DE2645809A1 - Traege schmelzsicherung - Google Patents
Traege schmelzsicherungInfo
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Description
PATENTANWÄLTE
/) Ά/
WENZEL, KALKOFF / -'^
& HOSBACH / /
D 5810 WITTEN/RUHR ftu^ ,;■««-!'-: '.-
PO3TFAGH 2448 ·/ / C^ 'Ί-I.ffc·
Anmelderin: Wickmann-Werke ■
Aktiengesellschaft Annenstraße 113
5810 Witten-Annen
Träge Schmelzsicherung
Die Erfindung bezieht sich auf einen trägen Schmelzeinsatz
für Sicherungen mit einem Schmelzleiter, der mit einer Wirkstoffhülle,wie z.B. Zinn,umgeben ist,sowie auf ein Verfahren
zum Aufbringen des Wirkstoffs auf dem Schmelzleiter.
Träge Schmelzeinsätze sollen bei kurzzeitigen hohen Einschaltstromstößen,
die von den üblichen flinken Schmelzeinsätzen nicht ausgehalten werden, den Stromfluß nicht unterbrechen,
dagegen bei längere Zeit anhaltenden höheren Strömen durchschmelzen.
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Sie beruhen auf dem Prinzip , den Strom durch die bei
langer anhaltenden höheren Strömen einsetzende Legiorunqsbildung
zwischen dem Wirkstoff (z.B. Zinn) und dem aus Kupfer, Silber od. dgl. bestehenden Leiter dadurch zu begrenzen,
daß die mit der Legierungsbildung erfolgende Widerstandserhöhung des Schmelzleiters zu dessen Aufheizung
und Durchschmelzen führt. Der funktionale Zusammenhang zwischen Strom und der zum Durchschmelzen des Schmelzleiters
benötigten Zeit wird dabei durch eine Ansprechkennlinie dargestellt.
Bei der Herstellung bekannter Schmelzeinsätze legt man
vornehmlich das Interesse auf die Art der Legierungsbildung zwischen dem Wirkstoff und dem aus Kupfer oder
Silber bestehenden Schmelzleiter. Dabei gilt es insbesondere zu verhindern, daß der Wirkstoff oxydiert.
Aus diesem Grunde wird zum Teil vorgeschlagen, den Wirkstoff selbst als rohrförmigen, im Innern ein Lot- oder
Flußmittel enthaltenden Schmelzdraht auszubilden und diesen mit dem z.B. aus Kupfer bestehenden Schmelzleiter zu verdrillen.
In der DT-PS 1 233 477 wird zum gleichen Zweck vorgschlagen, einen aus Wirkstoff bestehenden Schmelzdraht mit einer
Schutzhülle aus Silber zu versehen, die zur Verfestigung des aus Wirkstoff bestehenden Schmelzdrahtes dient und
den Wirkstoff nach außen gegen Oxydation abschließen soll. Die Schutzhülle bewirkt zudem, daß der Wirkstoffschmelzdraht
durch Ziehen in einem kleinen Querschnitt herstellbar ist, so daß er schon aufgrund kleiner über die .Schutzhülle
fließender Ströme aufgeheizt und geschmolzen wird.
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Wenn sich Schmelzeinsätze mit einem derartigen Aufbau auch für kleinere Nennstromstärken herstellen lassen,
so weisen sie doch den Nachteil auf, daß die Legierungsbildung des aus seiner Schutzhülle dringenden Wirkstoffes
mit dem verdrillten ersten Schmelzleiter nur schwer zu kontrollieren ist. Die sich jeweils ergebenden Kontaktflächen
zwischen Wirk- und Werkstoff sind rein zufällig, ebenso die Menge des aus der Schutzhülle ausfließenden
und auf den Schmelzleiter gelangenden Wirkstoffes. Dies hat zur Folge, daß ein derartig aufgebauter Schmelzeinsatz
sich nicht unter Vorgabe einer bestimmten reproduzierbaren Ansprechkennlinie herstellen läßt, wobei es
insbesondere auch nicht möglich ist, jeder Stromstärke eine vorher bestimmte, innerhalb eines engeren Toleranzbereichs
liegende Zeit zuzuordnen, in der die Schmelzleiter des Schmelzeinsatzes bei zu hoher Strombelastung zerstört
werden.
Außerdem sind träge Schmelzeinsätze solcher Art je nach Wahl des Durchmessers des Wirkstoffschmelzdrahtes mit
seiner Leiterschutzhülle nur für bestimmte Nennstrorastärken auslegbar. Denn ihr Prinzip beruht gerade darauf,
über die Schutzhülle des Wirkstoffschmelzdrahtes einen
in seiner Größe mit dem über den ersten Schmelzleiter fließenden Strom vergleichbaren Strom zu führen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem trägen Schmelzeinsatz mit einem eine Wirkstoffhülle aufweisenden
Schmelzleiter unter Anwendung einfacher Mittel eine größere Variationsbreite hinsichtlich der erzielbaren
Stromstärken und der Bestimmung der Ansprechkennlinie zu erreichen.
