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Wärmesicherung mit einem unmittelbar auf dem Heizwiderstand festgelöteten
Auslöserteil Die Erfindung bezieht sich auf eine Wärmesicherung für elektrische
Stromkreise mit einem Heizwiderstand und einem gewöhnlich durch ein Schmelzlot festgehaltenen
Auslöser für einen Schaltvorgang. Es ist bereits vorgeschlagen, die Trägheit der
Sicherung beim Auftreten von starken Überlastungen dadurch herabzusetzen, daß der
Auslöser oder ein kraftschlüssig damit gekuppelter Teil unmittelbar auf einem draht-
oder stangenförmigen Heizwiderstand festgelötet wird. Von dieser Maßnahme wird auch
bei der Wärmesicherung nach der Erfindung Gebrauch gemacht. Dabei gelangen jedoch.
im Gegensatz zu dem Bekannten für die Überwachung des zu schützenden Stromkreises
zwei mit Bezug auf das Auslöseorgan hintereinandergeschaltete Lötstellen zur Anwendung,
von welchen die eine bei starken Überlastungen ansprechen soll und zu diesem Zwecke
eine geringere Trägheit, aber eine höhere Auslöttemperatur besitzt, während die
andere bei geringeren, aber durch längere Dauer gefahrbringenden Überlastungen ansprechen
soll und zu diesem Zwecke eine größere Trägheit, aber eine geringere Auslöttemperatur
besitzt. Diese verschiedene Trägheit der beiden Lötstellen kann in einfachster Weise
dadurch -erreicht werden, daß die eine Lötstelle vom Heizwiderstand unmittelbar,
die andere dagegen mittelbar beheizt wird, z. B. indem die Lötstelle von höherer
Auslöttemperatur zwischen dem Heizwiderstand und einem darauf dreh- oder verschiebbar
sitzenden Teil (z. B. einer Büchse), die Lötstelle von niedriger Auslöttemperatur
dagegen zwischen diesem unmittelbar auf dem Heizwiderstand festgelöteten Teil. und
einem darauf sitzexiden dreh- oder verschiebbaren Teil (z. B. dem eigentlichen Auslöser
oder einer damit starr verbundenen Büchse) sich befindet. Durch diese neue Ausbildung
ist es möglich, die Wärmesicherung sowohl. für hohe als auch für niedrige üb@erlastungen
gleich empfindlich und zuverlässig zu machen, so daß sie bei richtiger Wahl der
Auslöttemperaturen und der Trägheitsverhältnisse in jedem Falle, d. h. unabhängig
von der Höhe der Überlastung, mit Sicherheit anspricht, bevor eine gefahrbringende
Erwärmung der zu schützenden Leitungen stattfinden kann, während zugleich aber auch
einem vorzeitigen Abschalten bei. geringen, Überlastungen vorgebeugt ist. Die Auslöttemperaturen
können durch Verwendung von Lötmetallen geeigneter Zusammensetzung geregelt werden,
während die Regelung der Trägheitsverhältnisse in ebenso einfacher Weise dadurch
erfolgen kann, daß die Masse des aufzulötenden Metalls entsprechendgrößer oder kleiner
gewählt wird, und ferner, beider mittelbar beheizten Lötstelle, dadurch, daß die
zwischen dieser Lötstelle und dem Heizwiderstand liegenden Metallmassen (also z.
B. die Metallmasse der unmittelbar auf dem Heizwiderstand
festgelöteten
Büchse) größer oder kleiner gewählt wird. Eine weitere Regelungsmöglichkeit besteht
darin, daß man den Heizwiderstand und die Lötstellen ganz oder teilweise in einem
Gehäuse !einkapselt, das die vom Heizwiderstand oder einem Teil desselben entwickelte
Wärme zusammenhält.
