DE19827374A1 - Sicherungselement für elektrische Anlagen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sicherungselement für elektrische Anlagen mit einem zu schützenden Leitungsbereich als Strompfad für elektrischen Strom, wobei das Sicherungselement in Serie zum zu schützenden Leitungsbereich (11) geschaltet einen Referenzleiter (9) aufweist, der außerhalb des Strompfades zumindest einen Schmelzbereich (13) mit einem Schmelzmaterial aufweist, dessen Schmelzpunkt unterhalb des Schmelzpunktes eines sicherheitsrelevanten Elements (12) des zu schützenden Leiterbereichs (11) liegt und daß im Schmelzbereich (13) Mittel zur Stromreduktion (14, 15, 16, 23, 24) im zu schützenden Leitungsbereich (11) vorgesehen sind, die zumindest bei Überschreiten der Schmelztemperatur des Materials zuschaltbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Sicherungselement für elektrische Anlagen, insbesondere für Fahrzeuge.

In Bordnetzen, insbesondere in Bordnetzen von Kraftfahrzeugen, werden zur Absicherung von elektrischen Leitungen üblicherweise Schmelzsicherungen eingesetzt. Die Absicherung mit Schmelzsicherungen hat den Nachteil, daß sich mit diesen Sicherungen bei sinnvoller Auslegung kein vollständiger Leitungsschutz erreichen läßt.

Beim Auftreten kurzfristig anliegender Überströme kann eine elektrische Leitung im Fahrzeug wegen der hohen Wärmekapazität des elektrischen Leiters wesentlich mehr Strom tragen als die Schmelzsicherung, so daß für kurzzeitige hohe Überströme eine übliche Schmelzsicherung unterdimensioniert ist. Im Bereich länger andauernder kleine Überströme schaltet die Sicherung dagegen zu spät ab, so daß in diesem Fall eine elektrische Leitung und/oder Verbraucher nicht ausreichend geschützt ist. Bei einem Überstrom von z. B. 35% gegenüber dem nominalen Auslösestrom der Sicherung kann es bis zu einer halben Stunde dauern, bis eine Schmelzsicherung tatsächlich auslöst. Bei einem Überstrom von 250%, der dem 3,5-fachen nominalen Auslösestrom der Sicherung entspricht, kann es noch 5 Sekunden bis zur Sicherungsauslösung dauern.

Aus DE 195 03 808 A1 ist eine Anordnung bekannt, bei der die stromführende Leitung mit Hilfe einer Sprengkapsel abgetrennt werden kann. Hierbei ist die Sprengkapsel auf der einen Seite mit dem Batteriepluspol, auf der anderen Seite mit einer zweiten Leitung, die die erste Leitung umhüllt, verbunden. Kommt es durch ein mechanische Beschädigung des Kabels zu einem Kontakt zwischen der Fahrzeugmasse und dem zweiten Leiter, so wird die Sprengkapsel ausgelöst und trennt die Verbindung zwischen Batterie und der ersten Leitung. Dies hat jedoch den Nachteil, daß die Kosten für die erste Leitung durch die Umhüllung mit der zweiten Leitung erhöht werden. Die Trennung durch ein Sprengelement ist sinnvollerweise nur für Leitungen mit hohem Querschnitt, d. h. hoher Stromtragfähigkeit, geeignet. Weiterhin wird mit diesem Verfahren nur der Fall einer mechanischen Beschädigung, nicht aber der Fall einer thermischen Überhitzung des Kabels abgesichert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sicherungselement für elektrische Anlagen, insbesondere für Bordnetze von Kraftfahrzeugen, anzugeben, welches elektrische Leitungen der elektrischen Anlage vor thermischer Überlastung schützt.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Weiterführende und vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen und der Beschreibung zu entnehmen.

Ein erfindungsgemäßes Sicherungselement weist zumindest benachbart zum zu schützenden Leitungsbereich ein außerhalb des Strompfades angeordnetes Referenzmaterial auf, welches zumindest in einer seiner physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften zum Vergleich mit physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften eines sicherheitsrelevanten Elements des zu schützenden Leitungsbereichs herangezogen ist, wobei zumindest bei Überschreiten einer vorgegebenen Veränderung zumindest einer physikalischen und/oder chemischen Eigenschaft des Referenzmaterials Mittel zur Stromreduktion vorgesehen sind, mit denen der Strom im zu schützenden Leitungsbereich reduzierbar ist.

