DE10243993B3 - Selbsterholende Strombegrenzungseinrichtung mit Flüssigmetall - Google Patents

Selbsterholende Strombegrenzungseinrichtung mit Flüssigmetall Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine selbsterholende Strombegrenzungseinrichtung mit zwei teilweise mit Flüssigmetall (13) aufgefüllten Kammern (11; 12). Die Kammern (11; 12) sind über eine kanalartige Verbindung (14) verbunden. Die erste Kammer (11) grenzt beidseitig an nach außen führende Elektroden (30). Der aus der kanalartigen Verbindung (14) und der zweiten Kammer (12) gebildete Nebenschluss führt keinen wirksamen Strom. Über dem Flüssigmetall (13) besteht in beiden Kammern (11; 12) kein wesentlicher Druckunterschied. Im Strombegrenzungsfall wird ein erheblicher Teil des Flüssigmetalls (13) von der ersten Kammer (11) in die zweite Kammer (12) verdrängt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine selbsterholende Strombegrenzungseinrichtung mit Flüssigmetall nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Aus der Druckschrift DE 198 53 580 C1 oder DE 100 18 563 A1 ist eine Strombegrenzungseinrichtung bekannt, die Elektroden aus Festmetall zum Anschließen an einen zu schützenden Stromkreis und mehrere mit Flüssigmetall teilweise aufgefüllte, zwischen den Elektroden hintereinander liegende Kammern enthält. Die Kammern werden durch druckfeste Isolierkörper und durch diese gehaltene isolierende Zwischenwände mit Verbindungkanälen gebildet. Im Normalbetrieb besteht über das Flüssigmetall eine durchgehende innere leitende Verbindung zwischen den Elektroden. Im Strombegrenzungsfall wird infolge der hohen Stromdichte schlagartig das Flüssigmetall aus den Verbindungskanälen verdrängt. Damit ist die elektrische Verbindung der Elektroden über das Flüssigmetall unterbrochen, was zur Begrenzung des Kurzschlussstromes führt. Nach Abschaltung oder Beseitigung des Kurzschlusses füllen sich die Verbindungskanäle wieder mit Flüssigmetall, worauf die Strombegrenzungseinrichtung erneut betriebsbereit ist.
  • Aus der Druckschrift SU 1 647 680 A1 ist eine weitere Strombegrenzungseinrichtung bekannt. Druckfeste Isolierkörper bilden ein Isoliergehäuse mit zylindrischer Außenkontur. In dem Isoliergehäuse sind hintereinander liegende Kammern ausgebildet, die im unteren Bereich eine leichtschmelzenden Legierung aufweisen und voneinander durch Isolierende Zwischenwände getrennt sind. Die Kammern werden seitlich von Elektroden aus Festmetall begrenzt, wobei die Elektroden der beiden außenstehenden Kammern nach außen geführt sind und jeweils zwei benachbarte Kammern wechselständig über eine innere Elektrode leitend verbunden sind. Der Strom durch die Strombegrenzungseinrichtung fließt unter Normalbedingungen daher mäanderförmig über die Elektroden und die sich im festen Zustand befindende Legierung. Bei einem Kurzschlussstrom geht die Legierung durch die Wirkung der entstehenden Wärme zunächst in den flüssigen Zustand über und wird darauf unter dem Einfluss der auftretenden elektrodynamischen Kräfte in den oberen Bereich der Kammern geschleudert, wodurch zwischen den Elektroden Lichtbögen entstehen, deren Widerstand den Kurzschlussstrom begrenzt. Nach Abschalten oder Beseitigen des Kurzschlusses fließt die Legierung in die unteren Teilräume zurück und kann nach Ab kühlung der Strombegrenzungseinrichtung wieder erstarren. Die Lichtbögen sind allerdings bezüglich ihrer Wirkung, ihres Begrenzungswiderstandes und ihrer zeitlichen Schwankungen von vielen Zufallseinflüssen abhängig.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Strombegrenzung unter Ausnutzung elektrodynamischer Kräfte hinsichtlich ihres Verhaltens und ihrer Zuverlässigkeit zu verbessern.