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Die neue Wärmesicherung eignet sich ganz besonders als zusätzliche
Auslösevorrichtung für die in. neuerer Zeit an Stelle der üblichem, Schmelzsicherungen
zum Schutz von elektrir scheu Leitungsnetzen bei Hausinstallationen verwendeten
sogenannten Kleinautomaten, die aus einem selbsttätigen Ausschalter mit überstrommagnet
und Freiauslösung bestehen. Durch die Vereinigung der neuen Wäxmesicherung mit einem
solchen Kleinautomaten wird der denkbar beste Schutz von elektrischen Leitungen
.erreicht, indem die Abschaltung des Leitungsnetzes bei Kurzschluß- und ähnlichen
Stromstößen durch Ansprechen des Überstrommagneten, bei unterhalb der Ansprechstromstärke
des letzteren liegenden Überlastungen von kürzerer oder längerer Dauer dagegen durch
Ansprechen derWärmesicherung herbeigeführt wird.
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Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der neuen Wärmesicherung
in Verbindung mit einem sogenannten Kleinautomaten, und zwar zeigen: Abb. i eine
Seitenansicht, Abb. z eine Vorderansicht und Abb.3 eine Ansicht von oben- mit wagerechtem
Schnitt durch die Wärmesicherung nach der Linie A-A der Abb. i.
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Dabei ist in allen Abbildungen das Schaltergehäuse entfernt.
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i bezeichnet die rechtwinklig zur Grundplatte a gelagerte Schalterwelle,
die am rückwärtigen Ende einen auf der Zeichnung ,nicht sichtbaren Kontaktarm trägt,
der in der Einschaltstellung zwei an der Platte z vorgesehene Kontaktfedern-- miteinander
verbindet. Auf der Schalterwelle i sitzt drehbar eine Hold -welle 4, die an ihrem
vorderen Ende einen aus der Decke des nicht gezeichneten Gehäuses herausragenden
Handhebels trägt. Zwischen der Handhebelwelle 4 und der Schalterwelle i ist eine
auf der Zeichnung nicht dargestellte Drehfeder angeordnet, welche das Bestreben
hat, die Schalterwelle i @im Ausschaltsäxine (Pfeil x in Abb. a) zu drehen. Die
beiden Wellen i und 4 können bei gespannter Drehfeder durch ein Schaltschloß miteinander
gekuppelt und dann gemeinsam von Hand sowohl iin Einschalt- als auch im Ausschaltsinne
gedreht werden. Das Schaltscbloß besteht aus zwei auf den beiden Wellen i und 4
befestigten flachen Hebeln 6, 7, von welchen der auf der Schalterwelle i sitzende
hintere Hebel 6 eine nach vorn vorspringende Nase 8 besitzt, gegen welche sich der
$ebe17 stützt. Der auf der Schalterwelle i sitzende Hebel 6 ist in der Achsenrichtung
der Wellen derart federnd angeordnet, @daß er zwecks Lösung der Kupplung zwischen
Schalt- und Handhebelwellle nach rückwärts gedrückt werden kann. Die beiden Hebel
6, 7 dienen .endlich zur Begrenzung der Drehbewegung der beiden Wellen i und 4,
und zwar begrenzt der Hebel 6 durch. Anschlag an die linke Wandung des Gehäuses
die Ausschaltdrehung, während der Hebel? im Zusammenwirken mit einem auf der Zeichnung
.nicht sichtbaren Anschlag die Einschaltdrehung begrenzt.
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Zur Auslösung des Selbstschalters ist ein Elektromagnet 9 vorgesehen,
dessen Anker aus einer an ihrem unteren. Ende um .eine wagerechte Achse 1o schwingbar
gelagerten Eisenplatte i i besteht, die durch -eine Feder i ,-q gewöhnlich in der
in den Abb. i und a gezeichneten Ruhestellung gehalten wird. Der Anker 11 trägt
auf seiner Vorderseite seine gekröpfte Blechplatte 13, welche so angeordnet ist,
daß das obere Ende des auf der Schalterwelle i sitzenden Hebels 6 bei eingelegtem
Schalter hinter die Unterkante der gekröpften Blechplatte greift, so daß der Anker
i i, wenn er durch den Magneten 9 angezogen wird, den Hebel 6 nach rückwärts drückt.
