DE2236684A1

DE2236684A1 - Sicherungskoerper und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2236684A1
Application number: DE19722236684
Authority: DE
Inventors: Jean Claude Fontaine
Original assignee: Lucien Ferraz et Cie SA
Current assignee: Lucien Ferraz et Cie SA
Priority date: 1971-06-03
Filing date: 1972-07-26
Publication date: 1974-02-07
Also published as: FR2139783B1; GB1346281A; FR2139783A1; DE2236684C2

Description

Sicherungskörper und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Sicherungskörper für eine flussigkeitsgekuhlte, elektrische Schmelzsicherung sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Sicherungskörpers.

Die genannten Schmelzsicherungen werden als Schutzeinrichtungen gegen überhohe Ströme und Kurzschlüsse verwendet, Sie besitzen im allgemeinen einen rohrförmigen Isolierkörper, dessen Enden durch metallische Köpfe geschlossen sind, die wiederum die Kontaktfahnen der Sicherung tragen. Diese metallenen Kopfstücke sind miteinander im Innern des Sicherungskörpers durch Schmelzelemente (Drähte oder Streifen) verbunden, die in eine Masse von lichtbogenlöschendem Material, wie üblicherweise Quarzsand, ein-

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gebettet sind.

Im Falle eines überhohen Stromes oder eines Kurzschlusses, schmelzen oder verdampfen die Schmelzelemente und der zwischen den metallenen Köpfen auftretende Lichtbogen wird unverzüglich durch Sand oder ein ähnliches Material gelöscht. Jedoch erzeugt dieser Lichtbogen einen plötzlichen Gas-Überdruck oder eine Druckwelle, die sich auf den Isolierkörper auswirkt. Der Isolierkörper muß deshalb eine verhältnismäßig hohe mechanische Festigkeit besitzen, um einem Zerbersten widerstehen zu können.

Der Sicherungskörner muß ebenfalls die Wärme ableiten, die durch den durch die Schmelzleiter hindurchfließenden Strom entsteht. Wenn diese Schmelzleiter in Folge eines überhohen Stromes abschmelzen sollen, ist es unvermeidbar, daß unter normalen Betriebsbedingungen sie einen geringen Spannungsabfall bewirken, der in Wärme umgesetzt wird. Diese Wärme wird teilweise durch das Lichtbogen-Löschmaterial auf den Sicherungskörper übertracren. Durch die Wärmeleitfähigkeit der Schmelzelemente wird ein beachtlicher Teil dieser Wärme auch noch über die metallenen Köpfe der Sicherung auf den Sicherungskörper übertragen.

Es ist schon bekannt, den Körper einer Schmelzsicherung mittels einer geeigneten Flüssigkeit zu kühlen, zum Beispiel mittels öl, entrnineralisiertem Wasser urw. Für diesen Zweck kann der Sicherungskörner in flacher Form ausgebildet werden, und es .

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BAD ORJGlNAL

werden flüssiqkeitsgekühlte Metallplatten an seinen Außenseiten angeordnet. Jedoch ist eine solche Anordnung nur über die Außenflächen des Sicherungskörpers wirksam und mit Bezug auf die erforderliche metallische Festigkeit muß dieser verhältnismäßig dick sein, während das Isoliermaterial,aus dem er hergestellt ist, nur eine niedrige Wärmeleitfähigkeit hat, so daß der Temperaturgradient durch die Wandung des Isolierkörpers verhältnismäßig groß ist und die Kühlmöglichkeit begrenzt. Es ist auch schon bekannt, eine Schmelzsicherung über ihre stirnseitigen Köpfe zu-kühlen, jedoch ist dies nur in solchen Fällen von Wirksamkeit, wenn die Sicherungen von kurzer Länge sind.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, zur Vermeidung der vorgenannten Nachteile, eine flüssigkeitsgekühlte Schmelzsicherung zu schaffen, die einen Isolierkörper von hoher mechanischer Festigkeit mit einer hohen Xiärmeableitkapazität hat.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein gattungsgemäßer Sicherungskörper für eine flüssigkeitsgekühlte,elektrische Schmelzsicherung durch zumindest eine Kühlschlange, die in die Wandung des aus Isoliermaterial bestehenden rohrförmigen Hohlkörpers eingebettet ist,gekennzeichnet.

es von
Dazu ist/^vorteil, wenn die Kühlschlange aus Kunststoff oder

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synthetischem Material besteht.