Bevorzugt ist das Referenzmaterial nichtmetallisch, besonders bevorzugt ein Isolator.

Zweckmäßigerweise ist ein sicherheitsrelevantes Element eine elektrische Isolierung des zu schützenden Leitungsbereichs.

Vorteilhaft ist, wenn das Referenzmaterial einen Referenzleiter zumindest bereichsweise bedeckt. Zweckmäßig ist, wenn das Schmelzmaterial den Referenzleiter wie ein Isoliermantel umgibt.

Bevorzugt ist der Referenzleiter in Serie zu dem zu schützenden Leitungsbereich geschaltet.

Ein bevorzugtes Sicherungselement weist einen Referenzleiter auf, der außerhalb des direkten Strompfades, welcher durch den zu schützenden Leitungsbereich gebildet wird, zumindest ein Schmelzmaterial als Referenzmaterial aufweist, dessen Schmelzpunkt unterhalb des Schmelzpunktes der Isolierung des zu schützenden Leiterbereichs liegt, wobei im Bereich des Schmelzmaterials Mittel zur Stromreduktion im zu schützenden Leitungsbereich zumindest bei Überschreiten der Schmelztemperatur des Schmelzmaterials zuschaltbar sind.

Besonders bevorzugt ist das Schmelzmaterial aus einem PVC-Material gebildet, dessen Schmelzpunkt unterhalb dem eines PVC-Mantels des zu schützenden Leitungsbereichs liegt.

Besonders günstig ist, daß die Mittel zur Stromreduktion zumindest einen Parallelstrompfad zu dem zu schützenden Leitungsbereich aufweisen. Damit wird die Stromstärke im zu schützenden Leitungsbereich reduziert. Bevorzugt ist der Parallelstrompfad niederohmiger als der zu schützende Leitungsbereich. Besonders günstig ist, das Schmelzmaterial als Isolierung zwischen einer elektrischen Kontaktstelle zum Parallelstrompfad und einer elektrischen Kontaktstelle zum schützenden Leitungsbereich anzuordnen.

In einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung ist eine metallische Schmelzsicherung in Serie zu dem Referenzleiter angeordnet. Beim Schmelzen des Schmelzbereichs fließt ein hoher Strom, so daß die metallische Schmelzsicherung durchschmilzt. Ein Vorteil liegt darin, daß die Schmelzsicherung keine hohen Anforderungen an Auslösegenauigkeit aufweisen muß.

Besonders zweckmäßig ist eine Ausgestaltung des Sicherungselements, bei der die Mittel zur Stromreduktion im zu schützenden Leitungsbereich ein Federelement aufweisen, so daß bei Überschreiten der Schmelztemperatur des Schmelzbereichs eine elektrische Kontaktstelle des Parallelstrompfads mit Federkraft mit einer elektrischen Kontaktstelle des zu schützenden Leiterbereichs in Kontakt bringbar ist. Die Kontaktierung erfolgt damit besonders zuverlässig und kann sehr einfach und preiswert gestaltet werden.

Eine weitere günstige Ausgestaltung ist, den Referenzleiter mit einer Bohrung zu versehen, in die ein stopfenförmiges Schmelzmaterial eingreift. Günstig ist, elektrische und/oder mechanische Kontaktmittel des Parallelstrompfads zur Kontaktierung des Referenzleiters durch das stopfenförmige Schmelzmaterial zu beabstanden. Der Vorteil ist, daß nur eine geringe Materialmenge des Schmelzmaterials benötigt wird. Günstig ist auch, daß die Formgebung des Referenzleiters dazu herangezogen werden kann, daß im Schmelzbereich eine höhere elektrische Verlustleistung anfällt als im zu schützenden Leitungsbereich, so daß ein Schmelzen des Schmelzmaterials bei einer Temperatur einsetzt, die sicher unterhalb einer für den zu schützenden Leitungsbereich kritischen Temperatur liegt.

Besonders zweckmäßig ist, den Referenzleiter und/oder Kontaktmittel im Schmelzbereich für geschmolzenes Material durchlässig auszubilden. Damit wird erreicht, daß der elektrische Kontakt einfach und zuverlässig herzustellen ist, ohne daß geschmolzenes oder wiedererstarrtes Schmelzmaterial den elektrischen Kontakt unterbricht.

