Überlastungsträge, feuersichere Schmelzsicherungspatrone. Die Schmelzleiter von Sicherungen wur den ursprünglich fast allgemein aus Blei oder Zinn hergestellt. Sicherungen dieser Art wurden bereits als Patronen oder Schra ub- stöpsel ausgeführt. Doch waren die Patronen nicht feuerfest. Gewöhnlich war auch die Kammer für den Schmelzleiter nicht abge dichtet. Sie hatten Auspufföffnungen für die beim Abschmelzen entstehenden Dämpfe. Beim Ansprechen einer derartigen Sicherung traten häufig Schaltflammen auf, die in der Umgebung der Sicherung Zerstörungen her vorriefen.
Da die Forderung nach Kurzschluss- und Feuersicherheit bei Schmelzdrähten aus BIE.i oder Zinn nicht erfüllbar schien, birg inan allgemein zur Verwendung von Silber über. Ein Silberdraht erzeugt bei einem Kurz schluss weniger Dampf als ein der gleichen Abschmelzstromstärke entsprechender Draht aus Blei oder Zinn. Es gelang daher, die Sicherungspatronen vollkommen geschlossen herzustellen.
Man stellte im Verlaufe der Zeit immer höhere Anforderungen an diP Be triebssicherheit der Patronen und hat beute durch- Anwendung lichtbogenlöschender Stoffe und dergleichen eine unbedingte Kurzschluss- und Feuersicherheit erreicht.
Schmelzdrähte aus Silber und Zinn oder dergleichen haben jedoch nicht eine gleiche Wirkungsweise. Ein Silberleiter hat unter gleichen Bedingungen einen wesentlich ge ringeren Querschnitt. Wird daher die Strom stärke erreicht, bei welcher der Draht ab schmelzen soll, so wird die Schmelztempera tur in kurzer Zeit erzeugt, so dass der Draht bereits bei nur kurz andauernden Über lastungen abschmilzt. Ein für die gleiche Abschmelzstromstärke bestimmter Schmelz- Leiter aus Zinn oder dergleichen hat beson ders infolge seines grösseren Querschnittes ein wesentlich grösseres Wärmefassungsver mögen.
Entsteht ein Überstrom, der an sich gross genug ist, ein Abschmelzen zu bewir ken, so dauert es geraume Zeit, bis die Schmelztemperatur erreicht ist. Die Siche-- rung arbeitet überlastungsträge; sie erlaubt eine gewisse Zeit lang eine sogar mehrfache Überlastung.
Diese unterschiedliche Wirkungsweise der beiden Schmelzleiterarten war zur Zeit der Einführung der Schmelzleiter aus Silber im allgemeinen für kleinere Stromstärken, etwa bis 10 Amp. unbeachtlich. Die für diese Stromstärke gesicherten Verbraucher waren damals im wesentlichen nur Beleuchtungsan lagen, bei denen der beim Einschalten etwa auftretende Überstrom selbst für Silberdraht sicherungen zu kurze Zeit andauert, um ein Abschmelzen hervorzurufen. Mit der steigen den Anwendung von Hausgeräten mit elek tromotorischem ohne Anlasser einschaltbarem Antrieb macht sich jedoch der Mangel an Überlastungsträgheit der üblichen Silber drahtsicherungen immer unangenehmer be merkbar.
Es liegen bereits Versuche vor; Sicherun gen zu schaffen, die der Anforderung nach Überlastungsträgheit besser entsprechen. Man hat beispielsweise vorgeschlagen, die Patrone ausser mit einem Schmelzleiter aus Silber noch mit einer besonderen Lötstelle aus Weichlot zu versehen. Der Silberleiter ist dabei für eine höhere als die für gewöhnlich auftretende Überlastungsstromstärke be stimmt; er dient lediglich als Sicherung gegen Kurzschlüsse. Die ebenfalls in den Stromkreis eingeschaltete Lötstelle spricht auf die sonst übliche Abschmelzstromstärke z.n und arbeitet überlastungsträge.