  • Ausgehend von einer Strombegrenzungseinrichtung der eingangs genannten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruches gelöst, während den abhängigen Ansprüchen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen sind.
  • Die erfindungsgemäße Strombegrenzungseinrichtung umfasst eine zum Teil mit Flüssigmetall gefüllte erste Kammer, die stirnseitig mit den nach außen führenden Elektroden verbunden ist und als aktive Kammer vom Strom durchflossen wird, und eine zum Teil mit Flüssigmetall gefüllte zweite Kammer, die als passive Kammer nahezu stromlos ist, sowie eine zwischen den beiden Kammern angeordnete kanalartige Verbindung, die vollständig mit Flüssigmetall gefüllt ist. Die kanalartige Verbindung und die zweite Kammer bilden zur ersten Kammer einen Nebenschluss, der einen erheblich höheren Durchgangswiderstand gegenüber der direkten Stromverbindung zwischen den Elektroden und dem Flüssigmetall in der ersten Kammer aufweist und damit gegenüber dem Gesamtstrom nur einen unerheblichen oder keinen Teilstrom führt. Unter Normalstrombedingungen ist der Flüssigkeitspegel in beiden Kammern gleich hoch. In der ersten Kammer wird mit ansteigendem Strom durch die Wechselwirkung mit dem eigenen Magneffeld ein Druck in dem Flüssigmetall aufgebaut, der eine Flüssigkeitsverschiebung über die kanalartige Verbindung in die zweite Kammer bewirkt und damit den Flüssigkeitspegel in der zweiten Kammer auf Kosten des Flüssigkeitspegels in der ersten Kammer anhebt. Wird mit weiter ansteigendem Strom ein kritischer Stromwert überschritten, dann sinkt der Flüssigkeitspegel sprunghaft unter die Eintrittshöhe der kanalartigen Verbindung. Dadurch wird der für den Strom verfügbare Querschnitt des Flüssigmetalls in der ersten Kammer stark verringert, was zu einer erheblichen Erhöhung des elektrischen Durchgangswiderstandes der Strombegrenzungseinrichtung führt. Auf diese Weise wird ein hoher Fehlerstrom auf ein erträgliches Maß begrenzt. Nach Abschalten oder Beseitigen des fehlerhaften Stromes findet durch die Wirkung der Schwerkraft wieder ein Ausgleich zwischen den Flüssig keitspegeln in beiden Kammern statt. Hierbei ist ein Hystereseeffekt zwischen der Kipprichtung vom normalleitenden in den begrenzenden Zustand einerseits und der umgekehrten Kipprichtung anderseits zu beobachten. Die Stromstärken vor und nach dem Kippen vom normalleitenden in den begrenzenden Zustand, die Höhe des Widerstandssprunges und die Breite des Hysteresegebietes werden durch die geometrischen Parameter der Strombegrenzungseinrichtung bestimmt und können damit für den Fachmann in geläufiger Weise an unterschiedliche Erfordernisse angepasst werden. Die Anstiegsgeschwindigkeit des Fehlerstromes bestimmt die Kippgeschwindigkeit in den begrenzenden Zustand. Das statische und das dynamische Verhalten der Strombegrenzungseinrichtung lässt sich außerdem durch die Querschnittsformen der Kammern sowie der geometrischen Ausbildung der kanalartigen Verbindung beeinflussen. Die erfindungsgemäße Strombegrenzungseinrichtung zeigt ein reproduzierbares Verhalten und bewirkt dadurch eine zuverlässige Begrenzung von fehlerhaften Strömen, insbesondere von Kurzschlussströmen.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, die Kammern nach dem Befüllen mit dem Flüssigmetall ausreichend zu evakuieren. Alternativ sind zwischen beiden Kammern Ausgleichskanäle vorgesehen, die allerdings oberhalb des höchsten zu erwartenden Flüssigkeitspegels anzuordnen sind. Beide Weiterbildungen gewährleisten in vorteilhafter Weise im Begrenzungsfall die hochdynamische Umverteilung von Flüssigmetallmassen zwischen den Kammern.
