PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE4336083A1 27.04.1995
Titel Wickelkörper für Schmelzsicherungen
Anmelder Wickmann-Werke GmbH, 58453 Witten, DE
Erfinder Drothen, Michael, 58455 Witten, DE
Vertreter Wenzel, H., Dipl.-Ing., 22143 Hamburg; Kalkoff, H., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 58452 Witten
DE-Anmeldedatum 22.10.1993
DE-Aktenzeichen 4336083
Offenlegungstag 27.04.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.04.1995
IPC-Hauptklasse H01H 85/042
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft einen Wickelkörper (10) für eine Schmelzsicherung mit einem Gehäuse zur Aufnahme von Schmelzleitern und zwei elektrischen Anschlüssen. Erfindungsgemäß ist eine gewindeförmig verlaufende Nut (14 bis 20) an dem Umfang des Wickelkörpers (10) vorgesehen, in der ein Schmelzleiter angeordnet werden kann. Dadurch kann der axiale Abstand zwischen den Windungen des Schmelzleiters verringert und somit der Wickelkörper insgesamt in Axialrichtung verkleinert werden. Umgekehrt kann bei gleichbleibender Länge des Wickelkörpers die Länge des Schmelzleiters entsprechend zunehmen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Wickelkörper für eine Schmelzsicherung mit einem Gehäuse zur Aufnahme von Schmelzleitern und zwei elektrischen Anschlüssen.

Ein derartiger Wickelkörper ist beispielsweise aus der DE-OS 40 14 392 bekannt, der in eine Hochspannungs-Hochleistungs-Sicherung des Typs Vollbereichssicherung eingebaut ist. Zur Sicherung hoher Kurzschlußströme sind eine Gruppe von parallel geschalteten Schmelzleitern um jeweils einen Wickelkörper gewunden, wobei die Schmelzleiter im Kurzschlußfall die Abschaltung bewirken.

Durch das Aufwickeln der Schmelzleiter auf einen Wickelkörper kann die Länge der Sicherung bedeutend kleiner als die Länge eines Schmelzleiters sein. Die Schmelzleiter weisen zusammen einen vorbestimmten Mindestgesamtquerschnitt auf, wobei die Sicherungsmaße im wesentlichen in der DIN 43 625 festgelegt sind. Grundsätzlich werden die Schmelzleiter direkt oder indirekt mit den äußeren elektrischen Anschlüssen der Sicherung kontaktiert. Bei der aus der DE-OS 40 14 392 bekannten Sicherung sind als elektrische Kontakte für den Schmelzleiter Schienen vorgesehen, die in entsprechenden Nuten in dem Gehäuse eingesetzt sind. An den Wickelkörpern, auf denen jeweils nur ein einziger Schmelzleiter gewickelt ist, ist jeweils ein Mindestabstand zwischen den einzelnen Windungen des Schmelzleiters einzuhalten. Dieser ist zur Verhinderung von Längsüberschlägen eines beim Abschalten entstehenden Lichtbogens erforderlich. Der notwendige Mindestabstand der Schmelzleiterwicklungen (Schlagweite), aber auch die erforderliche Anzahl von Schmelzleitern und die Mindestschmelzleiterlänge bestimmen den Durchmesser sowie die Länge des Wickelkörpers und folglich auch die Baugröße der Schmelzsicherung. Ein derartiger Aufbau ist auch bei Hochspannungs-Hochleistungs- Sicherungen bekannt.

Allgemein muß bei einer Sicherung zwischen dem Schmelzleiter und dem Sicherungsgehäuse genügend Raum für Löschhilfe, wie Sand, zur Verfügung stehen, der in das Gehäuse eingebracht wird, um die Energie des beim Abschalten entstehenden Lichtbogens und den Metalldampf des geschmolzenen Schmelzleiters aufzunehmen.

Es sind weiterhin Wickelkörper bekannt, die zinnenartige Erhebungen und/oder Vertiefungen zur Fixierung der Windungen der Schmelzleiter aufweisen.

