BESCHREIBUNG Die vorliegende Erfindung betrifft eine NH-Sicherung mit einem einen Schaltraum begrenzenden Hohlkörper, der zumindest eine Öffnungen aufweist, wobei in dem Schaltraum ein in Quarzsand eingebetteter Schmelzleiter angeordnet ist, wobei die Öffnung mit einem Abdeckelement verschlossen ist und wobei an dem Abdeckelement ein zugehöriges, elektrisch leitend mit dem Schmelzleiter verbundenes Kontaktelement angeordnet ist.

Bei NH-Sicherungen, d.h. Niederspannungs-Hochleistungs-Sicherungen, handelt es sich um Schmelzsicherungen, die für Niederspannungsnetze ausgelegt sind. Schmelzsicherungen sind Überstromschutzeinrichtungen, welche, wenn eine durch sie hindurchfließende Stromstärke einen bestimmten Wert über eine bestimmte Zeitspanne hinweg überschreitet, durch das Ab- schmelzen eines Schmelzleiters einen Stromkreis unterbrechen. Bekannte Ausführungsformen von NH-Sicherungen als Hochleistungssicherungen gewährleisten ein zuverlässiges Abschalten von Fehlströmen von bis zu 100 kA, wobei der Nennstrom bis zu 1 ,6 kA betragen kann. NH- Sicherungen kommen insbesondere in öffentlichen Stromnetzen zum Einsatz, beispielsweise in Trafostationen und Hauptverteilungen.

In Abhängigkeit von nationalen Standards kommen NH-Sicherungen, beispielweise in China, auch im Außenbereich von öffentlichen Stromnetzen zum Einsatz. Eine Verwendung im Außenbereich heißt außerhalb von Gebäuden und hat zur Folge, dass die Sicherung direkt an der freien Luft angeordnet und ungeschützt den Witterungsverhältnissen ausgesetzt ist. Solche bekannte NH-Sicherungen für den Außenbereich bestehen im Wesentlichen lediglich aus einem freien, d.h. direkt den Umwelteinflüssen ausgesetzten, Schmelzleiter.

Der Schmelzleiter einer derartigen NH-Sicherung für den Außenbereich bestehen üblicherweise aus Kupfer oder einer Zinklegierung. Fließt eine vorbestimmte Stromstärke über einen ausrei- chenden Zeitraum hinweg durch die Sicherung bzw. den Schmelzleiter, so schmilzt dieser infolge der aus dem Stromfluss resultierenden Wärmeentwicklung ab und unterbricht den Stromkreis, d.h. die Sicherung schaltet. Bei einer aus einem freien Schmelzleiter bestehenden NH-Sicherung, welche im Außenbereich angeordnet ist, erweisen sich allerdings insbesondere die Witterungseinflüsse als problematisch. So kann es beispielsweise zu Korrosionseffekten an dem Schmelzleiter kommen. Durch einen solchen korrodierten Schmelzleiter kann aber keine stabile Schaltcharakteristik sichergestellt werden. Darüber hinaus weist eine solche NH-Sicherung mit freiem Schmelzleiter eine ungenügende Strombegrenzung auf. Beim Abschmelzen des Schmelzleiters verdampft in Abhängigkeit von der Größe des abzuschaltenden Stroms ein Teil des Schmelzleiters, wodurch ein Plasma entsteht, über welches ein Stromfluss in Form eines Lichtbogens erfolgen kann. In Folge eines solchen Lichtbogens kann es beim Schalten der Sicherung zu einem zeitweiligen Fortbestehen des Stromflusses durch die Sicherung kommen. Die Erzeugung eines Lichtbogens wird darüber hinaus von der Zusammensetzung bzw. dem Zustand des den Schmelzleiter umgebenden Mediums beeinflusst. So wird bei einem an der freien Luft angeordneten Schmelzleiter beispielsweise durch eine hohe Luftfeuchtigkeit die Leitfähigkeit der umgebenden Luft erhöht und dadurch die nachteilige Erzeugung eines Lichtbogens begünstigt. Schließlich kann es beim Schalten der Si- cherung und Schmelzen des Schmelzleiters geschmolzenes Leitermaterial von der Sicherung herabtropfen. Bei einer an einem Masten im öffentlichen Raum anordneten NH-Sicherungen, wie es zum Beispiel im chinesischen Stromnetz der Fall ist, birgt dies erhebliche Gesundheitsgefahren für Personen, die sich in der Nähe dieser Einrichtungen aufhalten. Vor diesem Hintergrund ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine NH-Sicherung für den Einsatz im Außenbereich bereitzustellen, welcher eine hohe Sicherheit auch im Schaltfall bietet und außerdem eine starke Strombegrenzung sowie eine stabile und sicher vorhersehbare Schaltcharakteristik gewährleistet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Schaltraum der NH-Sicherung hermetisch abgedichtet ist.

Hermetisch abgedichtet im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet, dass der Schaltraum zumindest gegenüber Umgebungsfeuchtigkeit vollständig abgedichtet ist. Bei einer Sicherung für den Einsatz im Außenbereich, bedeutet dies, dass die Dichtigkeit für Temperaturen von ca. -30°C bis ca. +50°C, bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von ca. 10% bis 100%, einem Winddruck von bis zu 700 Pa und einer Höhe von bis zu 2000 m ü. NN sichergestellt ist.