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•.Zur Losung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen,
daß ein Schmelzeinsatz eingangs genannter Art einen ersten Schmelzleiter aus einem Metall hoher Leitfähigkeit, wie
Kupfer, Silber oder deren Legierungen, aufweist, wobei dieser in an sich bekannter Weise über seine ganze Länge in einer
Hülle aus Wirkstoff wie z.B. Zinn eingebettet ist, so wie einen parallel dazu geschalteten zweiten Schmelzleiter
ohne Wirkstoffumhüllung, dessen Leitwert niedrig ist gegenüber dem des ersten Schmelzleiters auch nachdem dieser
mit dem Wirkstoff eine Legierung gebildet hat.
Diese vorgeschlagene Lösung stellt ein vollkommen neues Prinzip zum Aufbau eines tragen Schmelzeinsatzes dar.
Es geht von dem Gedanken aus, bei kleineren Stromstärken
den Stromfluß zunächst über den ersten Schmelzleiter hohen Leitwertes und bei größeren Stromstärken den Stromfluß
auch über den zweiten Schmelzleiter niedrigen Leitwertes erfolgen zu lassen, so daß Aufheizung und Legierungsbildung
des ersten Schmelzleiters langsam erfolgt und sich somit die Ansprechzeiten des tragen Schmelzeinsatzes jeweils
aus den Ansprechzeiten zweier Schmelzleiter ergeben.
Die Ansprechkennlinie wird dabei durch eindeutige Parameter bestimmt, nämlich die Schmelztemperaturen der beiden
Schmelzleiter, deren Widerstände, äußere Bemessung, Zusammensetzung ihrer Werkstoffe, sowie Art und Dicke der
aufgebrachten Wirkstoffhülle. Aufgrund dieser Parameter ist es möglich/die Ansprechkennlinie eindeutig festzulegen.
Da die Wirkstoffhülle den ersten Schmelzleiter unmittelbar
umgibt, können auch keine störenden Oxydationen bei der Legierungsbildung zwischen Wirkstoff und dem ersten
Schmelzleiter eintreten.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß der zweite Schmelzleiter niedrigen Leitwertes nicht mit dem
ersten Schmelzleiter bzw. mit dessen Hülle reagiert.
Auf diese Weise ist es möglich, die beiden Schmelzleiter
miteinander zu verdrillen, wodurch diese insbesondere verfestigt werden und zusätzlich zwischen ihnen ein Wärmeausgleich
stattfinden kann. Dabei tritt durch die Berührung des zweiten Schmelzleiters und der Wirkstoffhülle
des ersten Schmelzleiters keine Änderung,wie z.B. Legierungsbildung,des
zweiten Schmelzleiters ein.-Weisen die Schmelzleiter dagegen genügend Gestaltfestigkeit auf,
so werden sie zweckmäßiger Weise zwischen den beiden Kontaktkappen des Schmelzeinsatzes parallel im Abstand
zueinander verlaufend angeordnet. In diesem Fall ist dann eine Reaktion der Schmelzleiter miteinander von vornherein
ausgeschlossen.
Vorteilhafter Weise . besteht der zweite Schmelzleiter
aus einer Nickellegierung. Es hat sich nämlich gezeigt, daß dann besonders weitgehend die Ansprechkennlinie
variierbar ist.
Soll auch bei hohem Stromfluß die Ansprechkennlinie durch
den ersten Schmelzleiter weiter mitbestimmt werden, so sind . Leitwert, Schmelztemperatur und Dimensionierung
des zweiten Schmelzleiters so zu wählen, daß er erst nach vollständiger Legierungsbildung des ersten Schmelzleiters
schmilzt. Denn auf diese Weise wird erreicht, daß trotz allmählicher Durchlegierung des ersten Schmelzleiters
und der damit verbundenen Erhöhung des Eigenwiderstandes dieser nicht plötzlich vorzeitig überlastet und unterbrochen
wird.
809816/0391
Die Erfindung schlägt desweiteren vor, die Wirkstoffhülle
auf dem ersten Schmelzdraht galvanisch aufzutragen.
Durch dieses Verfahren ist es insbesondere auch möglich, sehr dünne Drähte mit einer Zinnschicht zu umgeben.
Weiter läßt sich die Bildung der Wirkstoffhülle leicht vornehmen und diese Bildung sich durch Dauer des galvanischen
Bades und Höhe des Stromflusses genau überwachen .
Gegenüber dem in der DT-PS 1 233 477 durch einen Ziehvorgang
hergestellten zweiten aus einem Zinnwirkstoff mit Silberhülle bestehenden Schmelzdraht, weist das erfindungsge
mäße Verfahren, eine Wirkstoffhülle auf einen Schmelzleiter
mit großem Leitwert aufzugalvanisieren, insofern noch Herstellungsvorteile auf, als bei dem Ziehvorgang
ein Reißen der Wirkstoffseele in der Silberhülle leicht
eintritt. Die Feststellung eines solchen Fehlers ist mit großem Aufwand verbunden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
ist dagegen die Aufbringung der Schicht leicht meßtechnisch zu verfolgen.