Eine weitere günstige Ausgestaltung besteht darin, Mittel zur Stromreduktion als Unterbrechungsstelle im Referenzleiter auszubilden.

Günstig ist, Mittel zur Überwachung der elektrischen Leitfähigkeit und/oder der Dielektrizitätskonstanten und/oder der magnetischen Suszeptibilität und/oder der mechanischen Festigkeit und/oder der Härte des Referenzmaterials vorgesehen sind.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den weiteren Ansprüchen und der Beschreibung hervor. Die Erfindung ist nachstehend anhand einer Zeichnung näher beschrieben, wobei

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Sicherungselements,

Fig. 2 im Detail eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Sicherungselements,

Fig. 3a, b weitere Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Sicherungselements, und

Fig. 4 eine weitere Ausgestaltung eines Sicherungselements jeweils im Schnitt zeigt.

Im folgenden ist die Erfindung anhand von Beispielen für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Einsatz beschränkt, sondern insbesondere für eine Verwendung geeignet, bei denen ein abzusicherndes Kabel vor thermischer Überlastung zu schützen ist.

Eine günstige Ausführung eines erfindungsgemäßen Sicherungselements ist in Fig. 1 als Prinzipskizze dargestellt. Zwischen eine Batterie 1 mit einem Pluspol 2 und einem Minuspol 3, welcher mit der Masse 4 verbunden ist, und den zu schützenden Leitungsbereich 11 ist ein Sicherungselement 10 geschaltet. Das Sicherungselement 10 weist einen Referenzleiter 9 mit einer Isolierhülle 13 auf, welche den Referenzleiter 9 umgibt, sowie zusätzlich eine metallische Schmelzsicherung mit einem Anschluß 7 und einem Anschluß 6, zwischen denen ein Schmelzleiter 8 angeordnet ist. Die Isolierhülle 13 dient als Referenzmaterial. Der Referenzleiter 9 ist vorzugsweise lösbar mit dem zu schützenden Leitungsbereich 11 verbunden. Der batterieseitige Anschluß 6 der metallischen Schmelzsicherung ist über die Verbindung 5 mit dem Pluspol 2 der Batterie 1 verbunden. In analoger Weise kann der Referenzleiter 9 batterieseitig von der metallischen Schmelzsicherung angeordnet sein. In diesem Fall wäre der Referenzleiter 9 mit der Batterie 1 und die Schmelzsicherung mit dem abzusichernden Leitungsbereich 11 verbunden. Die metallische Schmelzsicherung kann eine übliche Schmelzsicherung sein oder auch eine aktive Sicherung, vorzugsweise eine aktive Sicherung, welche durch einen zusätzlichen thermischen und/oder elektrischen und/oder einen anderen Zündmechanismus auslösbar ist.

Die Isolierhülle 13 am Referenzleiter 9 ist ein Schmelzmaterial mit einer Schmelztemperatur, die vorzugsweise unterhalb der Schmelztemperatur der Isolierung 12 des zu schützenden Leitungsbereichs 11 liegt. Vorzugsweise ist die Isolierhülle 13 aus einem Kunststoff gebildet. Günstig ist es, als Referenzmaterial einen gleichartigen Kunststoff wie für die Isolierung 12 des zu schützenden Leiterbereichs 11 zu wählen, insbesondere PVC (Polyvinylchlorid), bei dem durch vorzugsweise durch Füllstoffe und/oder Kettenlängen und/oder Vernetzungsgrad im Kunststoff die Schmelztemperatur sehr leicht zu beeinflussen ist. Günstig ist jedoch auch der Einsatz von Wachsen als Isolationsmaterial 13, mit denen eine sehr genaue Überwachung der Temperatur möglich ist, da diese einen genau kontrollierbaren Schmelzpunkt haben. Der Isolationsstoff des Schmelzbereichs 13 ist vorzugsweise so gewählt, daß der Schmelzpunkt des Materials unterhalb von dem der Isolierung des zu schützenden Leitungsbereichs 11 liegt.