Ein weiterer Vorteil tritt nach der Erfindung dann ein, wenn die Kühlschlange wendelförmig koaxial im Körper angeordnet ist.

Ferner ist von Vorteil, wenn der Sicherungskörper aus einem faserverstärkten, härtbaren Kunststoff besteht, wobei die Fasern im wesentlichen in Umfangsrichtung des Körpers verlaufen.

Hierbei ist besonders vorteilhaft, wenn der Sicherungskorper durch Glasfasern verstärkt ist.

Gegenstand der Erfindung zur Lösung der genannten Aufgabe ist ferner ein Verfahren zur Herstellung eines hohlen Sicherungskörpers, in dessen Wandung zumindest eine Kühlschlange für ein strömungsfähiges Kühlmittel, wie eine Kühlflüssigkeit, eingebettet ist, und das durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:

a) auf einen Dorn wird ein textiles Material mit längsverlaufenden Fasern zur Ausbildung einer unteren Lage aufgewickelt und dieses Material wird dann mit einem Kunstharz imprägniert,

b) auf diese untere Lage wird zumindest eine Kühlschlange aufgewunden,

c) in die Zwischenräume der Windungsgänge der Kühlschlange

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wird auf die untere Lage ein weiteres textiles Material mit längsverlaufenden Fasern in Form einer wendeiförmigen Zwischenlage, die die Zwischenräume ganz ausfüllt, aufgebracht und wird mit einem Kunstharz imprägniert,

d) auf die so erhaltene, im wesentlichen durchgehende Fläche wird eine dritte Lage aus textilem Material mit längsverlaufenden Fasern zur Ausbildung einer Außenlage, die die Kühlschlange abdeckt, aufgewickelt und wird ebenfalls mit Kunstharz imprägniert,

e) und das somit erhaltene rohrförmige Gebilde auf dem Dorn wird zur Aushärtung des Kunstharzes in den drei Lagen behandelt, um einen starren Hohlkörper zu erhalten, der dann von dem Dorn abgezogen wird.

Vorteilhaft wird bei diesem Verfahren als textiles Material ein Material mit Glasfasern verwendet. Dabei kann dieses Material die Form von Fäden oder Bändern haben«, in denen die Fasern oder Glasfasern längsverlaufend angeordnet sind, so daß. sie nachher in den Isolierkörper in dessen Umfangsrichtung verlaufen.

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Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel noch näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1 eine Seitansicht mit einem Teilschnitt einer

Schmelzsicherung mit einem Isolierkörper gemäß der Erfindung,

Figur 2 einen Querschnitt durch die Sicherung nach Figur 1-

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längs der Linie II-II und

Figur 3 einen TeillMngsschnitt des erfindungsgemäßen Sicherungskörpers der durch Aufwickeln geeigneter imprägnierter Glasfäden oder -bänder erhalten wird.

Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Sicherungspatrone besitzt einen rohrförmigen Isolierkörper 1, dessen Enden durch zwei Metellköpfe 2 verschlossen sind, von denen jeder einstückig mit einer Anschlußfahne 3 ausgebildet ist. Diese Metallköpfe 2 sind an dem Isolierkörper l durch geeignete nicht dargestellte Mittel befestigt. Sie können zu diesem Zweck auf ihrer nach innen gekehrten Seite mit einem im Durchmesser verringerten Ansatz ausgerüstet sein, der in das entsprechende Ende des Isolierkörpers 1 eingreift. Die Metallköpfe 2 sind miteinander durch einen Schmelzleiter 4 elektrisch verbunden, welcher ,zickzackförmiqen Lagen im Isolierkörper 1 angeordnet ist. Dieser Schmelzleiter 4 ist in eine Masse 5 eingebettet, die aus einem geeignetem Löschmaterial besteht, wie zum Beispiel Quarzsand.