Die Erfindung wird im folgenden in der beigefügten Zeichnung
erläutert. Dabei stellt
Fig. 1 einen Schmelzeinsatz im Schnitt dar,
Fig. 2 im Querschnitt die beiden Schmelzleiter des Schmelz
einsatzes.
809815/0391
Der Schmelzeinsatz gemäß der Erfindung besteht aus einem Isolierkörper 1, der durch Kontaktkappen 2 jeweils an
den beiden Enden verschlossen ist. Im Innern des Isolierkörpers 1 erstrecken sich jeweils zwischen den beiden
Kontaktkappen 2 Schmelzleiter 3 und 4. Diese sind parallel geführt,ohne sich im Innenraum des Isolierkörpers zu berühren.
Sofern die Schmelzleiter bzw. die noch zu erwähnende Wirkstoffhülle 5 nicht mit dem anderen Schmelzleiter
reagieren, können die Schmelzleiter sich auch berühren oder miteinander verdrillt sein. Der erste Schmelzleiter
besitzt dabei einen bedeutend höheren Leitwert als der zweite Schmelzleiter 4. Er besteht z.B. aus Kupfer,
Silber oder deren Legierungen und ist mit einer Wirkstoffhülle 5 z.B. aus Zinn über seine ganze Länge umgeben. Die Wirkstoffhülle
ist z.B. durch Galvanisieren auf den ersten Schmelzleiter 3 aufgetragen. Die Schmelzleiter 3 und 4 weisen
eine höhere Schmelztemperatur als die aus Zinn bestehende Wirkstoffhülle 5 auf. Durch geeignete Wahl des Leitwertverhältnisses
der Schmelzleiter 3 und 4, deren Bemessung und Wahl von Art und Dicke der Wirkstoffhülle 5 besitzt
der erfindungsgemäße Schmelzeinsatz eine Ansprechkurve, die der vor Fertigung des Schmelzeinsatzes innerhalb eines
gewissen Toleranzbereiches geforderten entspricht. Bei kleinen Stromstärken bzw. niedrigen Temperaturbereichen
gehen die Ströme hauptsächlich über den ersten Schmelzleiter 3, während bei größeren Strömen aufgrund einsetzender
Legierungsbildung und damit eintretender Widerstandserhöhung des ersten Schmelzleiters 3 die Ströme zunehmend
auch von dem zweiten Schmelzleiter 4 geführt werden. Aufgrund des immer größer werdenden Spannungsabfalles über
den Schmelzeinsatz steigert sich die in ihm in Wärme umgesetzte Energie, bis schließlich Schmelzleiter 3 und 4 durchgeschmolzen
sind. Der Schmelzleiter 4 mit niedriger Leitzahl hat dabei eine solch hohe Schmelztemperatur, daß er erst
nach vollständiger Durchlegierung des Schmelzleiters 3 und dessen Unterbrechung schmilzt.
•8 09815/03 9 1
- Patentansprüche -
Leerseife
Claims (8)
- PatentansprücheTräger Schmelzeinsatz mit einem Schmelzleiter,der mit einer Wirkstoffhülle, wie z.B. Zinn,umgeben ist, für eine Sicherung, dadurch gekennzeichnet, daß er einen ersten Schmelzleiter (3) aus einem Metall hoher Leitfähigkeit, wie Kupfer, Silber oder deren Legierungen, aufweist, der in an sich bekannter Weise über seine ganze Länge in einer Hülle (5) aus Wirkstoff, wie z.B. Zinn, eingebettet ist, sowie einen parallel dazu geschalteten zweiten Schmelzleiter (4) ohne Wirkstoffumhüllung, dessen Leitwert niedrig ist gegenüber dem des ersten Schmelzleiters (3), auch nachdem dieser mit dem Wirkstoff eine Legierung gebildet hat.
- 2. Träger Schmelzeinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schmelzleiter(4) nicht mit dem ersten Schmelzleiter (3) bzw. mit dessen Hülle (5) reagiert.
- 3. Träger Schmelzeinsatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schmelzleiter (3,4) miteinander verdrillt sind.
- 4. Träger Schmelzeinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Kontaktkappen (2) die beiden Schmelzleiter (3,4) parallel im Abstand zueinander angeordnet sind.— 2 —809015 /0391
- 5. Träger Schmelzeinsatz nach den Ansprüchen 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schmelzleiter (4) aus einer Nickellegierung besteht.
- 6. Träger Schmelzeinsatz nach den Ansprüchen 1 -5/ dadurch gekennzeichnet, daß Leitwert, Schmelztemperatur und Dimensionierung des zweiten Schmelzleiters (4) so gewählt sind, daß er nach vollständiger Durchlegierung des ersten Schmelzleiters (3) schmilzt.
- 7. Träger Schmelzeinsatz nach den Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzleiter (3,4) als Drähte und/oder Bänder ausgeführt sind.
- 8. Verfahren zur Herstellung eines trägen Schmelzeinsatzes nach · den Ansprüchen 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkstoffhülle (5) auf dem ersten Schmelzleiter (3) mit hoher Leitfähigkeit durch Galvanisierung aufgebracht wird.809815/0391
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