Dadurch wird die Kupplung des Schaltschlosses gelöst, und die Schaltwelle i kann
sich unter Wirkung ihrer Drehfeder in die Ausschaltstellung bewegen.
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Das bis jetzt Beschriebene ist die bekannte Einrichtung eines als
sogenannter »Kleinautomat« im Handel befindlichen selbsttätigen Überstromschalters
für Hausinstallationen. Gemäß der Erfindung .ist nun vor dem oberen Ende des Magnetankers
i leine Wärmesicherung angeordnet, welche dazu dient, den Selbstschalter bei solchen
Überlastungen auszulösen, die unterhalb ;der Ansprechstromstärke des Magneten liegen.
An dem nach abwärts gerichteten Schenkel eines Blech. winkels 14 ist eine senkrechte
Platte 4o aus; Isoliermaterial befestigt, die- an beidenEnden je ein iebenfalls
aus einem Blechwinkel bestehendes Böckchen 41, 42 trägt. In diesen Böckchen sind
die beiden Enden seines als Heizwiderstand dienenden Runddrahts 43 befestigt, der
über die beiden Böckchen mit zwei Anschlußklemmen 44, 45 111 Verbindung steht und
mit Hilfe dieser Klemmen in Serie mit dem überstrommagneten 9 geschaltet werden
1 kann, so daß .er ebenso wie letzterer vom Betriebsstrom durchflossen wird. Der
Heizdraht 43 trägt zwischen den Böckchen 41, 42, etwa in der Mitte seiner Längenausdehnung,
eine darauf drehbare Büchse 46, .die jedoch ge- s wöhnlich durch ein bei einer vorherbestimmten
Temperatur erweichendes Schmelzlot auf
dem Draht festgelötet ist
(Lötstelle a). Auf der Büchse 46 sitzt drehbar eine zweite Büchse 47, die ebenfalls
durch ein bei einer vorherbestimmten Temperatur erweichendes Lotmetall, und zwar
auf der ersten Büchse 46 festgelötet ist (Lötstelle b). Diese zweite Büchse 47 ist
durch ein Metallrohr 48 mit einem Sperrad 49 verbunden, das -dicht neben dem Böckchen
42 unter Vermittlung einer kleinen Laufbuchse 5o auf dem gleichzeitig als Achse
dienenden Heizdraht 43 .drehbar lagert. Die beiden Büchsen 46, 47, das Sperrrad
49 und das Rohr 48 bilden dabei ein allseitig geschlossenes Gehäuse, das einen Teil
des Heizdrahts 43 und die Lötstellen a, b umschließt und die in dem umschlossenen
Teil des Heizdrahts entwickelte Wärme zusammenhält.
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Für die Verbindung der Büchse 46 mit dem Heizdraht 43, d. h. für die
Lötstelle a, ist ein Schmelzlot von höherem Schmelzpunkt gewählt als für die die
beiden Büchsen 46 und 47 miteinander verbindende Lötstelle b. Die Lötstellea von
höherem Schmelzpunkt besitzt jedoch dadurch, daß ihr Schmelzlot mit dem Heizdraht
43 in unmittelbarer Berührung steht, eine geringere Trägheit als die Lötstelle b,
die vom Heizdraht nur mittelbar, nämlich einerseits durch Wärmeleitung über die
Büchse 46, anderseits durch die in dem von den beiden Büchsen, dem Sperrad und dem
Rohr 48 gebildeten Gehäuse zurückgehaltene Strahlungswärme beheizt wird. Die Trägheit
der Lötstelle b kann dabei dadurch geregelt werden, daß der Außendurchmesser der
Büchse 46 vergrößert oder verkleinert und damit sowohl die zwischen der Lötstelleb
und dem Heizdraht 43 liegende Metallmasse der Büchse 46 als auch zugleich die räumliche
Ausdehnung der Lötstelle selbst vergrößert oder verkleinert wird. Eine weitere Regelungsmöglichkeit
ist dadurch gegeben, daß das Rohr 48, abweichend von der Zeichnung, verlängert oder
verkürzt wird, derart, daß es einen größeren oder kleineren Teil des Heizdrahts
43 sowie gegebenenfalls auch der Büchsen 46, 47 umschließt. In jedem Falle können
die Lötstellen so gewählt werden, daß bei geringeren Überschreitungen der für das
zu schützende Leitungsnetz zulässigen Dauerströmstärke die mit der größeren Trägheit
behaftete Lötstelleb von niedrigerem Schmelzpunkt nach einer je nach der Höhe der
Überlastung kürzeren oder längeren Zeit erweicht, während bei stärkeren überlastungen,
die aber noch nicht ausreichen, den Anker i i des überstrommagneten 9 anzuziehen,
die Lötstelle a, die bei höherer Auslöttemperatureine geringere Trägheit besitzt,
aufgelötet wird.