  • Je nach Anwendungsfall kann es von Vorteil sein, dass die Kammern durch parallel oder durch zueinander geneigt verlaufende Längswände seitlich begrenzt werden. Eine Weiterbildung zur Erhöhung des Begrenzungswiderstandes besteht in der bodenseitigen Erhöhung des Bodes zur Mitte der ersten Kammer.
  • Die Strombegrenzungseinrichtung lässt sich mit wenigen Teilen aus einem Innenblock mit Verbindungskanälen, aus seitlichen Schalenkörpern und aus Stirnplatten zusammensetzen. Die Verbindungskanäle können zweckmäßig als Bohrungen, eingelagerte Röhrchen oder Porenkanäle ausgebildet sein. Anderseits können in zweckmäßiger Weise mit entsprechenden Durchbrüchen versehene, aneinander gereihte Isolierscheiben oder ein entsprechend mit Nut und Bohrungen versehener Isolierblock zum Aufbau der Strombegrenzungseinrichtung verwendet werden.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden, anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen
  • 1: eine schematische Darstellung zur Erläuterung des prinzipiellen Aufbaus der erfindungsgemäßen Strombegrenzungseinrichtung;
  • 2: eine Strom-Spannungsdiagramm zur Erläuterung der prinzipiellen Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Strombegrenzungseinrichtung;
  • 3: eine erste Ausführungsform in verschiedenen Schnittdarstellungen;
  • 4: eine zweite Ausführungsform in verschiedenen Schnittdarstellungen;
  • 5: verschiedene Ausführungsformen der Verbindungskanäle aus 4;
  • 6: zwei Varianten einer dritten Ausführungsform in verschiedenen Schnittdarstellungen und Einzelheiten;
  • 7: eine vierte Ausführungsform in verschiedenen Schnittdarstellungen.
  • Nach 1 umfasst die erfindungsgemäße Strombegrenzungseinrichtung zwei voneinander räumlich getrennte, hochkant stehende Kammern 11 und 12, die in Längsrichtung parallel zueinander verlaufen und teilweise mit Flüssigmetall 13 gefüllt sind. Die in 1 linksseitig abgebildete erste Kammer 11 dient als elektromagnetisch aktive Kammer. Sie ist an beiden stirnseitigen Enden mit nach außen führenden Elektroden (in 1 nicht dargestellt) verbunden und wird in Längsrichtung von dem Strom 1 durchflossen. Die in 1 rechtsseitig abgebildete zweite Kammer 12 dient als passive Kammer und hat keine Verbindung zu den Elektroden. Über eine horizontal ausgerichtete kanalartige Verbindung 14 kommunizieren beide Kammern 11, 12 und bilden mit der Verbindung 14 einen H-artigen Trog. Die Verbindung 14 ist gegenüber den Abmessungen der ersten Kammer 11 so bemessen, dass der Nebenschluss über die Verbindung 14 und die zweite Kammer 12 keinen wesentlichen Beitrag für den Gesamtstrom, insbesondere bei einem hochdynamisch ansteigenden Strom infolge eines Kurzschlusses, liefert. Die Verbindung 14 verläuft mit einer vom dem Boden 15 der Kammer 11 ausgehenden Eintrittshöhe h der unteren Füllkante 18. Die Eintrittshöhe h ist deutlich kleiner als der in beiden Kammern 11, 12 bei Normalbetrieb ausgeglichene Füllpegel H des Flüssigmetalls 13, beispielsweise höchstens ein Viertel des Füllpegels H. Im Begrenzungsfall wird ein Teil des Flüssigmetalls 13 aus der ersten Kammer 11 über die Verbindung 14 in die zweite Kammer 12 verdrängt. Im Begrenzungsfall ist das Flüssigmetall 13 in der ersten Kammer 11 auf einen Pegel in der Nähe der Eintrittshöhe h abgesunken und in der zweiten Kammer auf den unterbrochen gezeichneten Höchstpegel Hmax angestiegen.