Im Zuge einer weiteren Miniaturisierung von Schaltanlagen wird es in zunehmendem Maße erforderlich, die Schmelzsicherungen noch kleiner zu gestalten. Eine Verkleinerung durch Reduzierung der Schmelzleiteranzahl und der Abmessungen ist nicht ohne weiteres möglich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Wickelkörper der eingangs angegebenen Art dahingehend weiterzuentwickeln, daß eine kleinere Bauweise ermöglicht wird, ohne die elektrischen Eigenschaften der auf zunehmenden Schmelzleiter zu beeinträchtigen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Wickelkörper gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, daß eine gewindeförmig an seinem Umfang verlaufende Nut vorgesehen ist, in der ein Schmelzleiter angeordnet werden kann.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich durch Vorsehen einer gewindeförmig verlaufenden Nut und Einbringen des Schmelzleiters in diese Nut der Abstand benachbarter Windungen im wesentlichen durch die zweifache Nuttiefe und durch den axialen Abstand zwischen zwei benachbarten Nutenwindungen gebildet wird, der Abstand zwischen zwei Windungen des Schmelzleiters also nicht mehr auf den axialen Abstand beschränkt ist, so daß der axiale Abstand zwischen den Windungen des Schmelzleiters verringert und somit der Wickelkörper insgesamt in Axialrichtung gegenüber herkömmlichen Ausführungen bei einer vorgegebenen Mindestlänge des Schmelzleiters verkleinert werden kann. Umgekehrt kann bei gleichbleibender Länge des Wickelkörpers die Länge des Schmelzleiters entsprechend zunehmen. Durch die Nut werden also benachbarte Windungen des Schmelzleiters besser gegeneinander isoliert, wodurch die Steigung und somit der Abstand der Windungen zueinander vermindert werden kann. Die Verkürzung des Wickelkörpers hat den weiteren Vorteil, daß sich auch das Gewicht des Wickelkörpers verringert. Dies ist insbesondere bei einer Verwendung des Wickelkörpers in einer Stecksicherung günstig, wie beispielsweise in der eingangs genannten Stecksicherung, da dadurch geringere Kräfte in den Steckverbindern auftreten.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der Wickelkörper mehrere Nuten in mehrgängiger Ausführung auf, in denen jeweils ein Schmelzleiter angeordnet werden kann, Auf einfache Weise wird dadurch erreicht, daß mehrere Schmelzleiter in einem Wickelkörper angeordnet werden können. Insbesondere bei Schmelzsicherungen, in denen mehrere Schmelzleiter erforderlich sind, kann dadurch die Zahl der Wickelkörper insgesamt verringert werden.

Um den Abstand zwischen den Schmelzleitern möglichst groß zu halten, ist es zweckmäßig, daß im Falle einer mehrgängigen Nutenanordnung mindestens ein Nutengang einen von den Radien der anderen Nutengänge abweichenden Radius aufweist. Dadurch sind benachbarte Schmelzleiter zusätzlich radial voneinander beabstandet, wodurch eine zusätzliche Sicherheit gegen ein Durchschlagen des Lichtbogens gegeben ist. Dafür ist es auch zweckmäßig, wenn im Falle einer mehrgängigen Nutenanordnung die Nutensteigung so gewählt ist, daß sich Steigungen ergeben, die größer oder gleich dem rechnerischen Ergebnis aus Nutenzahl mal der Teilung sind.

Grundsätzlich kann der Wickelkörper mehrteilig aufgebaut sein. Um jedoch eine einfache Herstellung zu gewährleisten, ist es günstig, wenn der Wickelkörper einstückig ausgebildet ist.

Eine exakte vorbestimmte Anordnung des Schmelzleiters in der Nut wird insbesondere dadurch erreicht, daß die Breite der Nut der Breite des Schmelzleiters und/oder daß die Auflagefläche der Form des Schmelzleiters angepaßt ist.

Die Sicherheit gegen ein Durchschlagen des Lichtbogens beim Abschalten durch Schmelzen des Schmelzleiters ist insbesondere dadurch gewährleistet, daß die Tiefe der Nut größer ist als die Dicke des in der Nut angeordneten Schmelzleiters. Vorzugsweise entspricht dabei die Tiefe der Nut einem Vielfachen ihrer Breite. Für die Sicherheit gegen ein Überschlagen des Lichtbogens beim Abschalten durch den Schmelzleiter ist es auf der einen Seite günstig, daß die Nut so tief wie möglich in den Wickelkörper eingeformt bzw. eingearbeitet ist. Je tiefer die Nut nämlich ausgebildet ist, desto größer ist der Abstand zur Verhinderung des Überschlagens des Lichtbogens zwischen benachbarten Windungen eines Schmelzleiters bzw. benachbarter Windungen zweier Schmelzleiter. Auf der anderen Seite kann die Nut aus Festigkeitsgründen des Wickelkörpers nur eine bestimmte Tiefe aufweisen, und die Länge des Wickelkörpers würde wieder zunehmen, wenn pro Windung nur eine geringe Länge des Schmelzleiters an dem Wickelkörper untergebracht wird.