Der Vorteil ist, daß der mit Schmelzmaterial bedeckte Referenzleiter 9 das thermische Kabelverhalten des zu schützenden Leitungsbereichs durch eine Kombination aus Leiter und Isolationsmaterial nachgebildet. Innerhalb des Bereichs des Referenzleiters 9 wird nun das Verhalten des Isolations- Referenzmaterials 13 kontrolliert.

Da im Falle einer thermischen Überhitzung eines Kabels in der Regel nur das Isolationsmaterial geschädigt wird, ist es günstig, das Isolationsmaterial 13 am Referenzleiter 9 zu überwachen. Nimmt das Isolationsmaterial in diesem Bereich durch die durch den Stromfluß erzeugte Wärme Schaden oder verändert es seine physikalischen Parameter wie elektrische Leitfähigkeit, Kapazität, relative Dielektrizitätskonstante, Permeabilität, Aggregatzustand, Fließfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit, Temperatur und andere derart, daß ein Verlust der Isolationswirkung zu erwarten ist, so ist davon auszugehen, daß die Isolation des zu schützenden Leitungsbereichs 11 ebenfalls Schaden zu nehmen droht. In diesem Fall sind Mittel vorgesehen, die zumindest den Stromfluß im zu schützenden Leitungsbereich 11 reduzieren. Die metallische Schmelzsicherung 6, 7, 8 wird durch einen Auslösemechanismus ausgelöst und der Stromfluß im zu schützenden Leitungsbereich 11 unterbrochen.

Dazu wird mit einem Federelement 14 ein Kontakt 15 gegen die Isolation 13 des Referenzleiters gedrückt. Fließt nun ein großer Strom durch das Kabel 11 und somit durch den Referenzleiter 9, so ergibt sich bedingt durch den ohmschen Widerstand ein Temperaturerhöhung des Leiters 9 und somit auch der Isolationsschicht 13. Diese Temperaturerhöhung führt zur Veränderung der physikalischen Parameter und damit auch zur Schädigung der Isolationsschicht 13. Dabei kann sowohl das Material der Isolationsschicht 13 so gewählt sein, daß der Schmelzpunkt verglichen mit dem des Isolationsmaterials 12 im zu schützenden Leitungsbereich 11 geringer ist, oder der Referenzleiter 9 kann durch Formgebung oder Material so eingestellt sein, daß der ohmsche Widerstand dort höher ist als im Leiter 11, so daß im Bereich des Referenzleiters 9 die größte Wärmeentwicklung stattfindet und der Schmelzbereich 13 wärmer ist als die Isolation 12 des zu schützenden Leitungsbereichs 11.

Ist z. B. das Schmelzmaterial 13 entsprechend modifiziert, liegt der Temperaturgrenzwert für die Schädigung der Isolationsschicht 13 unterhalb des entsprechenden Grenzwerts des Isolationsmaterials 12 des zu schützenden Leitungsbereichs 11. Demnach wird die Schicht 13 zuerst eine Veränderung seiner physikalischen Parameter zeigen. Die Änderung ist vorzugsweise ein Weichwerden und/oder ein Schmelzen und Abtropfen der Isolationsschicht 13 vom Referenzleiter 9.

Beim Weichwerden bzw. beim Abtropfen wird durch den Kontakt 15 und das Federelement 14 ein elektrischer Kontakt zur Fahrzeugmasse hergestellt, indem ein niederohmiger Parallelstrompfad zur Masse 16 mit dem Referenzleiter 9 in Kontakt gebracht wird. Der Stromfluß durch den zu schützenden Leitungsbereich 11 wird dadurch stark reduziert, da dessen ohmscher Widerstand höher ist als der des Parallelstrompfads. Zusätzlich wird der Stromfluß durch das Schmelzelement 8 deutlich erhöht und die metallische Schmelzsicherung löst aus. Da der Grenzwert für die Schädigung der Isolationsschicht 13 niedriger als der Grenzwert der Isolationsschicht 12 liegt, ist das Kabel 11 durch diese Anordnung geschützt. Hat das Isolationsmaterial 13 bis auf den Schmelzpunkt die gleichen oder sehr ähnliche physikalische und chemische Eigenschaften wie das Isolationsmaterial 12, so sind bei dem Sicherungsverhalten auch Alterungseffekte und Vorschädigungen weitestgehend berücksichtigt.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß die Isolationsmaterialien für den Schmelzbereich 13 und die Isolierung 12 gleich sind, und durch die Auslegung des Referenzleiters 9 gewährleistet wird, daß die Temperatur in dem Referenzleiter 9 einige Grad höher als in der Leitung 11 ist.