Diese Sicherungen haben grössere Abmes sungen als die bereits allgemein eingeführten Schraubstöpselsicherungen. Sie können da her in den bestehenden Anschlussanlagen nicht ohne weiteres verwendet werden, sind ferner wesentlich teuerer als die normalen Patronen und haben sich daher nicht ein führen können.
Man schuf ferner kleinere Überstrom schalter mit thermischer oder thermischer und magnetischer Auslösung, die ebenfalls überlastungsträge arbeiten. Diese Einrich tungen sind aber zeit ihren beweglichen Teilen gegenüber der Einfachheit der Ein satzpatronen im Nachteil.
Die Erfindung schafft eine überlastungs träge, kurzschlusssichere Schmelzsicherungs- patrone, die in ihrem Aufbau genau so ein fach, in der Herstellung ebenso billig sein kann wie die üblichen Schrnelzpatronen und die auch in den vorhandenen normalen Siche rungssockeln verwendbar ist.
Die Erfindung beruht auf der Erkennt nis, dass man in der grundsätzlichen Ab lehnung von Schmelzdrähten aus Zinn, Blei oder dergleichen für geschlossene, kurz- schluss- und feuerfeste Sicherungspatronen zu weit gegangen ist.
Erfindungsgemäss ist in einer überlast baren feuersicheren Schmelzsicherungspa- trone mit einer geschlossenen und mit licht bogenlöschendem Stoff gefüllten keramischen Schmelzkammer und vor Verbrennen ge schützten Abdeckkappen mindestens ein Schmelzleiter angeordnet, der ganz oder auf einem Teil seiner Länge durch ein Draht stück gebildet ist, welches aus einem Metall mit ähnlich niedrigem Schmelzpunkt wie der des Zinns besteht.
Bei Versuchen hat sich herausgestellt, dass man Drähte aus Zinn, Blei oder derglei chen vollkommen feuersicher in geschlossenen Patronen unterbringen kann, wenn man in an sich bekannter Weise die Kappen der Pa trone vor dem Verbrennen schützt und die Schmelzkammer mit einem liclitbogenlöschen- den Stoff versieht. Dabei muss nur, wenn ausser dem Schmelzleiter noch ein besonderer Lei ter als Unterbrechungsmelder benutzt wird, darauf geachtet werden, dass der Abstand zwischen beiden Drähten genügend gross ist, um ein Berühren beider auszuschliessen. In diesem Falle könnte es nämlich vorkommen, dass beim Flüssigwerden des Schmelzleiters beide Drähte zusammenlöten.
Auf der Zeichnung sind in den Abb. 1 bis 6 verschiedene Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
In Abb. 1 ist 1 der Körper einer Patrone aus keramischem Material, 2 eine Kammer, die den Schmelzleiter 8 und einen weiteren Leiter 4 aufnimmt. Der Leiter 4 dient ledig lich als Unterbrechungsmelder. Er ist zu diesem Zweck an der Vorderseite der Patrone nach aussen geführt und trägt hier das soge nannte Kennplättchen 5. Nach dem Durch schmelzen des Leiters 3 schmilzt auch der Leiter 4, so dass dann das Plättchen 5 durch die Feder 6 von der Patrone fortgeschleudert wird. An dem Abfallen des Kennplättchens kann man demnach erkennen, dass die Siche rung angesprochen hat.
Die Kammer 2 ist mit Quarzsand gefüllt. 7 und 8 sind Ab schlusskappen der Patrone, an denen Schmelz leiter 3 und Unterbrechungsmelder 4 fest gelötet sind. 9 und 10 sind Asbestpfropfen, die die Kontaktkappen 7 und 8 vor dem Ver brennen schützen .
Eine derartige Patrone mit einem Schmelzleiter aus Zinn spricht bei Kurz schluss praktisch genau so an wie eine Pa trone mit Silberdraht. Sie ist jedoch kurz zeitig mehrfach überlastbar. Man braucht also nur die bisher verwendeten Silberdraht patronen gegen eine Patrone nach der Erfin dung auszutauschen, um zum Beispiel eine Hausanlage so abzusichern, dass man Geräte mit elektromotorischem Antrieb verwenden kann, ohne dass die Sicherungen unerwünscht häufig abschmelzen.