Das Einbetten des Schmelzleiters in Quarzsand führt dazu, dass beim Abschmelzen des Schmelzleiters auch der Quarzsand zu schmelzen beginnt, wodurch Energie vom Schmelzleiter abgeführt wird. Zudem wirkt der Quarzsand zusätzlich isolierend. Dadurch wird die Erzeugung eines Lichtbogens vermieden und eine starke Strombegrenzung erreicht. Insbesondere wird eine Plasmabildung im Bereich der Stromkreisunterbrechung verhindert, wie sie ca. bei einem freien Schmelzleiter auftreten kann. Die Schaltcharakteristik einer Sicherung ist durch ihren Durchlasset- Wert gekennzeichnet, d.h. den Wert für das Integral des quadrierten Stroms durch die Sicherung über die Zeit. Der I ² t-Wert beschreibt bei Multiplikation mit dem ohmschen Widerstand der Sicherung denjenigen Energiewert, der gerade noch zulässig ist, ohne dass es zu einem Schalten der Sicherung kommt. Dabei hängt die Wärmeleistung, d.h. die Stromwärme am Schmelzleiter, vom Quadrat des Stroms ab und führt innerhalb einer bestimmten Zeit zu einer bestimmten Temperatur. Wird der I ² t-Wert überschritten, so führt der Stromfluss zu einer das Schalten der Sicherung bewirkenden Temperatur. Genauer gesagt wird die resultierende Temperatur so hoch, dass es zu einem Abschmelzen des Schmelzleiters kommt und der Stromfluss durch die Sicherung unterbrochen wird. Diese Grenzwärmeleistung kann durch Aufbringen eines Lots auf den Schmelzleiter präzise eingestellt werden. So weist ein Schmelzleiter aus Kupfer beispielsweise eine Schmelztemperatur von 1083°C auf. Durch Aufbringen eines Lots kann die Schmelztemperatur auf bis zu ca. 170°C abgesenkt werden. Dabei schmilzt im Falle einer ausreichenden Wärmeleistung zunächst das Lot und diffundiert in den Kupferschmelzleiter, wobei sich eine flüssige Legierung bildet, die zu einer Unterbrechung des Schmelzleiters durch dessen Abschmelzen bei einer Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur des reinen Schmelzleiters führt.

Eine Anordnung des Schmelzleiters im Quarzsand erfolgt vorteilhafterweise innerhalb eines Hohlkörpers, welcher einen Schaltraum begrenzt und darin den Sand mit dem eingebetteten Schmelzleiter hält. Hierbei besteht allerdings die Gefahr, dass aufgrund der Wärmeentwicklung beim Schalten der Sicherung eine Druckerhöhung in dem Hohlkörper verursacht wird, welche zu einer Beschädigung der Sicherung bis hin zu einer Explosion führen kann. Insbesondere angesichts der beim Schalten entstehenden flüssigen Schmelzprodukte mit sehr hohen Temperaturen, birgt dies eine erhebliche Verletzungsgefahr für Personen in der Umgebung. Dies gilt umso mehr, wenn diese Sicherungen im öffentlichen Raum angeordnet sind. Darüber hinaus besteht bei einer Explosion auch die Gefahr weiterer Sachbeschädigungen an dem Stromnetz sowie Gegenständen in der näheren Umgebung. Bei dem den Schaltraum begrenzenden Hohlkörper handelt es sich zweckmäßigerweise um einen länglichen gestreckten Quader mit vier Seitenflächen, zwei Längsenden und abgerundeten Längskanten. Dieser Quader ist innen hohl und an den beiden Längsenden offen. Diese beiden Öffnungen sind jeweils mit einem Abdeckelement verschlossen, wobei die Abdeckelemente mittels entsprechender Halteelemente, beispielsweise Schrauben, gehalten werden. Denkbar ist aber auch ein Hohlkörper mit mehr oder weniger als zwei Öffnungen.

Ein hermetisch abgedichteter Schaltraum stellt sicher, dass die Druckentwicklung in dem Hohlkörper vorhersehbar ist, da die Stoffzusammensetzung im Inneren des Hohlkörpers konstant und von der Umgebung unbeeinflusst bleibt. Eine Druckerhöhung, die eine Explosionsgefahr in sich bergen würde, kann somit vermieden werden. Insbesondere kann die Gefahr einer Verdampfung von Feuchtigkeit in dem Hohlkörper gebannt werden. Der Ausschluss von Flüssigkeit aus dem Schaltraum führt darüber hinaus zu einer stabileren Schaltcharakteristik der Sicherung. Gerade in Regionen mit hoher Luftfeuchtigkeit, kann die Umgebungsfeuchtigkeit zu einem veränderten Schaltverhalten führen. Insbesondere kann es zu einer geringeren Strombegrenzung aufgrund einer erhöhten Leitfähigkeit der feuchten Schmelzleiterumgebung kommen. Eine hermetische Abdichtung kann diesen Problemen vorbeugen, in- dem sie eine genau definierte und konstante Stoffzusammensetzung im Inneren des Hohlkörpers sicherstellt.

Der in dem abgedichteten Hohlkörper angeordnete Schmelzleiter hat beispielsweise die Form eines Bandes, d.h. eines länglichen, flachen, flächig ausgestalteten Leiters. Dieses Leiterband weist eine Mehrzahl von Ausnehmungen auf, so dass es zumindest abschnittsweise eine Gitterstruktur bestehend aus einer Mehrzahl von schmalen Brückenstegen aufweist.

Die Kontaktierung der NH-Sicherung erfolgt zweckmäßigerweise über zwei Kontaktelemente, zwischen denen der Schmelzleiter angeordnet ist. Diese Kontaktelemente sind beispielsweise in Form von Kontaktmessern ausgestaltet. Die Kontaktmesser haben eine flache länglich gestreckte Quaderform. Vorteilhafterweise weisen die Kontaktmesser jeweils eine Ausnehmung in Form eines Langlochs auf. Hierbei können beide Langlöcher in Längsrichtung der Sicherung ausgerichtet sein. Dies hat den Vorteil einer hohen Flexibilität bei der Verwendung der Sicherungen. Die Kontaktmesser werden durch Aufnahme von Anschlusselementen in den Langlöchern in ei- nen Stromkreis eingesetzt. Mit Langlöchern in Längsrichtung können einheitlich ausgestaltete NH-Sicherungen für Einrichtungen mit unterschiedlichen Abständen zwischen den entsprechenden Anschlusselementen verwendet werden. Alternativerweise kann ein erstes Langloch in Längsrichtung der Sicherung und ein zweites Langloch in Querrichtung dazu ausgerichtet sein. Dies hat den Vorteil einer einfachen Handhabung bei der Montage der Sicherung. So kann das in Längsrichtung ausgerichtete Langloch über ein erstes Anschlusselement geschoben und sodann die Sicherung mittels einer Drehbewegung mit einem zweiten Anschlusselement verbunden werden, indem das in Querrichtung angeordnete Langloch auf dieses zweite Anschlusselement geschwenkt wird. Hierbei ermöglicht das erste in Längsrichtung ausgerichtete Langloch ebenfalls in beschränktem Umfang eine Anpassung der Sicherung an unterschiedliche Abstände zwischen den beiden Anschlusselementen. Darüber hinaus sind die Ecken der Kontaktmesser sowie der Langlöcher zweckmäßigerweise abgerundet, um scharfe Kanten und somit eine entsprechende Verletzungsgefahr zu vermeiden. In einer Ausführungsform besteht der Hohlkörper aus einem hermetisch dichten, elektrisch isolierenden Material, insbesondere aus glasierter Keramik, aus Keramik mit einer Epoxidharzbe- schichtung oder aus einem Kunststoff, vorzugsweise aus einem Duroplast oder Thermoplast. Des Weiteren kann es von Vorteil sein, wenn der Hohlkörper zumindest an seiner Außenseite hydrophob ausgebildet ist. Die hydrophobe Ausbildung kann entweder durch die Wahl des Hohlkörpermaterials oder durch eine entsprechende Beschichtung der Außenseite des Hohlkörpers erfolgen. Dabei wird unter einer hydrophoben Ausbildung verstanden, dass ein auf die Außenseite des Hohlkörpers aufgebrachter Wassertropfen einen Kontaktwinkel von mehr als 90° und vor- zugsweise von mehr als 120° aufweist. Durch diese Maßnahme wird die Ausbildung einer Oberflächenverschmutzung vermieden und die Kriechwegbildung des Stromes, z.B. nach dem Auslösen des Schmelzleiters, über die Oberfläche des Hohlkörpers ausgeschlossen.