Durch den sehr ähnlichen Aufbau von Referenzleiter 9 und Leitung 11 ergeben sich vergleichbare Strombelastbarkeitskennlinien des erfindungsgemäßen Sicherungselements 10 und des zu schützenden Leitungsbereichs 11. Somit kann ein vollständiger Kabelschutz erreicht werden, wobei die Strombelastbarkeit des Kabels 11 möglichst gut genutzt werden kann.

Für den Fall, daß die Batterie 1 keine ausreichende Stromstärke zum Öffnen des Schmelzelementes 8 liefern kann, wird das Kabel 11 wird durch den ihm parallel geschalteten Strompfad bestehend aus dem Referenzleiter 9, dem Kontakt 15 sowie der Feder 14 entlastet und dadurch geschützt.

In Fig. 2 ist eine günstige Ausführungsform dargestellt. Hierbei wird die Feder 14 durch den vorgespannten Bügel 24 realisiert. Ein Keil 23 drückt gegen die Isolationsschicht 13, und sobald diese sich auflöst oder weich wird, wird über den Keil 23 ein elektrischer Kontakt zwischen Referenzleiter 9 und der Fahrzeugmasse 16 hergestellt. Das Schmelzelement 8, das in der Figur nicht dargestellt ist, löst daraufhin aus und unterbricht den Stromfluß durch den Leiter 11, des ebenfalls nicht gesondert in der Figur dargestellt ist. Diese Ausführung ist besonders einfach und preiswert.

Neben einer mechanischen Kontaktherstellung zwischen Referenzleiter 9 und Parallelstrompfad sind auch andere Verfahren (z. B. auch in Kombination mit aktiven Schaltelementen, aktiven Sicherungen) möglich. So kann z. B. die elektrische Leitfähigkeit des Isolationsmaterials 13 gemessen und aus Auslösekriterium verwendet werden, bei dem ein Parallelstrompfad an den Referenzleiter 9 ankontaktiert oder geschaltet wird. Ebenso können andere physikalische Parameter des Isolationsmaterials 13 bestimmt werden und für die Auslösung des Sicherungselements benutzt werden.

In Fig. 3 ist eine Detailansicht einer weiteren günstigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sicherungselements dargestellt. Der Aufbau der Anordnung entspricht im wesentlichen der in Fig. 1. Das Referenzelement 9 weist in der Ausführung gemäß Fig. 3 jedoch eine Bohrung auf, in die das Schmelzmaterial 13 als Stopfen eingeführt ist. Dies ist in Fig. 3a als Draufsicht zu sehen. In der Fig. 3b ist eine Seitenansicht der Anordnung aus Fig. 3a dargestellt, bei der die Wirkung der Mittel zum Ankontaktieren des Parallelstrompfads zu erkennen ist. Das stopfenförmige Schmelzmaterial 13 ragt über den Leiterquerschnitt des Referenzleiters 9 hinaus und dient als Abstandshalter zu einem Verbindungsmittel 17, welches eine niederohmige Verbindung zur Fahrzeugmasse darstellt. Das Verbindungsmittel 17 wird mit Federkraft einer Feder 14 an das Schmelzmaterial 13 gedrückt. Sobald dieses bei erhöhter Temperatur weich wird und/oder schmilzt, wird der elektrische Kontakt zwischen dem Verbindungsmittel 17 und dem Referenzelement 9 hergestellt. Dabei kann das Schmelzmaterial durch die Bohrung aus dem Kontaktbereich abfließen, so daß die elektrische Verbindung möglichst großflächig und zuverlässig ist und nicht durch geschmolzenes Isolationsmaterial verschmutzt wird. Günstig ist es, wenn das Verbindungsmittel 17 einen topfförmigen Hohlraum bildet, dessen Öffnung zu der Bohrung gewandt ist. Der elektrische Kontakt erfolgt dann über den Topfrand. Geschmolzenes Isolationsmaterial 13 kann dann im Innern des topfförmigen Hohlraums aufgenommen werden. Günstig ist auch, den Topfboden des Verbindungsmittels mit Bohrungen zu versehen oder auch als Netz auszubilden, durch welches die Schmelze des Isolationsmaterials durchtreten kann, so daß die elektrischen Kontaktstellen nicht von der Schmelze kontaminiert werden.