Bei Patronen für grössere Stromstärken kann es bei schwächeren Überlastungen vor kommen, dass der Schmelzleiter bei Über lastung schmilzt, aber nicht auseinander fliesst und trotz seines flüssigen Zustandes den Strom noch leitet.
Dieser Nachteil kann durch eine Anord nung vermieden werden, wie sie in Abb. 2 beispielsweise dargestellt ist. Hier ist inner halb der Schmelzkammer ein Raumabschnitt 11 von der Sandfüllung freigelassen, so dass hier der Schmelzleiter auseinanderfliessen kann, ohne durch die Sandfüllung gehindert zu sein. Die gleiche Anordnung kann natur gemäss auch bei Patronen geringerer Strom stärke angewendet werden, wodurch sich die Abschaltsicherheit noch erhöht.
Eine weitere Verbesserung der Patronen lässt sich dadurch erzielen, dass man im In- nerv der Patrone eine Feder anbringt, die ungefähr senkrecht auf den Schmelzleiter einwirkt. Beim Weichwerden des Zinnes kann es nämlich vorkommen, dass das flüs sige Metall durch die auf dem Zinn ent stehende Oxydhaut noch zusammengehalten wird. Die Patrone spricht infolgedessen nicht oder verspätet an. Wird jedoch mit Hilfe einer Feder eine Kraft in senkrechter Richtung auf den Schmelzleiter ausgeübt, so wird die ziemlich schwache Oxydhaut beim Flüssigwerden des Zinnes zerstört.
Im Gegensatz zu den bekannten Siche rungspatronen mit einer unter Federwirkung stehenden Lötstelle oder dergleichen braucht die Feder bei Patronen nach der Erfindung nicht dazu zu dienen, die Enden des durch geschmolzenen Leiters auseinanderzuziehen, um dadurch den Lichtbogen zu verlöschen. Die Kraft der Feder und ihre dadurch be dingten Abmessungen brauchen daher nur gering zu sein und man kann die Feder so anordnen, dass sie senkrecht -auf den Leiter einwirkt. Das hat den Vorteil, dass die Ab messungen der Patrone, insbesondere in der Längsrichtung nicht durch die Feder ver grössert werden.
In den Abb. 3 und 4 sind zwei derartige Patronen im Schnitt dargestellt. Bei beiden Sicherungspatronen liegt der aus Zinn be stehende Schmelzleiter 3 in der Bohrung des keramischen Patronenkörpers 1, der an bei den Stirnseiten mit Kontaktlappen 7 und 8 verschlossen ist. Die Kappen sind durch Isolierstoffdichtungen 12 und 13 vor dem Verbrennen geschützt.
In der Patrone nach Abb. 3 ist ungefähr in der Mitte des keramischen Körpers eine schraubenlinienförmige Druckfeder 14 ange ordnet, die sich einerseits am Zinnleiter 3, anderseits am Patronenkörper 1 abstützt. Der Zinnleiter ist zu beiden Seiten der Feder durch Isolierscheiben 15, die zum Beispiel aus Asbest bestehen, abgestützt. Die Schei ben 15 bilden gleichzeitig Abdichtungen, welche den Raum, in welchem sich die Feder 14 befindet, von den Räumen der Patrone, welche die lichtbogenlöschende Masse ent halten, absperren.
Bei der Patrone nach Abb. 4 wirkt die in den Patronenkörper 1 eingelassene Feder 14 unter Vermittlung eines Zwischenkörpers 16 auf den Zinnleiter 3 ein. Der Zwischenkör per 16 besteht zweckmässigerweise aus feuer festem Isolierstoff. Die Anordnung des Zwischenkörpers verhütet, dass die Feder 14 beim Abschmelzen des Schmelzdrahtes in Mitleidenschaft gezogen wird und mit ver dampft.