Damit die Sicherung im Falle eines Schaltens den Stromfluss wirksam begrenzen kann, ist der Hohlkörper vorteilhafterweise elektrisch isolierend ausgestaltet. Andernfalls bestünde die Gefahr einer Stromleitung über den Hohlkörper trotz geschmolzenem Schmelzleiters. Für eine elektrische Isolierung ist ein Hohlkörper aus Keramik zweckmäßig. Allerdings kann bei Verwendung einer unbehandelten Keramik aufgrund ihrer Porosität keine hermetische Abdichtung des Schaltraums erzielt werden. Zu diesem Zweck bietet sich eine Anfertigung des Hohlkörpers aus einer glasierten Keramik an. Durch eine Glasur der äußeren Oberfläche des Hohlkörpers wird die Keramik hermetisch im Sinne der vorliegenden Erfindung abgedichtet. Ebenso ist aber auch eine Herstellung des Hohlkörpers aus anderen elektrisch isolierenden und dichten Materialien denkbar. Um eine erfindungsgemäße Abdichtung des Schaltraums zu erzielen bietet sich neben einer glasierten Keramik auch eine Keramik mit einer Epoxidharzbeschichtung an. Ebenso denkbar ist ein Hohlkörper aus Kunststoff, insbesondere Duroplast oder Thermoplast, welche ebenfalls hermetisch dicht im Sinne der vorliegenden Erfindung sind. In einer Ausführungsform weist der Hohlkörper zwei Öffnungen auf, wobei die beiden Öffnungen jeweils mit einem Abdeckelement verschlossen sind und wobei an den Abdeckelementen jeweils ein zugehöriges, elektrisch leitend mit dem Schmelzleiter verbundenes Kontaktelement angeordnet ist. Zweckmäßigerweise umfasst der Hohlkörper zwei Öffnungen, welche vorteilhafterweise an gegenüberliegenden Enden des Hohlkörpers angeordnet und jeweils mit einem Abdeckelement verschlossen sind. Dabei erfolgt über eine erste Öffnung eine Stromzufuhr zum Schmelzleiter mittels eines ersten Kontaktelements, welches an einem ersten zugehörigen Abdeckelement an- geordnet und elektrisch leitend mit einem ersten Ende des Schmelzleiters verbundenen ist. Über eine zweite Öffnung wird der Strom von dem Schmelzleiter wieder abgeführt mittels eines zweiten Kontaktelements, das an einem zweiten zugehörigen Abdeckelement angeordnet und elektrisch leitend mit einem zweiten Ende des Schmelzleiters verbunden ist.

In einer Ausführungsform verschließen die Abdeckelemente jeweils eine Öffnung des Hohlkörpers mittels eines Abdichtelements, insbesondere mittels einer Gummidichtung, vorzugsweise einer Silikondichtung, hermetisch dicht. Die Öffnungen des Hohlkörpers sind mit Abdeckelementen verschlossen. Um eine vollständige hermetische Abdichtung des Schaltraums, d.h. des Innenraums des Hohlkörpers, sicherzustellen, sind auch diese Verschlussbereiche entsprechend hermetisch abzudichten. Hierbei bieten sich Silikondichtungen an. Ein Abdichtelement aus Silikon kann sehr dünn ausgestaltet werden, was eine kompakte Bauweise der Sicherung begünstigt. Darüber hinaus bietet es eine zuverlässige und langlebige Abdichtwirkung. Insbesondere ist Silikon aufgrund seiner Elastizität in der Lage, sich Materialausdehnung in Folge von Temperaturschwankungen anzupassen. Gerade bei der Verwendung der Sicherung im Außenbereich ist eine solche Beständigkeit gegenüber Temperaturschwankungen eine Grundvoraussetzung für die Gewährleistung einer ausreichenden Abdichtwirkung.

Neben einer Silikondichtung ist aber auch allgemein eine Gummidichtung als eine effektive und dauerhafte Abdichtungsmöglichkeit für die Öffnungen des Hohlkörpers denkbar, die zudem resistent gegenüber Temperaturschwankungen ist. In einer Ausführungsform bestehen die Abdeckelemente und/oder Kontaktelemente jeweils aus einem hermetisch dichten und vorzugsweise elektrisch leitfähigen Material, insbesondere aus Kupfer.