Als zweckmäßig erweist es sich, wenn der Wickelkörper aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff, insbesondere Oxidkeramik, besteht. Der aus Oxidkeramik bestehende Wickelkörper ist dadurch gegen thermische Einflüsse, die beispielsweise beim Abschalten durch den Lichtbogen oder durch die durch die Schmelzleiter fließenden Ströme entstehen, besonders beständig.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Nutgrund radiale Vorsprünge auf, auf denen der Schmelzleiter aufliegen kann. Dadurch wird erreicht, daß der Schmelzleiter lediglich an den radialen Vorsprüngen aufliegt und der Zwischenraum zwischen den radialen Vorsprüngen einerseits sowie dem Nutgrund und dem Schmelzleiter andererseits mit Löschhilfe, wie Sand, aufgefüllt werden kann, wodurch die beim Abschalten entstehende bzw. die beim Durchströmen der Schmelzleiter auftretende Wärmeenergie auf einfache Weise absorbiert wird. Insbesondere sind die Vorsprünge dabei in regelmäßigen Abständen angebracht. Gemäß einer Ausführungsform sind die Vorsprünge in der axialen Projektion sternförmig angeordnet, wodurch insbesondere die Herstellung erleichtert wird und eine gleichmäßige Belastung des Schmelzleiters beim Einbringen in die Nut erreicht wird.

Weiterhin ist es günstig, daß die Nuten sich zum Nutengrund verjüngen. Dadurch ist nicht nur der Wickelkörper mit den Nuten leichter herstellbar, sondern auch der Schmelzleiter einfacher in die Nut einzubringen. Des weiteren kann vor allem der Sand bei der Ausführung mit den radialen Vorsprüngen leichter eingebracht werden.

Um das Gewicht des Wickelkörpers möglichst gering zu halten, ist dieser gemäß einer Ausführungsform mit mindestens einem axialen Hohlraum versehen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform im Zusammenhang mit der Zeichnung.

Es zeigen:

Fig. 1 Eine Seitenansicht eines Wickelkörpers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wobei das eine Ende des Wickelkörpers geschnitten dargestellt ist;

Fig. 2 eine Vorderansicht der Ausführungsform von Fig. 1; und

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von Fig. 1.

In den Fig. 1-3 ist eine Ausführungsform eines Wickelkörpers 10 dargestellt. Der Wickelkörper 10 ist einstückig ausgeführt und weist eine zylindrische Bohrung 12 auf, die koaxial im Wickelkörper 10 angeordnet ist. Dadurch ist dieser als Hohlprofil ausgebildet. In dem Wickelkörper 10 sind vier gewindeförmig verlaufende Nuten 14, 16, 18 und 20 in viergängiger Ausbildung zur Aufnahme von vier parallel geschalteten, hier nicht dargestellten Schmelzleitern vorgesehen. In der vorliegenden Ausführungsform gemäß den Fig. 1-3 weisen die Nuten 14 bis 20 eine konstante und einander entsprechende Nutentiefe auf. Nach einer hier nicht dargestellten Ausführungsform kann jedoch der Radius der Nuten unterschiedlich ausgeführt sein. Zumindest kann ein Radius einer Nut von den Radien der anderen Nuten abweichen. In einer ebenfalls hier nicht dargestellten Ausführungsform ist die Nutensteigung so gewählt, daß sich Steigungen ergeben, die größer oder gleich dem rechnerischen Ergebnis aus Nutenzahl mal der Teilung sind.

Die Nuten 14 bis 20 verjüngen sich zum Nutengrund 141 bis 201, der radiale Vorsprünge 22 aufweist, auf denen der Schmelzleiter jeweils aufliegen kann. Die Vorsprünge 22 sind in regelmäßigen Abständen angeordnet, wobei sie in der axialen Projektion eine sternförmige Anordnung und Ausbildung aufweisen (Fig. 2 und Fig. 3).

Wie deutlich der Fig. 1 zu entnehmen ist, entspricht die Tiefe der Nut 14 bis 20 einem Vielfachen ihrer Breite. Vor allem ist die Tiefe der Nut 14 bis 20 größer als die radiale Erstreckung des in der Nut 14 bis 20 angeordneten, hier jedoch nicht dargestellten Schmelzleiters. Dabei ist die Breite der Nut 14 bis 20 der Breite des Schmelzleiters an der Auflagefläche und die Auflagefläche der Form des Schmelzleiters angepaßt.

Der Wickelkörper 10 besteht aus einer Oxidkeramik, wodurch dieser gegen thermische Einwirkungen beständig ist.