Die bisher beschriebenen Ausführungs formen des Erfindungsgegenstandes eignen sich im allgemeinen nur für geschlossene feuerfeste Patronen bis etwa 15 Amp. Bei. grösseren Stromstärken kann es vorkommen, dass der verfügbare Raum für die bei Kurz schluss entstehenden Zinndämpfe nicht aus reicht, so dass die Patronen beschädigt wer den können.
Dieser Nachteil kann jedoch dadurch ver mieden werden, da.ss man ausser dem Zinn leiter noch einen oder mehrere Schmelzleiter aus Silber oder einem andern Metall mit hohem Schmelzpunkt verwendet. Die Silber leiter werden dabei den Zinnleitern parallel geschaltet. Sie werden zweckmässigerweise so bemessen, dass die Zinnleiter beim Auf treten unzulässig hoher Überströme zuerst abschmelzen. Infolgedessen bewirkt das Ab schmelzen der Zinnleiter noch nicht das end gültige Abschalten der Netzspannung. Das Abschalten der vollen Netzspannung erfolgt vielmehr erst durch die Silberleiter. Infolge dessen treten beim Abschalten des Zinnleiters nur verhältnismässig geringe Metalldämpfe auf.
Derartige Anordnungen sind in den Abb. 5 und 6 dargestellt. Bei der Patrone nach Fig. 5 sind die dünneren Silberleiter 17 und die stärkeren Zinnleiter 3 in einem ge meinsamen zylindrischen Hohlraum 18 des keramischen Patronenkörpers 1 angeordnet. Das Patroneninnere ist mit lichtbogen- löschender Masse gefüllt und durch die Dieh- tungen 9, 10 und die Kontaktkappen 7, 8 nach aussen hindurch abgeschlossen. In _Abb. 6 ist eine andere Anordnung in einem Querschnitt dargestellt.
Der Patronen körper 1 der Sicherung ist mit einem zentral liegenden Hohlraum 19 zur Aufnahme eines Zinnleiters 3 und mit mehreren rings um denselben angeordneten weiteren Hohlräu men 20, welche konzentrisch zur Achse des zentral liegenden Hohlraumes verlaufende Begrenzungsflächen aufweisen, zur Aufnahme von Silberleitern 17 versehen. Die Bohrun gen 20 werden zweckmässigerweise vollstän dig mit lichtbogenlöschender Masse ange füllt. Der zentrale Hohlraum 19 hingegen ist gemäss Abb.4 durch Dichtungen so ab geteilt, dass etwa in der Mitte des Patronen körpers ein von lichtbogenlöschender Masse freier Raum besteht.
In diesem Raum liegt ein aus feuerfestem Isolierstoff bestehender Druckkörper 16, der von einer Feder 14 gegen den Schmelzleiter \? gedrückt wird.
Für grössere Stromstärken ist besonders eine Anordnung nach Fig. 6 geeignet, weil hier der Zinnleiter vor der Einwirkung der beim Abschmelzen der Silberleiter entstehen den Schaltflamme geschützt und infolgedes sen die beim Abschmelzen entstehende Menge von Zinndämpfen besonders gering ist.
Overload inert, fireproof fuse cartridge. The fusible conductors of fuses were originally almost generally made of lead or tin. Fuses of this type have already been designed as cartridges or screw plugs. But the cartridges were not fireproof. Usually the chamber for the fuse element was not sealed off. They had exhaust openings for the vapors produced when they were melted. When such a fuse responded, switching flames often appeared, which caused destruction in the vicinity of the fuse.
Since the requirement for short-circuit and fire safety in the case of fuse wires made of BIE.i or tin did not seem to be able to be met, inan generally decided to use silver. In the event of a short circuit, a silver wire generates less vapor than a wire made of lead or tin with the same melting current. It was therefore possible to manufacture the fuse cartridges completely closed.
In the course of time, ever higher demands were placed on the operational safety of the cartridges and, through the use of arc-extinguishing substances and the like, absolute short-circuit and fire safety was achieved.
However, fuse wires made of silver and tin or the like do not function in the same way. A silver conductor has a much smaller cross-section under the same conditions. Therefore, if the current strength is reached at which the wire is supposed to melt, the melting temperature is generated in a short time so that the wire melts even with only brief overloads. A certain fusible conductor made of tin or the like for the same melting current strength has a much larger heat capacity due to its larger cross section.