Eine weitere günstige Ausführung ist, das stopfenförmige Schmelzmaterial zwischen den Referenzleiter 9 und das Verbindungsmittel 17 zu legen, wobei der Referenzleiter perforiert ist, so das bei Überschreiten des Schmelzpunktes des Schmelzmaterials dieses durch die Perforierung des Referenzleiters 9 abfließen kann.

Eine weitere zweckmäßige Anordnung ist in Fig. 4 als seitlicher Schnitt durch ein günstiges Referenzelement 9 dargestellt. Der Referenzleiter 9 selbst wird hier als Öffner für den Strompfad durch den Leiter 11 verwendet und ist durch zwei Teilstücke 9.1, 9.2 gebildet, die durch ihre Ummantelung, welche durch ein Schmelzmaterial 13 gebildet ist, in der Art eines Schrumpfschlauchs zusammengepreßt werden. Die Teilstücke bilden an ihrer Kontaktstelle einen elektrischen Kontakt. Die Kontaktstelle kann auch mit einem elektrisch leitfähigen Kleber und/oder einem Lot versehen sein, um den elektrischen Kontakt herzustellen, wobei jedoch die mechanische Verbindung überwiegend durch das Schmelzmaterial 13 hergestellt wird. Sobald die Ummantelung 13 weich wird oder schmilzt, lösen sich die beiden Teilstücke 9.1, 9.2 des Referenzleiters 9 voneinander. In diesem Fall kann auf eine zusätzliche Schmelzsicherung im Sicherungselement 10 verzichtet werden, da kein Parallelstrompfad hinzugeschaltet werden muß. Es ist vorteilhaft, eines der Teilstücke oder beide Teilstücke 9.1, 9.2 mit einer Feder zu verbinden, um diese beim Schmelzen des Schmelzmaterials 13 zusätzlich auseinanderzureißen. Es ist auch möglich, die beiden Teilstücke 9.1, 9.2 mit einer Vorspannung zu versehen, die dieselbe Wirkung mit sich bringt. Damit wird verhindert, daß die Teilstücke 9.1, 9.2 des Referenzleiters 9 z. B. durch Funkenbildung unerwünschtermaßen miteinander verschweißen und sich nicht voneinander lösen.

Besonders günstig ist, daß das erfindungsgemäße Sicherungselement keine aufwendige Kapselung benötigt, da die Temperaturen, die zum Schmelzen des Schmelzmaterials 13 notwendig sind, erheblich unter denen von metallischen Schmelzsicherungen liegen.

Der in bevorzugten Ausführungen hergestellte Kurzschluß zur Fahrzeugmasse erlaubt den Einsatz von preiswerten trägen metallischen Schmelzsicherungen, die auch nicht besonders genau sein müssen, da die Auslösung der metallischen Schmelzsicherung durch den Kurzschlußstrom beim Schmelzen des Schmelzmaterials 13 zuverlässig erzwungen wird.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß physikalische und/oder chemische Eigenschaften des Referenzmaterials 13 überwacht werden und bei einer Veränderung der Eigenschaften über ein vorgegebenes erlaubtes Maß hinaus Mittel zur Stromreduktion des Stroms im zu schützenden Leitungsbereich 11 eingreifen. Es kann sowohl ein Parallelstrompfad zugeschaltet werden als auch ein Öffner der Stromkreises betätigt werden. Günstig ist, leicht zugängliche Materialparameter zu überwachen und z. B. die elektrische Leitfähigkeit und/oder die Kapazität des Referenzmaterials 13 zu bestimmen. Ist das Verhalten der Materialparameter mit zunehmender Temperatur bekannt, so kann bei Überschreiten eines vorgegebenen Maßes an Veränderung zumindest eines überwachten Parameters die Stromreduktion im zu schützenden Leitungsbereich 11 ausgelöst werden.