Aufgrund seiner guten Leitfähigkeit bietet sich Kupfer für die Ausgestaltung elektrisch leitender Elemente der Sicherung an. Darüber hinaus bietet es den Vorteil, selbst hermetisch dicht im Sinne der vorliegenden Erfindung zu sein. Die Abdeckelemente könnten grundsätzlich auch nichtleitend ausgestaltet sein. Allerdings ist für eine möglichst einfache und effektive Abdichtung eine einstückige Ausgestaltung von Abdeckelement und Kontaktelement zweckmäßig. Bei einer solchen einstückigen Ausgestaltung bestehen Abdeckelement und Kontaktelement aus demselben Material. Um eine Kontaktierung der Sicherung über elektrisch leitfähige Kontaktelemente zu ermöglichen, ist in diesem Fall somit auch das Abdeckelement elektrisch leitend. Ebenso ist aber auch eine Herstellung der Kontaktelement und/oder Abdeckelemente aus anderen aus dem Stand der Technik bekannten elektrisch leitenden Materialien für Sicherungen denkbar. In einer Ausführungsform sind die Abdeckelemente jeweils einstückig mit dem zugehörigen Kontaktelement ausgebildet. Durch eine solche einstückige Ausgestaltung von Abdeck- und Kontaktelementen kann die Dichtigkeit des Schaltraums in vorteilhafter Weise verbessert werden. Damit Strom durch die Sicherung fließt, sind die Kontaktelemente mit dem Schmelzleiter elektrisch leitend verbunden. Im Stand der Technik sind entsprechende als Kontaktmesser ausgestaltete Kontaktelemente in Öffnungen der Abdeckelemente angeordnet. Solche zusätzlichen Öffnungen bzw. mechanischen Kontaktstellen erschweren allerdings die Abdichtung des Schaltraums der NH-Sicherung. Dem kann mittels einer einstückigen Ausgestaltung effektiv entgegengewirkt werden. Zweckmäßigerweise sind die Kontakt- und Abdeckelemente dabei aus demselben elektrisch leitenden und hermetisch dichten Material, wie beispielsweise Kupfer, hergestellt. In einer Ausführungsform ist außerhalb des Hohlkörpers eine schmelzleiterlose Meldeeinrichtung angeordnet, welche so eingerichtet ist, dass sie im Betrieb der Sicherung anzeigt, ob die Sicherung geschaltet hat.

Meldeeinrichtungen für NH-Sicherungen sind aus dem Stand der Technik bekannt in Form von Kennmeldern, die als Schaltzustandsanzeigen dienen. Herbei unterscheidet man zwischen Top- Kennmelder, Mitten-Kennmelder und Kombi-Kennmelder. Diese Kennmelder bestehen jeweils aus einem farbigen Metallelement. Im Falle eines Top-Kennmelders ist dies ein oben bzw. stirnseitig an der Sicherung angeordneter federnd vorgespannter Kennmelder. Dieser Kennmelder wird durch einen Hilfsschmelzleiter in einer federnd vorgespannten Position gehalten. Nach Ab- schmelzen des Schmelzleiters wird der Strom durch den als Haltedraht dienenden Hilfsschmelzleiter geleitet. Infolgedessen schmilzt auch der Hilfsschmelzleiter des Kennmelders, woraufhin der Kennmelder nach oben bzw. stirnseitig hervorspringt. Ist der Kennmelder also zu sehen, so bedeutet dies, die Sicherung hat geschaltet. Im Falle eines Mitten-Kennmelders ist eine weitere Öffnung mittig in einer Seitenwand des Hohlkörpers angeordnet. In dieser Öffnung ist ein farbiges Kennmelderplättchen angeordnet, welches von einem als Haltedraht dienenden Hilfsschmelzleiter gehalten wird. Schmilzt dieser Hilfsschmelzleiter, so wird der Kennmelder nicht mehr gehalten und fällt aus der Öffnung heraus. Ist der Kennmelder also nicht mehr zu sehen, bzw. nicht mehr an seiner ursprünglichen Position in der Öffnung des Hohlkörpers angeordnet, so bedeutet dies, die Sicherung hat geschaltet. Im Falle eines Kombi-Kennmelders ist der Kennmelder länglich gestreckt ausgestaltet und weist zwei Enden auf. Ein erstes Ende ist oben bzw. stirnseitig an der Sicherung angeordnet und wird von einem Hilfsschmelzleiter in Form eines Haltedrahts federnd vorgespannt gehalten. Das zweite Ende ist hinter einer Öffnung in einem seitlich angeordneten Nebenraum des Hohlkörpers positioniert. Dieser Nebenraum ist durch eine Trennwand vom Schaltraum der Sicherung getrennt. Schmilzt nun der Hilfsschmelzleiter beim Schalten der Sicherung durch, so springt das erste Ende des Kennmelders oben bzw. stirnseitig hervor, während das zweite Ende des Kennmelders von seiner Position hinter der seitlichen Öffnung weggezogen wird. Ist also oben bzw. stirnseitig das erste Ende des Kennmelders zu sehen, während das zwei- te Ende des Kennmelders nicht mehr durch die seitliche Öffnung zu erkennen ist, so bedeutet dies, die Sicherung hat geschaltet.

Top- und Kombi-Kennmelder haben den Nachteil, dass der Hilfsschmelzleiter durch eine Öffnung aus dem Schaltraum heraus zum federnd vorgespannten Kennelement geführt wird. Hierbei muss der Hilfsschmelzleiter in der Öffnung beweglich bleiben, so dass er beim Abschmelzen nachgeben und die Feder sich entspannen kann. Eine solche Öffnung des Hohlkörpers kann aber kaum hermetisch abgedichtet werden, wenn zugleich eine bewegliche Lagerung des Hilfs- schmelzleiters in dieser Öffnung erhalten bleiben soll. Zudem erhöht eine zusätzliche Öffnung die Störanfälligkeit der Abdichtung. Ein Mitten-Kennmelder benötigt eine zusätzliche Öffnung, hinter welcher das farbige Kennmelderplättchen von außen sichtbar angeordnet ist. Bei Vorliegen eines Kennmelders mit Hilfsschmelzleiter weist der Schaltraum der Sicherung im Vergleich zum Schaltraum einer kennmelderlosen NH-Sicherung also im Allgemeinen zumindest eine weitere Öffnung auf. Zusätzliche Öffnungen erschweren aber eine Abdichtung des Schaltraums. Insbesondere erhöht sich dadurch die Gefahr, dass mit der Zeit infolge starker Witterungseinwirkungen die Dichtigkeit des Schaltraums abnimmt.