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Das Sperrädchen 49 dient dazu, im festgelöteten Zustand einen Hebel
21, 22 zur mecha:-nischen Auslösung des Schaltvorgangs in seiner unwirksamen Stellung
festzuhalten; beim Erweichen der einen oder anderen Lötstelle dagegen freizugeben.
Der als Winkel-Nebel z 1, 22 ausgebildete Auslösehebel ist an einer seitlichen Platte
23 um eine wagerechte Achse 24 drehbar gelagert. Auf seinem nach oben gerichteten
längeren Arm 2 1 ist ein aus einem U-förmig gefalzten Blechstreifen gebildeter kleiner
Schlitten oder SchieberSi längsverschiebbar geführt, der an seiner-dem Sperrädchen
49 zugekehrten Seite einen zum Eingriff in das letztere dienenden Sperrzahn 52 trägt.
Der Schlitten 5 i steht unter Wirkung einer Zugfeder 53, die ihn nach abwärts zu
ziehen sucht und dadurch,den Sperrzahn 52 im Eingriff mit der Verzahnung des Rädchens
49 hält: An dem nach hinten gerichteten kürzeren Arm 22 des Winkelhebels greift
dagegen eine Zugfeder 26 an, die bestrebt ist, den Hebel 21, 22 in Richtung des
Pfeiles y (Abb. i ) zu drehen. Bei dieser nur nach Erweichen: der einen oder anderen
Lötstelle möglichen Drehung schlägt der Auslösehebel 21, 22 mit seinem Arm 21 gegen
:einen seitlichen Ansatz i ia des Magnetankers i i, wodurch dieser ebenfalls in
der Pfeilrichtung yi gedreht wird. Dadurch wird in der bereits beschriebenen Weise
die Kupplung des Schaltschlosses 6, 7, 8 gelöst und so die Abschaltung herbeigeführt.
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Um den Auslösehebel21, 22 wieder in die Sperrstellung zurückzudrehen,
ist folgende Einrichtung vorgesehen. Der Hebel 21, 22 ist durch eine an .seinem
kurzen Arm 22 angelenkte Schubstange 27 mit einem einarnugen Hebe128 gekuppelt,
der bei 29 an der seitlichen Wand 23 drehbar gelagert ist, und dessen freies Ende
in einem Schlitz 3o des nach einwärts gebogenen Vorderteils der Wand 23 geführt
ist. Mit dem einarmigen Hebel 28
wirkt der eine Arm 31 eines doppelarmigen
Hebels 31, 32 zusammen, der um die Handhebelwelle 4 drehbar ist. Dieser Hebel greift
mit dem freien Ende seines Armes 31 unter den einarmigen Hebel 28,während sein anderer
Arm 32 eine Mitnehmernase 33 trägt. Letztere liegt im Bewegungsbereich eines an
dem auf der Handhebelwelle 4 befestigten Kupplungshebe1 n sitzenden Nockens 34,
der so angeordnet ist, daß er bei der Drehung der Welle 4 im Ausschaltsinne den
doppelarmigen Hebel 31, 32 in die in den Abb. i und 2 gezeichnete Stellung mitzunehmen
vermag. Bei dieser Mitnahme wird der einarmige Hebel 28 nach aufwärts gedreht, und
er drückt seinerseits unter Vermittlung der Schubstange 27 den Auslösehebel21, 22
in seine unwirksame Stellung, in der er durch den Eingriff ;des Zahnes 52 in das
festgelötete Sperrädchen 49 gehalten wird.