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Im dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Sicherungskörper 1 ein mehr oder weniger elliptisches Querschnittsprofil, und der Schmelzleiter 4 ist so angeordnet, daß die Enden seiner aufeinanderfolgenden Falten in Berührung mit der Innenfläche des Isolierkörpers kommen können. Solch eine Anordnung reduziert die durchschnittliche Dicke des Löschmittels 5 auf ein Minimum, welches den Schmelzleiter von der Isolierkörperwandung trennt, um den Wärmeübergang zwischen dem Schmelzleiter und dem Isolierkörper zu erhöhen.

Der Sicherungskörper 1 schließt eine gewundene Röhre 6 ein, die in der Dicke seiner Wandung eingebettet ist. Die Röhre 6 besitzt nach außen heraustretende Enden 7 und 8, über die sie mit einem .geeigneten Flüssigkeitskühlsystem verbunden werden kann. Die derart gebildete Kühlschlange 6 kann aus Metall bestehen, insbesondere im Fall des Einsatzes in Niederspannungsanlagen. Ansonsten ist als Metrial für die Kühlschlange ein geeigneter Kunststoff oder' ein synthetisches Material vorzuziehen, um hierdurch einen elektrischen Leiter zu vermeiden, der Kriechströme bewirken könnte oder die Bildung eines äußeren Lichtbogens zwischen den Sicherungsköpfen fördern könnte, wenn im Betrieb eine Spannungsspitze aufträte, was im allgemeinen dann der Fall ist, wenn das Sicherungselement in Folge eines hohen Stromes durchbrennt.

Der Sicherungskörper kann aus jedem geeigneten Isoliermaterial hergestellt sein, das sich um die Kühlschlange gießen oder 'in

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einer anderen Weise anordnen läßt. Vorzugsweise besteht er aus einem geeigneten Kunststoff oder synthetischen Material, das für Spritzgießen verwendbar ist. Dabei sind in der Spritzgußform Einrichtungen vorgesehen, um die Kühlschlange in ihrer vorbestimmten Lage zu halten. Wenn in einem solchen Falle die Kühlschlange selbst auch aus einem Kunststoff oder synthetischen Material besteht,muß sie derart beschaffen sein, daß sie der Einspritztemperatur ohne Zerstörung widerstehen kann, was in einigen Fällen schwierig sein kann. Weiterhin hat ein Hohlkörper, der aus einem Spritzgußmaterial besteht, im allgemeinen keine sehr hohe mechanische Widerstandskraft gegen Zerbersten. Es ist deshalb von besonderem Vorteil, den Sicherungskörper 1 in der folgenden Weise auszubilden:

Es wird zunächst ein Dorn vorbereitet, der in seinen Abmessungen den gewünschten Innenmaßen des Sicherungskörpers entspricht. Fäden oder Bänder eines geeigneten Materials von faseriger Form, wie vorzugsweise Glas, werden dann auf diesen Dorn gewickelt und zugleich mit einem wärmebeständigen Kunstharz in unausgehärtetem Zustand imprägniert bis eine Schicht von der Dicke a (Figur 3) erhalten ist, welche den? gewünschten Abstand zwischen der Kühlschlange und der Innenfläche des Sicherungskörpers entspricht. Die Kühlschlange 6 wird dann auf diese erste Schicht aufgewickelt. Falls es erforderlich ist kann die Kühlschlange bis auf eine solche Temperatur erwärmt werden, das sie für den

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Aufwickelvorgang genügend verformbar ist. Ebenfalls muß darauf acht gegeben werden,-'daß die Schlange nicht flach gedrückt wird, was hinreichend bekannt ist. Die somit fertige Kühlschlange wird auf dem Dorn festgehalten und es werden in geeigneter Weise imprägnierte Streifen von Glasfasern, -gespinsten oder -bändern, in die Windungszwischenräume der Kühlschlange eingewickelt, bis diese Zwischenräume der aufeinanderfolgenden Gänge der Kühlschlange ganz aufgefüllt sind, was der Dicke b in Figur 3 entspricht. Schließlich wird eine äußere Schicht von imprägnierten Glasfäden, -fasern, -gespinsten oder -bändern, auf die nunmehr glatt durchgehend zylindrische Oberfläche aufgewickelt. Dies wird gemacht, um eine äußere Schicht mit der Dicke c zu bilden (Figur 3), die für das die Kühlschlange überdeckende Isoliermaterial jeweils wählbar ist.