Eine typische Ausführungsform eines Wickelkörpers 10 in einem bestimmten Leistungsbereich hat eine Länge von 200 mm und einen Außendurchmesser von 48 mm. Die radialen Vorsprünge 22 sind in den Nuten 14 bis 20 in einem Winkel von jeweils 60° zur Längsachse des Wickelkörpers 10 angeordnet. Die radialen Vorsprünge 22 verjüngen sich radial nach außen unter einem Winkel von 20°. Der äußerste Bereich der Vorsprünge 22 ist verrundet und weist einen Radius von 1 mm auf. Der Übergang der radialen Vorsprünge zum Nutengrund 141 bis 201 ist ebenfalls verrundet mit einem Radius von 1,6 mm. Die Bohrung 12 ist, wie oben bereits erwähnt, koaxial angeordnet und hat einen Durchmesser von 10,5 mm und der Nutengrund 141 bis 201 einen Durchmesser von 24 mm.

Wie der Fig. 1 zu entnehmen ist und wie oben bereits dargelegt wurde, weist der Wickelkörper 10 vier Nuten 14 bis 20 in viergängiger Anordnung auf. Die Breite jeder Nut 14 bis 20 am Nutengrund beträgt 2 mm und beim Scheitel der ringförmigen Erhebung 3 mm. Der axiale Abstand zwischen den Nuten 14 bis 20 beträgt 1 mm.

Mit dem erfindungsgemäßen Wickelkörper 10 ist es nunmehr ohne weiteres möglich, mehrere Schmelzleiter in geringem axialen Abstand anzuordnen, da die Nuten 14 bis 20 die Schmelzleiter in der eingangs beschriebenen Art und Weise voneinander isolieren. Der Wickelkörper 10 kann somit kleiner ausgeführt werden, wodurch Material gespart, das Gewicht des Wickelkörpers reduziert und die Schmelzsicherung insgesamt kleiner ausgeführt werden kann. Dies ist insbesondere für die zunehmende Miniaturisierung in Schaltanlagen besonders wichtig.

Der erfindungsgemäße Wickelkörper 10 kann sowohl für Hochspannungs-Hochleistungs-Sicherungen des Typs Vollbereichssicherung als auch des Typs Teilbereichssicherung sowie allgemein für Schmelzleiter aufweisende Schmelzsicherungen verwendet werden.


Anspruch[de]
  1. 1. Wickelkörper (10) für eine Schmelzsicherung mit einem Gehäuse zur Aufnahme von Schmelzleitern und zwei elektrischen Anschlüssen, dadurch gekennzeichnet, daß eine an seinem Umfang gewindeförmig verlaufende Nut vorgesehen ist, in der ein Schmelzleiter angeordnet werden kann.
  2. 2. Wickelkörper nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mehrere Nuten (14 bis 20) in mehrgängiger Ausführung, in denen jeweils mindestens ein Schmelzleiter angeordnet werden kann.
  3. 3. Wickelkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle einer mehrgängigen Nutenanordnung mindestens ein Nutengang (14 bis 20) einen von den Radien der anderen Nutengänge (14 bis 20) abweichenden Radius aufweist.
  4. 4. Wickelkörper nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle einer mehrgängigen Nutenanordnung die Nutensteigung so gewählt ist, daß sich Steigungen ergeben, die größer oder gleich dem rechnerischen Ergebnis aus Nutenanzahl mal der Teilung ist.
  5. 5. Wickelkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine einstückige Ausbildung.
  6. 6. Wickelkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Nut (14 bis 20) der Breite des Schmelzleiters an der Auflagefläche angepaßt ist.
  7. 7. Wickelkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagefläche der Form des Schmelzleiters angepaßt ist.
  8. 8. Wickelkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Nut (14 bis 20) größer ist als die Dicke des in der Nut (14 bis 20) anordbaren Schmelzleiters.
  9. 9. Wickelkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Nut (14 bis 20) einem Vielfachen ihrer Breite entspricht.
  10. 10. Wickelkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff, aus dem der Wickelkörper (10) besteht, ein elektrisch isolierender Werkstoff, insbesondere Oxidkeramik, ist.
  11. 11. Wickelkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Nutgrund (141 bis 201) radiale Vorsprünge (22) aufweist, auf denen der Schmelzleiter aufliegen kann.
  12. 12. Schmelzsicherung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (22) in regelmäßigen Abständen angebracht sind.
  13. 13. Wickelkörper nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (22) in der axialen Projektion sternförmig angeordnet sind.
  14. 14. Wickelkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (14bis 20) sich zum Nutengrund (141 bis 201) verjüngt.
  15. 15. Wickelkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens einen axialen Hohlraum.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com