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Während die Spule des Magneten 9, wie üblich, so bemessen ist, daß
das Anziehen des
Ankers i i nur bei sehr hohen Überlastungen, etwa
beim zwei-, drei- oder gar vierfachen Wert der für das hinter dem 'Schalter liegende
Leitungsnetz zulässigen Dauerstromstärke, erfolgt, ist der Heizwiderstand 43 - entweder
durch entsprechende Bemessung seines Querschnitts oder Verwendung eines Werkstoffs
von, mehr oder weniger hohem spezifischem Widerstand - so gewählt, daß er sich schon
bei geringeren Überschreitungen der für das Verbrauchernetz festgelegten höchsten
Dauerstromstärke nach einer angemessenen Zeit, auf die zum Erweichen der Lötstellen
erforderliche Temperatur erwärmt. Das Leitungsnetz wird somit bei Kurzschlüß- und
ähnlichen hohen Stromstößen durch Anziehen des Magnetankers augenblicklich, bei
geringeren Überlastungen dagegen unter Vermittlung der Wärmesicherung nach einer
je nach der Höhe der Überlastung längeren oder kürzeren Zeit abgeschaltet. Und zwar
wird diese Abschaltung bei solchen Überlastungen, die weniger durch ihre Höhe als
durch ihre lange Dauer zu einer Gefährdung des Leitungsnetzes führen können, durch
Erweichen der die geringere Trägheit, abereine niedrigere Auslöttemperatur besitzenden
Lötstelleb eingeleitet, während bei starken Überlastungen, die zwar noch unter der
Ansprechstromstärke des Magneten liegen, aber auch schon bei kürzerer Dauer das
Leitungsnetz gefährden können"di,e Abschaltung mit der denkbar geringsten Verzögerung
durch die Lötstelle a herbeigeführt wird. Wie ersichtlich, ist auf diese Weise @erreicht,
daß das Leitungsnetz bei jeglicher Überlastung ,mit Sicherheit abgeschaltet wird,
bevor es durch die Überlastung gefährdet werden kann.
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Die Schaltwelle i kann nach jeder Abschaltung des Leitungsnetzes mittels
des Handhebels 5 wieder in die Einschaltstellung zurückgedreht werden. War die Abschaltung
durch die Wärmesicherung veranlaßt worden, dann wird beim Einlegen des Schalters
gleichzeitig der Auslösehebel a 1, a2 unter Vermittlung der Schubstange
27 und der Hebel 28 und 31, 32
in seine Ruhestellung zurückgeführt.
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Das Sperrädchen 49 könnte auch durch ein anderes Auslöseorgan ersetzt
werden, und das Auslöseorgan könnte statt drehbar auch verschiebbar sein. Ferner
könnte die Wärme sicherung als auswechselbare Patrone ausgebildet sein. Wesentlich
ist in @erster Linie, .daB das Auslöseorgan in seiner Ruhestellung durch zwei Lötstellen
festgehalten wird, von welchen die eine eine höhere Auslöttemp.eratur, aber eine
geringere Trägheit besitzt als die andere, Außer bei einem Kleinautomaten der dargestellten
Art kann die neue Wärmesicherung mit Vorteil auch in Verbindung mit anderen, vom
Wärmeauslöser mechanisch oder auch elektrisch gesteuerten Selbstschaltern zur Abschaltung
des durch Überlastung gefährdeten elektrischen Stromkreises mit Vorteil verwendet
werden. Endlich ist die Wärmesicherung statt oder außer als eigentliche Schutzvorrichtung
für die Leitungen o. dgl. auch als Vorrichtung zur Verhinderung einer Überschreitung
der zwischen dem Elektrizitätswerk und dem Abnehmer vereinbarten Höchststromentnahme
verwendbar.