  • 2 demonstriert die Wirkungsweise der Strombegrenzungseinrichtung anhand der Abhängigkeit der Größe des Stromes 1 von der an den Elektroden anstehenden Spannung U, wobei der dargestellte Diagrammpunkt 20 im Schnittpunkt der beiden Diagrammachsen deutlich oberhalb des Nullpunktes für Strom 1 und Spannung U zu sehen ist. Bis zu dem ersten Kipppunkt 21 besteht zwischen Strom 1 und Spannung U eine nahezu lineare Abhängigkeit, die im wesentlichen durch den Widerstand des in der ersten Kammer 11 fließenden Stromes 1 bestimmt wird. Beim Überschreiten eines kritischen Stromwertes im Kipppunkt 21 wird das Flüssigmetall 13 unter der Druckwirkung des vom Strom 1 selbst erzeugten Magnetfeldes gegen den Schweredruck aus der ersten Kammer 11 in die zweite Kammer 12 verdrängt, bis der Flüssigkeitspegel in der ersten Kammer 11 die Eintrittshöhe h der untere Füllkante 18 der Verbindung 14 erreicht hat. Dieser elektromagnetisch hervorgerufene Verdrängungsvorgang äußert sich in einem sprunghaftem Absinken des Stromes 1 auf den Diagrammpunkt 22 aufgrund des erhöhten Durchlasswiderstandes der Strombegrenzungseinrichtung, der seine Erklärung in dem plötzlich erheblich verminderten Leitungsquerschnitt des in der ersten Kammer 11 verbliebenen Flüssigmetalls 13 findet. In dem vom Diagrammpunkt 22 nach rechts ausgehenden Begrenzungsbetrieb findet demnach nur noch ein geringer Stromanstieg statt. Verringert sich der durch die Strombegrenzungseinrichtung fließende Strom 1, dann wird der Diagrammpunkt 22 nach links unterschritten, wobei der strombegrenzende Zustand zunächst erhalten bleibt. Erst beim Unterschreiten des zweiten Kipppunktes 23 bewirkt der anstehende Schweredruck des in der zweiten Kammer 12 befindlichen Flüssigmetalls 13 ein Zurückschwappen des Flüssigmetalls in die erste Kammer 11, wodurch mit dem Zurückkippen auf den Diagrammpunkt 24 wieder der Normalzustand der Strombegrenzungseinrichtung erreicht ist. Die erfindungsgemäße Strombegrenzungseinrichtung weist also eine deutliche Hysterese auf. Diese Hysterese äußert sich vorteilhaft darin, dass ein zuverlässiger Übergang zwischen dem normalleitenden und dem strombegrenzenden Zustand bzw. umgekehrt stattfindet. Das statische und insbesondere das dynamische Verhalten der Strombegrenzungseinrichtung ist durch die geometrischen Abmessungen der Kammern 11, 12 und der Verbindung 14 sowie durch die Füllhöhe N des Flüssigmetalls beeinflussbar. Die in Richtung des Stromes 1 verlaufenden Längswände der Kammern 11, 12 können parallel verlaufen oder – wie in 1 gezeigt – senkrecht zur Richtung des Stromes 1 voneinander leicht geneigt sein.