Bei einer Meldeeinrichtung mit Hilfsschmelzleiter ist dieser Hilfsschmelzleiter zudem zweckmäßigerweise ebenfalls in Ouarzsand anzuordnen, um eine starke Strombegrenzung der Sicherung sicherzustellen. Somit ist auch ein solcher Hilfsschmelzleiter in einem Schaltraum anzuordnen. Davon unabhängig gewährleistet eine Anordnung des Hilfsschmelzleiters in einem abgegrenzten Schaltraum eine stabile und sicher vorhersehbare Schaltcharakteristik der Meldeeinrichtung. Zudem wird hierdurch wie im Falle des Hauptschmelzleiters ein Freisetzen bzw. Herabtropfen geschmolzenen Leitermaterials vermieden. Beim Außeneinsatz eines solchen Kennmelders stellt sich allerdings wiederum die Problematik einer Explosionsgefahr im Zuge einer entsprechenden Druckentwicklung in dem Schaltraum des Kennmelders. Im Falle eines Kennmelders gestaltet sich eine hermetische Abdichtung des entsprechenden Schaltraums für den Hilfsschmelzleiter allerdings problematischer und störanfälliger als im Falle eines Schaltraums für einen normalen Schmelzleiter, da der Kennmelder, wie oben erläutert, nach außen sichtbar sein muss. Bei einer Schmelzleiterlosen Meldeeinrichtung wird eine vergleichbare problematische Wärmeentwicklung vermieden. Daher ist es zweckmäßig eine schmelzleiterlose Meldeeinrichtung, beispielsweise in Form eines elektrisch betriebenen visuellen Signalgebers, vorzusehen. In diesem Fall wird der Stromfluss durch die Meldeeinrichtung beim Schalten der Sicherung und Meldens der Meldeeinrichtung nicht wie bei einem Kennmelder mit Hilfsschmelzleiter vollständig unterbrochen. Vielmehr ist bei einer schmelzleiterlosen Meldeeinrichtung in Form eines elektrisch betriebenen visuellen Signalgebers ein Stromfluss vorgesehen, wobei die Sicherung nach dem Schalten allerdings einen sehr hohen Innenwiderstand von ca. 100 kQ aufweist, um eine ausreichend starke Isolation zu gewährleisten.

In einer Ausführungsform ist die Meldeeinrichtung elektrisch leitend mit den Kontaktelementen verbunden. Bei einer schmelzleiterlosen Meldeeinrichtung, welche elektrisch betrieben wird, ist eine Stromversorgung durch eine elektrisch leitende Verbindung mit den Kontaktelementen zweckmäßig. Die Stromversorgung der Meldeeinrichtung erfolgt somit über den Stromkreis, in den die Sicherung eingebaut ist, wobei ein entsprechend hoher Widerstand eine ausreichend starke Strombegrenzung sicherstellt. Zudem erfolgt eine solche leitende Verbindung mit den Kontaktelementen außerhalb des Schaltraums, wobei die Abdichtung des Schaltraums im Gegensatz zu Meldeeinrichtungen mit einem Hilfsschmelzleiter unbeeinflusst bleibt.

In einer Ausführungsform ist an den Abdeckelementen jeweils eine Grifflasche angeordnet und die Meldeeinrichtung ist jeweils über die Grifflaschen elektrisch leitend mit den Kontaktelementen verbunden.

Solche Grifflaschen dienen der Handhabung der NH-Sicherung beim Einsetzen und Herausnehmen. Sie sind an den beiden Längsenden des Hohlkörpers angeordnet und ragen in Querrichtung seitlich über diesen hervor. Eine Kontaktierung der Meldeeinrichtung über die Grifflaschen bietet den Vorteil, dass die Meldeeinrichtung mittels der hervorstehenden Grifflaschen von dem Hohlkörper beabstandet gehalten werden kann. Dadurch wird eine nachteilige Beeinflussung der Meldeeinrichtung in Folge der Wärmeentwicklung der Sicherung beim Schalten vermieden. Zudem erfolgt eine solche leitende Verbindung zwischen den Kontaktelementen und der Meldeeinrichtung über die Grifflaschen außerhalb des Hohlkörpers und somit unabhängig von der Abdich- tung des Schaltraums. Zweckmäßigerweise sind die Grifflaschen jeweils einstückig mit den zugehörigen Kontaktelementen und Abdeckelementen ausgebildet. Zum einen stellt dies eine elektrische Verbindung zwischen Kontaktelement und Grifflasche sicher, zum anderen werden somit negative Beeinflussungen der Schaltraumabdichtung, beispielsweise in Form von zusätzlichen Schraubverbindungen in den Abdeckelementen, vermieden.

In einer Ausführungsform weist die Meldeeinrichtung einen visuellen Signalgeber, insbesondere eine LED, auf. Im Außenbereich verwendete NH-Sicherungen sind, beispielsweise in China, im Allgemeinen an Strommasten in einer Höhe von ca. 3 bis 5 m in einem Winkel von ca. 10-15° relativ zur Lotrichtung verschwenkt angeordnet. Es ist zweckmäßig, sowohl bei Tag als auch bei Nacht, erkennen zu können, ob eine bzw. welche Sicherung geschaltet hat. Hierfür sollte das Meldesignal der Meldeeinrichtung unabhängig von den äußeren Lichtverhältnissen in einem Abstand von bis zu 10-15 m mit einem Sichtbarkeitswinkel von bis zu 60° gut wahrnehmbar und die Signalquelle klar identifizierbar sein. Zu diesem Zweck empfiehlt sich ein visueller Signalgeber, insbesondere eine LED. Eine entsprechend leistungsstarke herkömmliche LED ist auch bei geringem bzw. keinem Umgebungslicht in einem Abstand von 10-15 Metern gut sichtbar und lässt sich in einfacher Wei- se in eine elektrisch betriebene, schmelzleiterlose Meldeeinrichtung integrieren. In Kombination mit einem ausreichend hohen Widerstand wird zudem eine ausreichende Isolation gewährleitet.