Nach dem Aushärten des Harzes und nach der Entfernung des Doms erhält man dann einen einstückigen rohrförmigen Körper von außergewöhnlicher mechanischer Festigkeit gegen Innendruckstöße und in den die Kühlschlange völlig eingebettet ist.

Wie auch immer das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Sicherungskörpers sein mag, kann dieser Sicherungskörper in einem Bereich gekühlt werden, der dicht an seiner Innenfläche liegt, das heißt, mit einem viel niedrigeren Temperaturgradient als mittels der bekannten außen angeordneten Kühlplatten. Falls

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die Kühlschlange aus einem Kunststoff oder synthetischen Material besteht, besitzt der Sicherungskörper kein elektrisch leitendes Teil, welches zur Ausbildung eines Lichtbogens führen könnte, wenn das Sicherungselement infolge eines überhöhten Stromes oder eines Kurzschlusses durchbrennt.

Ferner kann die Kühlschlange auch in Zickzack- oder Meanderform verlegt sein, mit geraden Abschnitten, die parallel zur Sicherungsachse verlaufen und die miteinander in Reihe durch halbkreisförmige Abschnitte verbunden sind. In anderen Fällen kann das Kühlsystem eine Mehrzahl von längserstreckenden Röhren besitzen, die miteinander zwischen zwei Kopfstücken parallel geschaltet sind. Bei der Ausbildung solcher Kühlschlangen,die keinen gewindeartigen Verlauf haben, können die Zwischenräume zwischen den Kühlschlangenabschnitten oder Kühlschlangengängen nicht mehr durch Aufwickeln von Fäden oder Bändern eines faserigen Materials, wie zum Beispiel Glas, aufgefüllt werden und es ist deshalb erforderlich, hierfür einen Gießvorgang zu wählen, um zumindest das Isoliermaterial von der Stärke b gemäß Figur 3 aufzubringen.

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Claims

Patentansprüche

l.| Sicherungskörper für eine flüssigkeitsgekühlte, elektrische Schmelzsicherung, gekennzeichnet durch zumindest eine Kühlschlange (6), die in die Wandung des aus Isoliermaterial bestehenden rohrförmigen Hohlkörpers (1) eingebettet ist.

2.) Sicherungskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlschlange (6) aus Kunststoff oder synthetischem Material besteht.

3.) Sicherungskörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlschlange (6) wendelförmig koaxial im Körper (1) angeordnet ist. .

4.) Sicherungskörper nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem faserverstärkten, härtbaren Kunststoff besteht, wobei die Fasern im wesentlichen in Umfangsrichtung des Körpers (1) verlaufen.

5.) Sicherungskörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (1) mit Glasfasern verstärkt ist.

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(6. j) Verfahren zur Herstellung eines hohlen Sicherungskörpers, in dessen Wandung zumindest eine Kühlschlange für ein strömungsfähiges Kühlmittel, wie eine Kühlflüssigkeit, eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, daß

a) auf einen Dorn ein textiles Material mit längsverlaufenden Fasern zur Ausbildung einer unteren Lage auf dem Dorn aufgewickelt und dieses Material mit einem Kunstharz imprägniert wird,

b) auf diese untere Lage zumindest eine Kühlschlange aufgebunden wird,

c) in die Zwischenräume der Windungsgänge der Kühlschlange auf die untere Lage ein weiteres textiles Material mit längsverlaufenden Fasern in Form einer wendeiförmigen Zwischenlage, die die Zwischenräume ganz ausfüllt, aufgebracht und mit einem Kunstharz imprägniert wird,

d) auf die so erhaltene, im wesentlichen durchgehende Fläche eine dritte Lage aus textilem Material mit längsverlaufenden Fasern zur Ausbildung einer Außenlage, die die Kühlschlange abdeckt, aufgewickelt und ebenfalls mit Kunstharz imprägniert wird,

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e) und das somit erhaltene, rohrförmige Gebilde auf dem Dorn zur Aushärtung des Kunstharzes in den drei Lagen behandelt wird, um einen starren Hohlkörper zu erhalten, der dann von dem Dorn abgezogen wird.

7.) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als textiles Material ein Material mit Glasfasern verwendet wird.

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