Anordnungen nach Fig. 1 und 2. Entsteht nun in dem zu sichernden Stromkreis ein Überstrom, so gibt der übermäßig erwärmte Kontaktstift 17 einen Teil seiner Wärme an den geschlitzten Ring 21 ab, der sich aufbiegt, so daß der Haltestift 26 unter dem Druck der Feder 10 durch den Schlitz 25 hindurchzutreten vermag, wodurch der Widerstandsstift in die ausgelöste Stellung gemäß Fig. 2 gebracht wird.

Um den Sicherungsautomat wieder in Arbeitsstellung zu bringen, genügt ein Druck auf das Ende 5 des Widerstandsstiftes, wenn der Bimetallring 21 an der Isolierbüchse 22 entsprechend befestigt ist. Damit der Haltestift 26 dabei wieder glatt durch den Schlitz des sich leicht aufbiegenden", abgekühlten Bimetallringes 21 hindurchlaufen kann, ist der Schlitz 25 auch an seinem anderen Ende durch Abschrägungen erweitert. Wenn der Bimetallring 21 jedoch lose an der Isolierbüchse 22 anliegt, wird der Verschluß 23 herausgeschraubt, der Widerstandsstift 17 samt Bimetallring 21 herausgenommen und um i8o° gedreht wieder eingesetzt, wobei die Kontaktfeder 24 in der Isolierbüchse 22 verbleibt, da sie ja an einem Ende an dem Schraubverschluß befestigt ist.

Eine ähnliche Anordnung ist in Fig. 9 und 10 beschrieben. Die Lagerung des Metallstiftes 7 und der mit ihm zusammenarbeitenden Teile sowie die Lagerung des Widerstandsstiftes 2J entspricht im wesentlichen den Anordnungen der bisher beschriebenen Ausführungsformen. Im vorliegenden Fall ist jedoch der Widerstandsstift 27 in seinem mittleren Teil 28 verjüngt, und dieser verjüngte Teil wird von dem geschlitzten Bimetallring 29 umfaßt. Sobald ein Überstrom den Bimetallring genügend erwärmt, dehnt sich seine lichte Weite genügend aus, um den nicht verjüngten Teil des Stiftes hindurchzulassen. Die Feder 10 drückt dann den Stift in der bereits beschriebenen Weise in die aus Fig. 10 ersichtliche Auslösestellung. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, daß die Enden des Schlitzes angeschrägt sind. Die Sicherung wird wieder in Arbeitsstellung gebracht, indem der Widerstandsstift 17 so weit zurückgedrückt wird, bis der Bimetallring 29 in den verjüngten Teil 28 einschnappt.

Während die bisher beschriebenen Ausführungsformen in ihrer Konstruktion und in ihren äußeren Formen den bei Telefonämtern gebräuchlichen Rücklötsicherungen angepaßt sind, ermöglicht eine kleine Abwandlung die Benutzung des gleichen Prinzips für Sicherungsautomaten allgemein üblicher Art. Eine solche Abwandlung ist in den Fig. 12 und 13 beschrieben. In einem isolierenden Gehäuse 30 ist der Widerstandsstift 31 einerseits an der Trennwand 32 und andererseits an dem metallischen Schraubverschluß 33 axial verschiebbar gelagert. Der Widerstandsstift 31 ist in der bereits beschriebenen Weise von einem Bimetallband 34 innerhalb der Kammer 35 wendelförmig eng umschlossen. In der Kammer 36 ist stirnseitig eine Bodenplatte 37 aus Isoliermaterial eingeschraubt, an welcher der metallische Kontaktstöpsel 38 befestigt ist, mit dem zusammen eine Kontaktblattfeder 39 und eine Isolierbüohse 40 in dem Gehäuse 30 festgelegt sind. Innerhalb der Isolierbüchse 40 liegt, gegen den Kontaktstöpsel 38 isoliert, die Druckfeder 41, die das Bestreben hat, den Widerstandsstift 31 in die Kammer 35 hineinzudrücken. Eine Metallbüchse 42 stützt die Feder 41 und den Stift 31 gegeneinander ab.