If there is an overcurrent that is large enough in itself to cause melting, it takes a considerable amount of time until the melting temperature is reached. The fuse works slowly when overloaded; it allows even multiple overloads for a certain period of time.
At the time of the introduction of the silver fusible link, this different mode of operation of the two types of fuse link was generally irrelevant for smaller currents, up to about 10 amps. The consumers secured for this amperage were at that time essentially only lighting systems in which the overcurrent occurring when switching on, even for silver wire fuses, lasts too short a time to cause melting. However, with the increasing use of household appliances with an electric motor drive that can be switched on without a starter, the lack of overload inertia of the usual silver wire fuses is becoming more and more unpleasant.
There have already been attempts; To create fuses that better meet the requirement for overload inertia. It has been proposed, for example, to provide the cartridge with a special soldering point made of soft solder in addition to a fusible link made of silver. The silver conductor is for a higher than the usual overload current be true; it only serves as a protection against short circuits. The soldering point, which is also switched into the circuit, responds to the otherwise usual melting current strength and works slowly with overload.
These fuses have larger dimensions than the screw plug fuses that are already widely used. They can therefore not easily be used in the existing connection systems, are also much more expensive than the normal cartridges and have therefore not been able to lead.
Furthermore, smaller overcurrent switches with thermal or thermal and magnetic tripping, which also work with slow overloads, were created. These facilities are time their moving parts compared to the simplicity of a cartridge at a disadvantage.
The invention creates an overload-slow, short-circuit-proof fuse cartridge which is just as simple in its structure, can be just as cheap to manufacture as the usual shrinkable cartridges and which can also be used in the existing normal fuse sockets.
The invention is based on the knowledge that one has gone too far in the fundamental rejection of fusible wires made of tin, lead or the like for closed, short-circuit and fire-proof fuse cartridges.
According to the invention, at least one fusible conductor is arranged in an overload ble fire-safe fuse cartridge with a closed and with arc-extinguishing substance filled ceramic melting chamber and protective caps from burning ge, which is formed entirely or over part of its length by a piece of wire, which is made of a Metal with a similarly low melting point as that of tin.
Tests have shown that wires made of tin, lead or the like can be placed in closed cartridges in a completely fire-proof manner if the caps of the cartridges are protected from burning in a known manner and the melting chamber is provided with an arc-extinguishing substance . It is only necessary to ensure that the distance between the two wires is large enough to prevent both wires from touching if a special conductor is used as an interruption indicator in addition to the fuse element. In this case it could happen that both wires solder together when the fuse element becomes liquid.
In the drawing, various exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown in FIGS. 1 to 6.
In Fig. 1, 1 is the body of a cartridge made of ceramic material, 2 is a chamber which receives the fusible conductor 8 and another conductor 4. The head 4 is used only Lich as an interrupt alarm. For this purpose, it is led outwards on the front of the cartridge and here carries the so-called identification plate 5. After the conductor 3 has melted, the conductor 4 also melts, so that the plate 5 is then thrown away from the cartridge by the spring 6 . When the tag has fallen off, you can tell that the fuse has responded.
The chamber 2 is filled with quartz sand. 7 and 8 are from end caps of the cartridge, on which fusible conductors 3 and interruption alarm 4 are firmly soldered. 9 and 10 are asbestos plugs that protect the contact caps 7 and 8 from burning.
Such a cartridge with a fusible link made of tin responds in the event of a short circuit practically exactly as a cartridge with silver wire. However, it can be overloaded several times for a short time. So you only need to replace the previously used silver wire cartridges with a cartridge according to the inven tion, for example to secure a house system in such a way that you can use devices with an electric motor drive without the fuses often melting undesirably.
With cartridges for higher currents, it can happen with weaker overloads that the fusible link melts when overloaded, but does not flow apart and despite its liquid state still conducts the current.