In einer Ausführungsform ist die Meldeeinrichtung vom Hohlkörper beabstandet angeordnet. Durch die Beabstandung der Meldeeinrichtung vom Hohlkörper wird eine Beeinflussung der Meldeeinrichtung durch die Wärmeentwicklung beim Schalten der Sicherung minimiert. Zum Zweck einer solchen Beabstandung bietet sich insbesondere eine elektrisch leitende Kontaktierung der Meldeeinrichtung über die Grifflaschen an. Hierbei dienen die Grifflaschen als Abstandshalter zwischen Meldeeinrichtung und Hohlkörper. Insbesondere kann bei einer elektrisch betriebenen, schmelzleiterlosen Meldeeinrichtung deren Elektronik vor der Wärmeabstrahlung des Schmelzleiters geschützt werden.

In einer Ausführungsform ist zwischen der Meldeeinrichtung und dem Hohlkörper ein Isolierelement angeordnet zum thermischen Isolieren der Meldeeinrichtung von dem Hohlkörper.

Um eine Wärmeübertragung vom Schaltraum des Hohlkörpers auf die Meldeeinrichtung besonders effektiv zu unterbinden, ist ein zwischen dem Hohlkörper und der Meldeeinrichtung angeordnetes thermisches Isolierelement zweckmäßig. Durch dieses wird der Isoliereffekt im Vergleich zu einer einfachen Beabstandung der Meldeeinrichtung ohne Isolierelement, bei der die Isolierung lediglich aus der Luft zwischen Meldeeinrichtung und Hohlkörper besteht, zusätzlich erhöht. Insbesondere ist die Isolierung in diesem Falle von den Umgebungseinflüssen weitgehend unabhängig.

In einer Ausführungsform weist die elektrisch leitende Verbindung zwischen der Meldeeinrichtung und den Kontaktelementen eine möglichst geringe thermische Leitfähigkeit auf, so dass die Meldeeinrichtung weitestgehend thermisch entkoppelt ist. In Folge der elektrisch leitenden Kontaktierung der Meldeeinrichtung mit Kontaktelementen der NH-Sicherung wird zwangsläufig eine thermisch leitende Verbindung zwischen dem Schmelzleiter der Sicherung und der Meldeeinrichtung hergestellt. Um eine Wärmeübertragung über diese elektrische Kontaktierung zu minimieren, ist es zweckmäßig, die Kontaktierung durch möglichst dünne Verbindungselemente mit einer geringen thermischen Leitfähigkeit zu realisieren. Somit kann eine möglichst weitgehende thermische Entkopplung der Meldeeinrichtung erreicht werden. Eine thermische Entkopplung im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet dabei, dass die Meldeeinrichtung soweit thermisch von der NH-Sicherung entkoppelt ist, dass ihre Funktion von der Temperatur des Schmelzleiters im üblichen Arbeitsbereich der Sicherung unbeeinflusst bleibt. Beim Schalten der Sicherung kann es zu Temperaturen von ca. 200-250°C und mehr kommen. Die Meldeeinrichtung wird als weitestgehend thermisch entkoppelt im Sinne der vorliegenden Erfindung betrachtet, wenn sie gegenüber der Wärmeentwicklung des Schmelzleiters so gut isoliert ist, dass sich ihre Elektronik auf höchstens ca. 85°C erwärmt. Bei der Verwendung einer LED sollte die Isolation die maximale Erwärmung der LED auf ca. 70°C begrenzen, um eine volle Funktionsfähigkeit der LED sicherzustellen.

Eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen NH-Sicherung mit einer Meldeeinrichtung, welche einen elektrisch betriebenen visuellen Signalgeber umfasst, wird gemäß einem Verfahren betrieben, welches zumindest die folgenden Schritte aufweist: Leiten eines Stroms über den Schmelzleiter zwischen zwei Kontaktelementen, Unterbrechung der Stromleitung zwischen den beiden Kontaktelementen durch Abschmelzen des Schmelzleiters bei Überschreiten einer vorbestimmten Stromstärke über einen vorbestimmte Zeitdauer hinweg, wobei das Verfahren ferner die Schritte aufweist: Umleiten des Stroms zu der Meldeeinrichtung und Anzeigen eines Schaltens der Sicherung mittels eines visuellen Signal, welches durch einen beständigen Fluss des umge- leiteten Stroms durch den visuellen Signalgeber erzeugt wird.

Insbesondere kommt dieses Verfahren zweckmäßigerweise bei einer NH-Sicherung mit einem einen Schaltraum begrenzenden Hohlkörper zur Anwendung, welcher zwei Öffnungen aufweist, wobei in dem Schaltraum ein in Quarzsand eingebetteter Schmelzleiter angeordnet ist, wobei die Öffnungen jeweils mit einem Abdeckelement verschlossen sind, wobei an den Abdeckelementen jeweils ein zugehöriges, elektrisch leitend mit dem Schmelzleiter verbundenes Kontaktelement angeordnet ist, wobei der Schaltraum hermetisch abgedichtet ist und wobei an den Abdeckelementen jeweils eine Grifflasche angeordnet ist und eine Meldeeinrichtung mit einem visuellen Signalgeber zum Anzeigen eines Schaltens der Sicherung jeweils über die Grifflaschen elektrisch leitend mit den Kontaktelementen verbunden ist. Selbstverständlich kann die Meldeeinrichtung auch über Befestigungsschrauben, die beispielsweise die Abdeckelemente mit dem Hohlkörper verbinden, verbunden sein. In diesem Fall kann auf die Grifflaschen verzichtet werden.

Zweckmäßigerweise ist eine Meldeeinrichtung über Grifflaschen mit den Kontaktelementen leitend verbunden, wobei der Strom beim Schalten der Sicherung über die Grifflaschen zu der Meldeeinrichtung umgeleitet wird. Im normalen Betriebszustand der Sicherung fließt der Strom hingegen über die Kontaktelemente durch den Schmelzleiter. Schaltet die Sicherung, so wird der Stromfluss durch den Schmelzleiter unterbrochen und der Strom wird zumindest teilweise über die Meldeeinrichtung umgeleitet. Dies führt zu einem beständigen, durch den Innenwiderstand der Meldeeinrichtung stark begrenzten Stromfluss, durch welchen der visuelle Signalgeber betrieben wird. Dieses Verfahren steht im Gegensatz zum Betrieb einer Meldeeinrichtung mit Hilfs- schmelzleiter. Bei Letzterer kommt es nach dem Umleiten des Stroms zu einem Abschmelzen des Hilfsschmelzleiters, wodurch auch der Stromfluss durch die Meldeeinrichtung unterbrochen wird. Zudem werden bei einem Betrieb mit einer schmelzleiterlosen Meldeeinrichtung auch die weiteren, bereits oben erläuterten Nachteile einer Meldeeinrichtung mit Hilfsschmelzleiter vermieden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung dreier Ausführungsformen und der dazugehörigen Figuren deutlich. Es zeigen:

Figur 1 einen schematischen Querschnitt in Längsrichtung durch eine erste erfindungsgemäße NH-Sicherung,

Figur 2 eine erste perspektivische Ansicht einer zweiten erfindungsgemäßen NH-Sicherung,

Figur 3 eine zweite perspektivische Ansicht einer zweiten erfindungsgemäßen NH-Sicherung von schräg oben und

Figur 4 eine Seitenansicht auf die zweite Ausführungsform.