  • Eine erste gegenständliche Strombegrenzungseinrichtung 1 wird in 3a im Querschnitt senkrecht zur Stromrichtung und in 3b im Längsschnitt A-A gemäß 3a durch die erste Kammer 11 gezeigt. Die Kammern 11, 12 sowie die kanalartige Verbindung 14 sind vollständig von inneren und äußeren Isolierkörpern 26 und 27 umgeben – mit Ausnahme der sich an die erste Kammer 11 zu beiden Stirnseiten anschließenden Elektroden 30 aus Festmetall, vorzugsweise Kupfer. Es ist selbstverständig, dass die Isolierkörper 26, 27 und die Elektroden 30 in für den Fachmann geläufiger Weise, beispielsweise über einen Kraft- und/oder Formschluss ausübende Mittel wie Spannscheiben und Spannschrauben, zusammengefügt werden, wobei im erforderlichen Falle zwischen den Fügeflächen noch Dichtmittel, beispielsweise Dichtscheiben, anzuordnen sind. Die Kammern 11, 12 sind zum Druckausgleich über Ausgleichskanäle 32 im Deckenbereich nichtleitend verbunden. Die Ausgleichskanäle 32 dürfen im begrenzenden Zustand der Strombegrenzungseinrichtung 1 nicht von dem angestiegenen Flüssigkeitspegel des Flüssigmetalls 14 erreicht werden. Die Strombegrenzungseinrichtung 1 weist als Besonderheit eine unebene Ausbildung des Bodens 16 der ersten Kammer 11 auf. Der Boden 16 verläuft – jeweils ausgehend von den Elektroden – ansteigend, um sich in der Mitte an die Füllkante 18 der Verbindung 14 mit einem verbleibendem Abstand zu nähern. Diese vorteilhafte Ausbildung des Bodens 16 bewirkt eine schärfere Ausprägung des Unterschieds zwischen dem normalleitenden und dem begrenzenden Zustand der Strombegrenzungseinrichtung 1.
  • Eine zweite Strombegrenzungseinrichtung 2 wird in 4a im Querschnitt senkrecht zur Stromrichtung, in 4b im Längsschnitt B-B gemäß 4a und in 4c im Horizontalschnitt C-C in Höhe der kanalartigen Verbindung 14 gemäß 4a gezeigt. Im Inneren der Strombegrenzungseinrichtung 2 befindet sich ein Innenblock 34, an den sich seitlich gegenüberstehend zwei identische Schalenkörper 36 und stirnseitig gegenüberstehend zwei identische Halteplatten 38 anschließen. Innenblock 34, Schalenkörper 36 und Halteplatten 38 bestehen aus isolierendem und druckfestem Material. Die Seitenflächen des Innenblocks 34 und die Schalenkörper 36 bilden die seitlichen, oberen und unteren Begrenzungen der Kammern 11 und 12. Die erste Kammer 11 wird stirnseitig von den Elektroden 30 begrenzt. Die zweite Kammer 12 wird stirnseitig durch die Halteplatten 38 begrenzt, die über die Stirnseiten des Innenblocks 34 greifend bis zu den Elektroden 30 reichen. Die kanalartige Verbindung 14 ist in dem Innenblock 34 in Form von mehreren parallel verlaufenden Verbindungskanälen 40 ausgebildet. Damit ist der elektrische Nebenschluss zur ersten Kammer 11 praktisch ohne Bedeutung für den Gesamtstrom. Oberhalb des Flüssigmetalls 13 besteht in den Kammern 11, 12 ein Vakuum oder zumindest ein ausreichender Unterdruck gegenüber der Außenatmosphäre, sodass keine weiteren Maßnahmen für einen Druckausgleich beim Flüssigkeitstransport durch die Verbindungskanäle 40 erforderlich sind. Die Strombegrenzungseinrichtung 2 kann mit wenigen Teilen realisiert werden, wobei für die Schalenkörper 36, die Halteplatten 38 und die Elektroden 30 jeweils Gleichteile verwendet werden können.