Der Stromverlauf geht bei dieser Anordnung vom Kontaktstöpsel 38 über die Blattfeder 39 zur Metallbüchse 42, von dort über den Widerstandsstift 31 und den metallischen Schraubverschluß 33 zu einer hier nicht dargestellten Verschlußkappe eines an sich bekannten Sicherungselementes.

Sobald in dem Stromkreis ein Überstrom entsteht, gibt die Bimetall wen del 34 den Widerstandsstift 31 in der beschriebenen Weise frei. Dadurch entfernt sich die Metallbüchse 42 von den Kontaktblattfedern 39, so daß der Stromkreis an dieser Stelle unterbrochen wird, wie es Fig. 13 zeigt.

Die Sicherung kann dadurch wieder in Gebrauchsstellung gebracht werden, daß man entweder durch Hineindrücken des Widerstandsstiftes 31 wieder einen Kontaktschluß zwischen der Metajlbüchse 42 über die Kontaktblattfeder 39 zum Kontaktstöpsel 38 herstellt oder indem man .den Schraubverschluß abnimmt und den Widerstandsstift 31 um i8o° gedreht wieder neu einsetzt.
Es ist zweckmäßig, die Enden der Widerstandsstifte mit einer dünnen Kupfer- oder Silberfolie 43 zu überziehen, um stets einen guten Kontakt und eine gute mechanische Führung des Widerstandestiftes zu gewährleisten.

Die in den verschiedenen Figuren dargestellten Ausführungsformen, insbesondere hinsichtlich des Widerstandsstiftes und des Bimetalls, können in der verschiedensten Weise kombiniert und auch für die Sicherungen nach Fig. 12 und 13 angewandt werden. Auch ist es leicht möglich, den konstruktiven Aufbau und die äußere Gestaltung der Sicherungsautomaten den verschiedenen Anwendungsgebieten elektrischer Sicherungen entsprechend abzuwandeln.

Die Bimetallstreifen können je nach den besonderen Erfordernissen aus Flachmaterial oder Rundmaterial, im Querschnitt quadratisch, rechteckig, dreieckig od. dgl. hergestellt sein.

Besonders zweckmäßig ist es, den Widerstandsstift in mit dem Bimetallstreifen von seiner Mitte aus in der Länge symmetrisch zu formen. Dadurch ist es nicht erforderlich, darauf zu achten, mit welcher Seite der Widerstandsstift eingesetzt wird, sondern man kann ihn nach Belieben mit der einen oder der anderen Seite in das Sicherungsgehäuse einsetzen.

Claims (23)