In Figur 1 ist ein schematischer Querschnitt in Längsrichtung durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sicherung 1 zu sehen. Die NH-Sicherung 1 weist einen Hohlkörper 3 mit einem rechteckigen, länglich gestreckten Querschnitt auf, an dessen Stirn- und Rückseite bzw. einer Ober- und Unterseite 20B und 20A jeweils ein Abdeckelement 7A, 7B angeordnet ist. Die beispielweise aus Kupfer bestehenden Abdeckelemente 7A, 7B sind jeweils einstückig mit den Kontaktelementen 8A, 8B und den Grifflaschen 1 1A, 1 1 B ausgestaltet. Die Kontaktelemente 8B, 8A sind in der stirnseitigen bzw. rückseitigen Ebene 20B bzw. 20A des länglichen, quaderförmigen Hohlkörpers 3 angeordnet. Der Hohlkörper 3 besteht aus Keramik mit einer glasierten Oberfläche 19 und weist stirn- bzw. rückseitig jeweils eine Öffnung 4A, 4B auf. Der Innenraum des Hohlkörpers 3 bildet den Schaltraum 2, in dem ein Schmelzleiter 6 in Quarzsand 5 eingebettet angeordnet ist. Der Schmelzleiter 6 weist eine bandförmige, gitterartige Struktur auf und besteht beispielsweise aus Kupfer. Zweckmäßigerweise ist auf dem Schmelzleiter 6 ein Lot zur Herabsetzung der Abschmelztemperatur des Leiters 6 aufgebracht. Die beiden Öffnungen 4A, 4B des Hohlkörpers 3, zwischen denen sich der Schmelzleiter 6 erstreckt, sind mit- tels Dichtringen 9A, 9B aus Silikon abgedichtet.

Auf einer Seite des Hohlkörpers 3 ist von diesem beabstandet eine in einem Kunststoffgehäuse 18 angeordnete LED 12 als elektrisch betriebene Meldeeinrichtung 10 vorgesehen. In dem Kunststoffgehäuse 18 ist neben der LED 12 die Elektronik 16 der Meldeeinrichtung 10 enthalten. Diese Meldeeinrichtung 10 ist mittels elektrisch leitender Verbindungselemente 17A, 17B in Form der Grifflaschen 1 1A, 1 1 B mit den einstückig ausgebildeten Kontakt- und Abdeckelementen 8A, 8B bzw. 7A, 7B verbunden. Wird eine vorbestimmte Stromstärke über eine vorbestimmte Zeitspanne hinweg überschritten, so schmilzt der Schmelzleiter 6 ab, d.h. die Sicherung 1 schaltet, und der Stromfluss zwischen den beiden Kontaktelementen 8A, 8B wird unterbrochen. Der Strom fließt nun über die Meldeeinrichtung 10, wodurch die LED 12 zu leuchten beginnt und damit ein Schalten der Sicherung 1 nach außen anzeigt. Hierbei gewährleitet ein ausreichend hoher Widerstand der Meldeeinrichtung 10 eine starke Strombegrenzung durch die geschaltete Sicherung 1. Durch die Beabstandung der Meldeeinrichtung 10 vom Hohlkörper 3 wird die Wärmeübertragung zwischen schmelzendem Schmelzleiter 6 und der Elektronik 16 minimiert.

Figur 2 zeigt eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform einer hermetisch abgedichteten NH-Sicherung 1. Die Sicherung 1 umfasst einen länglich gestreckten, quaderförmigen Hohlkörpers 3 aus Keramik mit einer glasierten Oberfläche 19. Die stirn- und rückseitig angeordneten, einstückig mit den Abdeckelementen 7A, 7B ausgebildeten Kontaktelemente 8A, 8B weisen je- weils ein Langloch 14A, 14B auf. Die Abdeckelemente 7A, 7B sowie die Kontaktelemente 8A, 8B bestehen dabei beispielsweise aus Kupfer. Ein Erstes der beiden Langlöcher 14A ist in Längsrichtung des Hohlkörpers 3 bzw. der Sicherung 1 angeordnet, ein zweites Langloch 14B in Querrichtung. Die Abdeckelemente 7A, 7B werden mittels Halteelementen 15 an dem Hohlkörper 3 gehalten. In der dargestellten Ausführungsform sind dies jeweils vier in den Ecken der Abde- ckelemente 7A, 7B des Hohlkörpers 3 angeordnete Schrauben. Der Hohlkörper 3 begrenzt den in der Darstellung nicht sichtbaren Schaltraum 2 der Sicherung 1 mit dem in Quarzsand 5 eingebetteten Schmelzleiter 6 und weist abgerundete Längskanten auf. ,

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Die Kontaktelemente 8A, 8B sind in der Ebene einer äußeren Seitenfläche des Hohlkörpers 3 angeordnet. Dabei weisen die Kontaktelemente 8A, 8B eine flache länglich gestreckte Quaderform auf, während die Abdeckelemente 7A, 7B eine quadratische Form mit abgerundeten Ecken besitzen. Zwischen den Abdeckelementen 7A, 7B und dem Hohlkörper 3 sind schmale scheiben- förmige Abdichtelemente 9A, 9B aus Silikon zu erkennen. An den Abdeckelementen 7A, 7B ist mittels Halteelementen 15, beispielhaft dargestellt durch Schrauben, eine Meldeeinrichtung 10 angeordnet. Diese elektrisch betriebene Meldeeinrichtung 10 umfasst ein Kunststoffgehäuse 18 mit der Elektronik 16 (nicht sichtbar) und einem visuellen Signalgeber 12, beispielhaft durch eine LED dargestellt. Das Gehäuse 18 der Meldeeinrichtung 10 wird mittels Verbindungselementen 17A, 17B von dem Hohlkörper 3 beabstandet gehalten. Mittels der elektrisch leitend ausgebildeten Verbindungselementen 17A, 17B wird zudem ein elektrischer Kontakt zwischen der Meldeeinrichtung 10 und den Kontaktelementen 8A, 8B über die Abdeckelemente 7A, 7B hergestellt.