  • 5 zeigt im Detail verschiedene Ausführungsmöglichkeiten für den Innenblock 34 und die Verbindungskanäle 40 für die Strombegrenzungseinrichtung 2 gemäß 4. Nach 5a sind in dem massiven Innenblock 34 im Querschnitt längliche, hochkant stehende Ausformungen 42 ausgebildet, die zweckmäßigerweise beim Formgebungsprozess des Innenblocks 34 entstehen. Nach 5b sind in dem massiven Innenblock 34 Röhrchen 44 eingelagert, die zweckmäßigerweise beim Formgebungsprozess des Innenblocks 34 festgelegt werden. Nach 5c besteht der Innenblock 34 dagegen aus einem porösem Material mit einer hohen Anzahl von Porendurchgängen 46 mit ausreichendem Gesamtquerschnitt zwischen den Kammern 11, 12.
  • Eine dritte Ausführungsform einer Strombegrenzungseinrichtung 3 zeigt diese in 6a im Längsschnitt D-D gemäß 6b entlang der ersten Kammer 11 und im Horizontalschnitt E-E entlang der kanalartigen Verbindung 14 gemäß 6b. In 6c und 6d sind Einzelheiten aus 6a und 6b dargestellt. Erste Isolierscheiben 51 weisen nach 6c H-artige Durchbrüche 53 auf.
  • Bei einer ersten Variante sind zweite Isolierscheiben 52 sind nach 6d mit jeweils einem ersten I-förmigen Durchbruch 54 versehen. Die ersten Isolierscheiben 51 und die zweiten Isolierscheiben 52 haben gleiche Außenmaße und werden gemäß 6a und 6b abwechselnd hintereinander und fluchtend bezüglich ihrer Außenkanten angeordnet. Die nach 6c linksseitigen, ersten Außenschenkel 55 der H-artigen Durchbrüche 53 der ersten Isolierscheiben 51 und die ersten 1-förmigen Durchbrüche 54 der zweiten Isolierscheiben 52 fluchten miteinander und bilden die erste Kammer 11. Die nach 6c rechtsseitigen, zweiten Außenschenkel 56 der H-artigen Durchbrüche 53 bilden durch die benachbarten zweiten Isolierscheiben 52 (im oberen Teil von 6b mit den schwach schraffiert dargestellten Unterbrechungen 59) getrennte Teilstücke der zweiten Kammer 12. In gleicher Weise bilden die Mittelschenkel 57 der H-artigen Durchbrüche 53 mit den benachbarten zweiten Isolierscheiben 52 getrennte Teilstücke der kanalartigen Verbindung 14. Damit besteht praktisch kein Nebenschluss zur ersten Kammer 11.
  • Bei einer zweiten Variante sind dritte Isolierscheiben 50 nach 6d mit jeweils einem ersten 1-förmigen Durchbruch 54 und einem zweiten I-förmigen Durchbruch 58 (in 6d mit unterbrochenen Linien dargestellt) versehen. Werden die ersten Isolierscheiben 51 und die dritten Isolierschieben 50 abwechselnd hintereinander angeordnet, dann bilden die ersten Außenschenkel 55 der H-artigen Durchbrüche 53 und die linksseitigen, ersten I-förmigen Durchbrüche 54 wieder die erste Kammer 11. Die zweiten Außenschenkel 56 der H-artigen Durchbrüche 53 bilden mit den rechtsseitigen, zweiten I-förmigen Durchbrüchen 58 die durchgehend ausgebildete zweite Kammer 12 (in 6b ohne die schwach schraffiert dargestellten Unterbrechungen 59). Die Mittelschenkel 57 der H-artigen Durchbrüche 53 bilden mit den benachbarten dritten Isolierscheiben 50 getrennte Teilstücke der kanalartigen Verbindung 14. Damit besteht auch hier praktisch kein Nebenschluss zur ersten Kammer 11.
  • Nach 6a und 6b schließen sich an die beiden äußeren, stirnseitigen zweiten bzw. dritten Isolierscheiben 52 bzw. 50 im Bereich der ersten Kammer 11 die Elektroden 30 und im übrigen Bereich Halteplatten 38 an. Die Strombegrenzungseinrichtung 3 lässt sich unter häufiger Verwendung von Gleichteilen realisieren, wobei durch die Anzahl der verwendeten Isolierscheiben 51 und 52 bzw. 51 und 50 statische und dynamische Parameter in gewissem Umfang beeinflusst werden können.