Das Referenzmaterial 13 kann als Teil eines Referenzleiters 9 verwendet werden als auch direkt mit dem zu schützenden Leitungsbereich 11 verbunden sein und elektrische und/oder chemische Eigenschaften direkt am zu schützenden Kabel 11 überwacht werden. Vorteilhaft ist, einen Referenzleiter 9 als zusätzliches, lösbares Leitungsteil mit dem zu schützenden Kabel 11 zu verbinden. Ein solches Element kann leicht ausgetauscht werden.

Claims (16)

1. Sicherungselement für elektrische Anlagen mit einem zu schützenden Leitungsbereich als Strompfad für elektrischen Strom, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (10) zumindest benachbart zum zu schützenden Leitungsbereich (11) ein außerhalb des Strompfades angeordnetes Referenzmaterial (13) aufweist, welches zumindest in einer seiner physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften zum Vergleich mit physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften eines sicherheitsrelevanten Elements (12) des zu schützenden Leitungsbereichs (11) herangezogen ist, wobei zumindest bei Überschreiten einer vorgegebenen Veränderung zumindest einer physikalischen und/oder chemischen Eigenschaft des Referenzmaterials (13) Mittel zur

Stromreduktion (9.1, 9.2, 14, 15, 16, 17, 23, 24) vorgesehen sind, mit denen der Strom im zu schützenden Leitungsbereich (11) reduzierbar ist.

2. Sicherungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Referenzmaterial (13) nichtmetallisch ist.

3. Sicherungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das sicherheitsrelevante Element (12) eine elektrische Isolierung des zu schützenden Leiterbereichs (11) ist.

4. Sicherungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Referenzmaterial (13) einen Referenzleiter (9) zumindest bereichsweise bedeckt.

5. Sicherungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzleiter (9) in Serie zu dem zu schützenden Leitungsbereich (11) geschaltet ist.

6. Sicherungselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzleiter (9) als Referenzmaterial (13) ein Schmelzmaterial aufweist, dessen Schmelzpunkt unterhalb des Schmelzpunktes der Isolierung (12) des zu schützenden Leiterbereichs (11) liegt und die Mittel zur Stromreduktion (14, 15, 16, 23, 24) im zu schützenden Leitungsbereich (11) im Bereich des Schmelzmaterials (13) zumindest bei Überschreiten der Schmelztemperatur des Materials zuschaltbar sind.

7. Sicherungselement nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine metallische Schmelzsicherung (6, 7, 8) in Serie zu dem Referenzleiter (9) angeordnet ist

8. Sicherungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Stromreduktion (14, 15, 16, 23, 24) zumindest einen Parallelstrompfad zu dem zu schützenden Leitungsbereich (11) aufweisen, welcher niederohmiger als der zu schützende Leitungsbereich (11) ist.

9. Sicherungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Referenzmaterial (13) als Isolierung und/oder Abstandshalter zwischen elektrischen und/oder mechanischen Kontaktmitteln (14, 15, 16, 17, 23, 24) mit einer elektrischen Kontaktstelle zu einem Parallelstrompfad und einer elektrischen Kontaktstelle zum zu schützenden Leitungsbereich (11) angeordnet ist.

10. Sicherungselement nach Anspruch 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Stromreduktion (14, 15, 16, 23, 24) ein Federelement (14) aufweisen, so daß bei Überschreiten der Schmelztemperatur des Schmelzmaterials (13) eine elektrische Kontaktstelle des Parallelstrompfads mit Federkraft mit einer elektrischen Kontaktstelle des zu schützenden Leiterbereichs (11) in Kontakt bringbar ist.

11. Sicherungselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzleiter (9) mit einer Bohrung versehen ist, in die ein stopfenförmiges Referenzmaterial (13) eingreift.

12. Sicherungselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzleiter (9) im Bereich des Schmelzmaterials (13) für geschmolzenes Material durchlässig ausgebildet ist.

13. Sicherungselement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktmittel (17) im Bereich des Schmelzmaterials (13) für geschmolzenes Material durchlässig ausgebildet sind.

14. Sicherungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Stromreduzierung (9.1, 9.2) als Unterbrechungsstelle im Referenzleiter (9) ausgebildet sind.

15. Sicherungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Überwachung der elektrischen Leitfähigkeit und/oder der Dielektrizitätskonstante und/oder der magnetischen Suszeptibilität und/oder der Temperatur und/oder der Härte und/oder der mechanischen Festigkeit des Referenzelements (13) vorgesehen sind.