143784. lajstromszámú szabadalom • Késleltetett olvadóbiztosító

Megjelent: 1957. október hó 15-én. ORSZÁGOS. TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 143.784. SZÁM 21. c. 68-72. OSZTÁLY — Bo—481. ALAPSZÁM Késleltetett olvadóbíxtosító Bors László gépészmérnök, Budapest, B. dr. Keresztes Zsuzsanna vegyész, Budapest és Szél György gépészmérnök, Budapest A bejelentés napja: 1955. augusztus 23. Késleltetettnek nevezik " azokat« az olvadóbiztosítókat, amelyek kisértékű tartós túlterhelésnél lényegileg ugyanannyi idő alatt olvadnak ki, mint az azonos névértékű késleltetés nélküliek, azonban nagyobb értékű, de átmeneti jellegű túlterheléseknél való szükségtelen kiolvadással nem szakítják meg az áramszolgáltatást. E biztosítókat úgy készítik, hogy nagyobb keresztmetszetű olvadószálat alkalmaznak, mint az azonos névleges áramerősségű hirtelen kiolvadásúnál és így a lökésszerű túlterhelések következtében hővé alakult viszonylag kis energia nem elég a viszonylag nagy tömegű szál kiplvasztásához. Annak érdekében, hogy tartós túlterheléseknél a szál mégis kioívadjon, különféle megoldásokat alkalmaznak. Ezek közül legcélszerűbb a diffúziós elven alapuló meg7 oldás. Ennek lényege az, hogy az olvadószálra olyan rátétfémet helyeznek, amely a kisértékű tartós túlterheléseknél keletkező hő következtében maga már .megolvad, olvadt állapotában a még meg nem olvadt olvadószálba bediffundál és abban oldódik, amikoris azzal az olvadószálénál alacsonyabb hőfokon ..olvadó és roszszabb vezetőképességű szilárd oldatot, ötvözetet alkot. Ez a szilárd fémoldat pedig már a fennálló kisértékű túlterhelés mellett is megolvad, minek következtébe^ a túlterhelt áramkör megszakad. Az olvasztáshoz szükséges energiát a túlterhelt olvadószálon átfolyó áram szolgáltatja, amely .energiaszükséglet annál kevesebb, minél hevenyebb a diffúziós rátétfémnek az olvadószálra vonatkoztatott roncsoló képessége. Így tehát minél agresszívebb rátétfémet alkalmazunk, annál nagyobb lehet az olvadószálnak a keresztmetszete; márpedig ugyanazon névleges áramerősségnél minél nagyobb a keresztmetszet, annál késleltetettebb az olvadóbetét. Ahhoz, hogy egy fém a másikat diffúzió segítségével erősen roncsolja, több alaptulajdonság szükséges. Az első a nagy diffúziósebesség, ami rendszerint annál nagyobb, minél távolabb van a diffundáló és a diffúziót befogadó,, fém egymástól a Mendelejev-féle periódusos rendszerben. A másik feltétel pedig az, hogy a bediffundált fém ne csak elhelyezkedjék a diffúziót befogadó fém kristályszerkezetében, hanem azzal tényleges ötvözetet, szilárd oldatot alkosson. Ez az utóbbi feltétel általában éppen azoknál a féméknél áll fenn, amelyek a Mendeljev-rendszerben egymáshoz közel vannak. így pl. rézbe az ón. jól diffundál, de viszonylag csak kevés képes benne feloldódni, míg a horgany rosszul diffundál, ezzel szemben nagy százalékban oldódhat. » Az eddigi diffúziós rendszerű késleltetett olvadóbiztosítók általában olyan rátétfémekkel készültek, amelyek a két egymásnak ellentmondó alapkövetelmény közötti középutat képviselték, tehát semmiesetre sem jelentették az olvadószál roncsolása és így a ikésleltetettség foka tekintetében az optimumot. Ezüst olvadószálak diffúziós roncsolása céljára, használt színfémek, ill. .ötvözetek legalacsonyabb - olvadáspontja kb. 150 fok C volt, amit elegendőnek is tartottak ahhoz, hogy a molekuláknak megolvadással járó fellazulása a diffúziós folyamatot gyakorlati mérvben megindíthassa. ' Diffúziós rendszeren alapuló késleltetett kiolvadású rézolvadószálas betétet kielégítő minőségben előállítani nem tudtak. Ennek oka az volt, hogy az előbb említett, egymásnak ellentmondó két alapkövetelmény kompromisszumszerű kielégítésére alkalmazott, a rezet megfelelően roncsoló fémek olvadáspontja 230° C körül volt. így tehát olyan terheléseknél, amelyeknél a,diffúziós folyamatnak még nem kellett megindulnia és amelyet az olvadóbiztosítónak maradó változás nélkül ki kellett volna bírnia, a magas hőmérséklet miatt a rézolvadószál erősen oxidálódott, Az így keletkezett revésedés a védett berendezés megengedett terhelésénél is olyan hevennyé válik és a rézszálkeresztmetszet annyira csökken, hogy az olvadóbetét idővel túlterhelés nélkül is kiolvad. Ezt a folyamatot bár lassítja, de alapvetően nem változtatja meg az sem, ha az olvadószálat a korszerű biztosítóknál használatos szemcsés közeggel, pl. kvarccal vesszük körül, rriert az adott magas hőmérsék-