  • Eine vierte Strombegrenzungseinrichtung 4 wird in 7a im Querschnitt senkrecht zur Stromrichtung, in 7b im Horizontalschnitt F-F in Höhe der kanalartigen Verbindung 14 gemäß 7a und in 7c in einem weiteren Horizontalschnitt G-G oberhalb der kanalartigen Verbindung 14 gemäß 7a gezeigt. Ein wesentlicher Bestandteil der Strombegrenzungseinrichtung 4 ist ein massiver Isolierblock 60. In dem gemäß der Darstellung in 7 linken Drittel des Isolierblocks 60 ist eine bis ins untere Fünftel des Isolierblocks 60 reichende Nut 61 ausgeformt, die parallel zur linken Längswand 62 des Isolierblockes 60 verläuft und die erste Kammer 11 bildet. Vom unteren Drittel der gegenüberliegenden, rechten Längswand 63 gehen parallel und horizontal verlaufende, erste Bohrungen 64 aus, die in die Nut 61 übergehen. Die ersten Bohrungen 64 sind einseitig durch in die rechte Längswand 63 eingelassene Stopfen 66 druckdicht verschlossen und bilden voneinander isolierte Teilstücke der kanalartigen Verbindung 14. Vom rechten Drittel der Oberseite 67 des Isolierblocks 60 gehen parallel und vertikal verlaufende, zweite Bohrungen 65 aus, welche in den ersten Bohrungen 64 münden. Die zweiten Bohrungen 65 bilden getrennte Teilstücke der zweiten Kammer 12. Auch hier besteht kein spürbarer elektrischer Nebenschluss zur ersten Kammer 11. Die Kammern 11, 12 werden durch einen auf die Oberseite 67 gesetzten Deckel 68 nach oben verschlossen. Die erste Kammer 11 wird zu beiden Stirnseiten durch die Elektroden 30 verschlossen. Die vorstehend angegebenen relativen Abstände der Nut 61 und der Bohrungen 64, 65 zu den Außenwänden des Isolierblockes 60 sind zweckmäßige, jedoch nur beispielhafte Angaben.
  • Die erfindungsgemäße Strombegrenzungseinrichtung lässt sich nicht nur auf die bei den vorstehenden Ausführungsformen beschriebenen Weisen realisieren. Sie kann beispielsweise auch durch plattenförmige Teile in der Art eines Baukastens zusammengesetzt werden.

Claims (13)

  1. Selbsterholende Strombegrenzungseinrichtung, enthaltend – Elektroden (30) aus Festmetall zum Anschließen an einen zu schützenden Stromkreis und – mit Flüssigmetall (13) teilweise aufgefüllte, hochkant stehende Kammern (11; 12), die durch druckfeste äußere und innere Isolierkörper gebildet werden und kanalartig verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass – zwei Kammern (11; 12) vorgesehen sind, wobei die erste Kammer (11) mit ihren hochkant stehenden Stirnseiten an die Elektroden (30) grenzt und oberhalb ihres Bodens (15) mit einer flach liegenden kanalartigen Verbindung (14) in Verbindung steht, die mit Flüssigmetall (13) gefüllt ist und in die zweite Kammer (12) übergeht, – der sich aus der kanalartigen Verbindung (14) und der zweiten Kammer (12) ergebende Nebenschluss zur ersten Kammer (11) keinen wirksamen Beitrag für den Gesamtstrom liefert und – zwischen den Kammern (11; 12) über dem Flüssigmetall (13) kein wirksamer Druckunterschied besteht.
  2. Strombegrenzungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb des Flüssigmetalls (13) in jeder Kammer (11; 12) ein ausreichender Unterdruck besteht.
  3. Strombegrenzungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb des Flüssigmetalls (13) eine Gasatmosphäre besteht und die Kammern (11; 12) im Deckenbereich über wenigstens einen Ausgleichskanal (32) verbunden sind.