Das eine Abdeckelement 7A weist eine Öffnung auf, welche mittels der Schraube 21 verschlossen werden kann. Durch diese Öffnung kann Sand in den Hohlkörper 3 eingebracht werden. Um den Hohlkörper 3 nach dem Befüllen mit Sand hermetisch abzudichten, ist zwischen Schraube 21 und Hohlkörper 3 eine Dichtung, z.B. eine Kunststoffdichtung oder eine Weichkupferflachdichtung, angeordnet. Des Weiteren weist das Abdeckelement 7A eine Vertiefung 22 auf. Da das Abdeckelement aus einem Blech hergestellt ist, stellt bildet die Vertiefung 22 auf der innenliegenden Seite des Abdeckelementes einen Vorsprung, an dem ein Ende des Schmelzleiters befestigt, z.B. angeschweißt, ist.

Die Figur 3 entspricht im Wesentlichen der Figur 2, wobei hier jedoch die NH-Sicherung 1 um 180° gedreht ist, so dass das Abdeckelement 7B nach vorne weist und das Abdeckelement 7A nach hinten ausgerichtet ist. Das Abdeckelement 7A weist zwei Schmelzleiterschrauben 23 auf. Während ein Ende des im Hohlkörper 3 angeordneten Schmelzleiters 6 an dem Abdeckelement 7B befestigt ist, ist das andere Ende an einem Befestigungsblock befestigt. Die Schmelzleiterschrauben 23 greifen durch das Abdeckelement 7A in den Befestigungsblock ein, um den Befestigungsblock und damit das andere Ende des Schmelzleiters 6 am Abdeckelement 7A zu befestigen.

In Figur 4 ist eine Seitenansicht der zweiten Ausführungsform zu sehen. Deutlich zu erkennen ist, dass die Verbindungselemente 21 A, 21 B, welche für eine Verbindung der Meldeeinrichtung 10 mit den Abdeckelementen 7A, 7b sorgen, nach innen gebogen sind. Die Verbindungselemente sind jeweils an einem Ende mit der Meldeeinrichtung 10 verbunden und hakenförmig ausgebildet. Diese Hakenform wird durch einen sich im Wesentlichen senkrecht von der Meldeeinrichtung in Richtung Hohlkörper erstreckenden Abstandsabschnitt und einen sich senkrecht zu diesem und im Wesentlichen parallel zu den Abdeckelementen erstreckenden Kontaktabschnitt gebildet. Der Kontaktabschnitt weist eine Bohrung auf, deren Innendurchmesser im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Kopfes der Befestigungsschraube 15 entspricht.

Zumindest der Abstandsabschnitt ist derart federnd ausgeführt, dass er den Kontaktabschnitt an die Außenseite des Abdeckelementes presst. Durch diese Maßnahme kann die Meldeeinrichtung bei Bedarf einfach nachträglich auf die NH-Sicherung aufgeclipst werden, in dem die Abstandsabschnitte manuell etwas nach außen gebogen werden und dann die Meldeeinrichtung auf den Hohlkörper aufgesteckt wird, so dass die Köpfe der Schrauben 15 innerhalb der Bohrungen im Kontaktabschnitt zu liegen kommen. Außerdem können an der dem Abdeckelement zugewand- ten Seite der Abstandsabschnitte ein oder mehrere spitzenförmige Vorsprünge angeordnet sein, die eine eventuell auf dem Abdeckelement befindliche Korrosionsschicht punktförmig durchdringen können. Selbst wenn daher korrosionsbedingt die Übergangswiderstände zwischen den Abdeckelementen einerseits und den Abstandsabschnitten andererseits sich jeweils auf beispielsweise 1 kQ anstiegen, wäre bei einem typischen Innenwiderstand einer LED von 1 ΜΩ die Funkti- onsfähigkeit der Meldeeinrichtung nicht gefährdet.

Für Zwecke der ursprünglichen Offenbarung wird darauf hingewiesen, dass sämtliche Merkmale, wie sie sich aus der vorliegenden Beschreibung, den Zeichnungen und den abhängigen Ansprüchen für einen Fachmann erschließen, auch wenn sie konkret nur im Zusammenhang mit be- stimmten weiteren Merkmalen beschrieben wurden, sowohl einzeln als auch in beliebigen Zusammenstellungen mit anderen der hier offenbarten Merkmale oder Merkmalsgruppen kombinierbar sind, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wurde oder technische Gegebenheiten derartige Kombinationen unmöglich oder sinnlos machen. Auf die umfassende, explizite Darstellung sämtlicher denkbarer Merkmalskombinationen und die Betonung der Unabhängigkeit der einzelnen Merkmale voneinander wird hier nur der Kürze und der Lesbarkeit der Beschreibung wegen verzichtet.

Bezugszeichenliste

1 NH-Sicherung

2 Schaltraum

3 Hohlkörper

4A, 4B Öffnungen

5 Quarzsand

6 Schmelzleiter

7A, 7B Abdeckelemente

8A, 8B Kontaktelemente

9A, 9B Abdichtelemente

10 Meldeeinrichtung

1 1A, 1 1 B Griff lasche

12 Signalgeber

14A, 14B Langloch

15 Halteelement

16 Elektronik

17A, 17B Verbindungselemente

18 Gehäuse

19 glasierte Oberfläche

20A Rück- bzw. Unterseite

20B Stirn- bzw. Oberseite

21 Schraube

22 Vertiefung

23 Schmelzleiterschraube

IG Stromstärke