This disadvantage can be avoided by an arrangement such as that shown in Fig. 2, for example. Here, within the melting chamber, a space section 11 is left free from the sand filling, so that the fusible conductor can flow apart here without being hindered by the sand filling. The same arrangement can, of course, also be used for cartridges with a lower current, which increases the safety of switching off.
A further improvement of the cartridges can be achieved by attaching a spring in the interior of the cartridge, which acts approximately perpendicularly on the fusible conductor. When the tin becomes soft, it can happen that the liquid metal is still held together by the oxide skin on the tin. As a result, the cartridge does not respond or responds too late. If, however, a force is exerted on the fusible conductor in a vertical direction with the aid of a spring, the rather weak oxide skin is destroyed when the tin becomes liquid.
In contrast to the known hedging cartridges with a spring-loaded solder joint or the like, the spring does not need to serve in cartridges according to the invention to pull apart the ends of the melted conductor in order to extinguish the arc. The force of the spring and its resulting dimensions therefore only need to be small and the spring can be arranged so that it acts vertically on the conductor. This has the advantage that the dimensions of the cartridge, especially in the longitudinal direction, are not enlarged by the spring.
In Figs. 3 and 4, two such cartridges are shown in section. In both fuse cartridges, the fusible conductor 3 is made of tin be in the bore of the ceramic cartridge body 1, which is closed with contact tabs 7 and 8 at the end faces. The caps are protected from burning by insulating material seals 12 and 13.
In the cartridge according to Fig. 3, a helical compression spring 14 is arranged approximately in the middle of the ceramic body, which is supported on the one hand on the tin conductor 3, on the other hand on the cartridge body 1. The tin conductor is supported on both sides of the spring by insulating washers 15 made of asbestos, for example. The discs ben 15 simultaneously form seals which shut off the space in which the spring 14 is located from the spaces of the cartridge which hold the arc-extinguishing mass ent.
In the cartridge according to FIG. 4, the spring 14 embedded in the cartridge body 1 acts on the tin conductor 3 through the intermediary of an intermediate body 16. The Zwischenkör by 16 is conveniently made of fire-resistant insulating material. The arrangement of the intermediate body prevents the spring 14 from being affected when the fuse wire melts and from evaporating with ver.
The execution forms of the subject invention described so far are generally only suitable for closed refractory cartridges up to about 15 amps. At higher currents, it can happen that the space available for the tin vapors produced in the event of a short circuit is insufficient, so that the cartridges can be damaged.
However, this disadvantage can be avoided by using one or more fusible conductors made of silver or another metal with a high melting point in addition to the tin conductor. The silver conductors are connected in parallel to the tin conductors. They are expediently dimensioned in such a way that the tin conductors melt first when excessively high overcurrents occur. As a result, the melting of the tin conductor does not yet result in the final disconnection of the mains voltage. Rather, the full line voltage is only switched off through the silver conductor. As a result, only relatively small metal vapors occur when the tin conductor is switched off.
Such arrangements are shown in Figs. In the cartridge of Fig. 5, the thinner silver conductor 17 and the stronger tin conductor 3 in a common cylindrical cavity 18 of the ceramic cartridge body 1 are arranged. The interior of the cartridge is filled with arc-extinguishing compound and closed off from the outside by the wires 9, 10 and the contact caps 7, 8. In _Fig. 6 shows another arrangement in a cross section.
The cartridge body 1 of the fuse is provided with a centrally located cavity 19 for receiving a tin conductor 3 and with several further Hohlräu men 20 arranged around the same, which have delimiting surfaces concentric to the axis of the centrally located cavity, for receiving silver conductors 17. The holes 20 are expediently completely dig filled with arc extinguishing compound. The central cavity 19, on the other hand, is divided by seals as shown in Figure 4 so that there is a space free of arc-extinguishing material approximately in the middle of the cartridge body.
In this space there is a pressure body 16 made of fireproof insulating material, which is pressed against the fusible conductor by a spring 14. is pressed.
For larger currents, an arrangement according to FIG. 6 is particularly suitable, because here the tin conductor is protected from the action of the switching flame when the silver conductor is melted, and as a result the amount of tin vapors produced during melting is particularly low.