  4. Strombegrenzungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die in Stromrichtung verlaufenden Längswände wenigstens einer der Kammern (11; 12) parallel ausgerichtet sind.
  5. Strombegrenzungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die in Stromrichtung verlaufenden Längswände wenigstens einer der Kammern (11; 12) zur Stromrichtung und/oder senkrecht dazu spitzwinklig zueinander ausgerichtet sind.
  6. Strombegrenzungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (16) der ersten Kammer (11) von den Elektroden (30) zur Mitte ansteigt, wobei die höchste Erhebung unterhalb der unteren Füllkante (18) der kanalartigen Verbindung (14) liegt.
  7. Strombegrenzungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern (11; 12) durch stirnseitig offene Schalenkörper (36) und durch einen Innenblock (34) gebildet werden, der mit quer zum Stromfluss verlaufenden Verbindungskanälen (40) versehen ist, und dass stirnseitig die erste Kammer (11) durch die Elektroden (30) und die zweite Kammer (12) durch Halteplatten (38) abgeschlossen sind.
  8. Strombegrenzungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungskanäle als Ausformungen (42) ausgebildet sind.
  9. Strombegrenzungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungskanäle als im Verbindungsblock (34) eingelagerte Röhrchen (44) ausgebildet sind.
  10. Strombegrenzungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsblock (34) aus durchgehend porösem Material besteht.
  11. Strombegrenzungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem H-artigen Durchbruch (53) versehene, erste Isolierscheiben (51) und mit einem ersten I-förmigen Durchbruch (54) versehene, zweite Isolierscheiben (52) abwechselnd hintereinander angeordnet sind, wobei der erste Außenschenkel (55) der H-artigen Durchbrüche (53) mit den ersten I-förmigen Durchbrüchen (54) die erste Kammer (11), der zweite Außenschenkel (56) der Hartigen Durchbrüche (53) voneinander getrennte Teilstücke der zweiten Kammer (12) und die Mittelschenkel (57) der H-artigen Durchbrüche (53) voneinander getrennte Teilstücke der kanalartigen Verbindung (14) bilden, und sich an die beiden äußeren Isolierscheiben (51; 52) die Elektroden (30) und Halteplatten (38) anschließen.
  12. Strombegrenzungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass erste, mit einem H-artigen Durchbruch (53) versehene Isolierscheiben (51) und dritte, mit ersten und zweiten I-förmigen Durchbrüchen (54; 58) versehene Isolierscheiben (50) abwechselnd hintereinander angeordnet sind, wobei der erste Außenschenkel (55) der H-artigen Durchbrüche (53) mit den ersten 1-förmigen Durchbrüchen (54) die erste Kammer (11), der zweite Außenschenkel (56) der H-artigen Durchbrüche (53) mit den zweiten I-förmigen Durchbrüchen (58) die zweite Kammer (12) und die Mittelschenkel (57) der H-artigen Durchbrüche (53) voneinander getrennte Teilstücke der kanalartigen Verbindung (14) bilden, und sich an die beiden äußeren Isolierscheiben (51; 50) die Elektroden (30) und Halteplatten (38) anschließen.
  13. Strombegrenzungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Isolierblock (60) eine die erste Kammer (11) bildende Nut (61) ausgespart ist, seitlich ausgehende, die kanalartigen Verbindung (14) bildende erste Bohrungen (64) in diese Nut (61) eintreten und von oben ausgehende, getrennte Teilstücke der zweiten Kammer (12) bildende zweite Bohrungen (65) die ersten Bohrungen (64) nahe ihres seitlichen Ausgangs treffen und dass die Nut (61) sowie die zweiten Bohrungen (65) von oben durch einen Deckel (68), die Nut (61) stirnseitig durch die Elektroden (30) und die ersten Bohrungen (64) seitlich durch Stopfen (66) verschlossen sind.
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