1. Patentansprüche:

   i. Elektrische Feinsicherung mit thermischer Überstromauslösung durch einen Bimetallstreifen, der einen federbelasteten axial verschiebbaren stromdurchflossenen Stift umschließt, dem bei Normaltemperatur der Bimetallstreifen eng anliegt, der bei einer kritischen Temperatur die axiale Bewegung des Stiftes freigibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (4, 17, 27, 31) aus einem Widerstandsmaterial· besteht, dessen Widerstand ausreicht, um bei einem bestimmten Überstrom, die kritische Temperatur zu erzeugen.
2. 2. Elektrische Feinsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bimetallstreifen in Form einer Schraubenwendel (11, 34) um den Widerstandsstift (4, 31) herumgelegt ist.
3. 3. Elektrische Feinsicherung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenwendel (11, 34) in der Auslöserichtung des Widerstandsstiftes (4, 31) gegen einen mit dem Sicherungsgehäuse (1, 30) fest verbundenen Teil, z. B. die Abschlußkappe (3, 33), abgestützt ist.
4. 4. Elektrische Feinsicherung nach Anspruch 2,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenwendel (11, 34) an der der Auslösevorrichtung des Widerstandsstiftes (4,31) entgegengesetzten Seite an einem mit dem Sicherungsgehäuse fest verbundenen Teil, z. B. einem Isolierring (2, 32), festgehalten wird.
5. 5. Elektrische Feinsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bimetallstreifen in Form eines geschlitzten Ringes (21, 29) um den Widerstandsstift (17, 2y) herumgelegt ist.
6. 6. Elektrische Feinsicherung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Widerstandsstift (17) ein durch den Schlitz (25) des Bimetallringes (21) gleitender Haltestift, eine Nase od. dgl. (26) angebracht ist, deren Durchmesser größer ist als der Schlitz (25) des Bimetallringes.
7. 7. Elektrische Feinsicherung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Schlitzes (25) nach außen konisch erweitert sind.
8. 8. Elektrische Feinsicherung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bimetallring (29) in seiner Ruhelage in einer Einschnürung (28) des Widerstandsstiftes (27) liegt.
9. 9. Elektrische Feinsicherung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang vom Normaldurchmesser des Widerstandsstiftes (27) zu dem eingeschnürten Teil (28) hin allmählich erfolgt, z. B. durch einen konischen Übergangsteil.
10. 10. Elektrische Feinsicherung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Bimetallring (21) an einem Isolierstück (22, 42) befestigt ist.
11. 11. Elektrische Feinsicherung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Bimetallring zwischen zwei Isolierstücken (2, 42) liegt.
12. 12. Elektrische Feinsicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bimetallstreifen (11, 21, 29, 34) aus Flachmaterial bestehen.
13. 13. Elektrische Feinsicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bimetallstreifen aus Rundmaterial oder sonst geeignetem Profil bestehen.
14. 14. Elektrische Feinsicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zu seiner Längenmitte symmetrische Form des Widerstandsstiftes.(4,. 17, 27, 31).
15. 15. Elektrische Feinsicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Kontaktfeder (24) die elektrische Verbindung zwischen dem Widerstandsstift (17, 27) und der Stromzuleitung zur Sicherung, z. B. der Verschlußkappe (23), sichert.
16. 16. Elektrische Feinsicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zwischenwand (2, 32) den Innenraum des Sicherungsgehäuses (1, 30) in

    zwei Kammern teilt, in deren einer der Bimetallstreifen (ii, 34) und in deren anderer die Druckfeder (io, 41) für den Widerstandsstift (4, 31) untergebracht ist.
17. 17. Elektrische Feinsicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandsstift (4, 17,27,31) in eine Bohrung (6) oder sonstige Lagerung eines Kontaktstückes (7, 42) eingreift, auf das

    ίο der Druck der Spannfeder (10, 41) einwirkt.
18. 18. Elektrische Feinsicherung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß als Kontaktstück ein axial verschiebbarer Kontaktstift (7) dient.
19. 19. Elektrische Feinsicherung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß als Kontaktstück eine Metallbüchse (42) dient.
20. 20. Elektrische Feinsicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannfeder (41) in einem Isoliergehäuse (40) liegt, an dessen Außenseite ein federnder Kontakt (39) und eine mit der Spannfeder verschiebbare Kontakthülse (42) liegt.
21. 21. Elektrische Feinsicherung nach . Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliergehäuse (40) zusammen mit dem federnden Kontakt (39) und dem Kontaktstöpsel (38) am Boden (37) des Sicherungskörpers (30) befestigt ist.
22. 22. Elektrische Feinsicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandsstift (4,17,27, 31) aus Kohle, Graphit, Metall oder sonst geeignetem Widerstandsmaterial besteht.
23. 23. Elektrische Feinsicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine solche Ausbildung des Widerstandsstiftes,, daß er nach dem Ansprechen, in umgekehrter Richtung in den Sicherungskörper eingesetzt, wieder funktionsfähig ist.

    In Betracht gezogene Druckschriften:
    Deutsche Patentschriften Nr. 820 464, 476 607; schweizerische Patentschrift Nr. 184394.

    In Betracht gezogene ältere Patente:
    Deutsches Patent Nr. 1 002 066.

    Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

    © 509 628/104 1.56 (009 601/7 9. 60)