DE2162269A1

DE2162269A1 - Stromb0renzungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2162269A1
Application number: DE2162269A
Authority: DE
Inventors: Takeo Inoue; Takashi Shirazawa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1970-12-16
Filing date: 1971-12-15
Publication date: 1973-06-20
Also published as: DE2162269B2; IT943975B; DE2162269C3; FR2118130A1; GB1376149A; US3747040A; FR2118130B1; JPS5024013B1

Description

MB - 3,3 (193 F - 1080)
1 A - 313

MITSUBISHI DBNKI KABUSHIKI KAISHA, Tokyo , Japan

Selbsterholender Strombegrenzer

Die Erfindung betrifft einen selbsterholenden Strombegrenzer mit einem selbsterholenden Strombegrenzungsmaterial in einem Innenrohr, welches von zwei Elektroden und einem dazwischenliegenden isolierenden Rohrstück gebildet ist, mit einem Außenrohr, mit einer Isoliermaterialpackung zwischen dem Innenrohr und dem Außenvohr und mit einem Innenflansch an einem Ende des Außenrohrs und einem Flansch an der Außenseite einer der Elektroden, welcher einwärts vom Innenflansch des Aufenrohrs liegt und einen Außendurchmesser aufweist, der größer ist als der Innendurchmesser des Innenflansches des Außenrohrs·

Strombegrenzer dieser Art sind bekannt· Dabei befindet sich das Strombegrenzungsmaterial in einem geschlossenen Hohlraum und es zeigt bei Verdampfung im Falle von Überstrom eine hohe Impedanz« Bei der Verflüssigung erlangt das Material nach einer gewissen Zeitdauer seine hohe Leitfähigkeit wieder. Als Strombegrenzungsmaterial wird z* B. Na, K, NaK oder dergleichen verwendet* Dieses metallische Material wird auf Grund Joul*scher Wärme verdampft und in ein Plasma mit einem hohen Dampfdruck verwandelt· In diesem Zustand hat es einen hohen Widerstand. Demgemäß wird die Stromstärke auf einen Wert unterhalb

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einem bestimmten Grenzwert beschränkt. Das verdampfte Metall wird abgekühlt und verflüssigt sich. Dabei erholt es sich und wird wieder zu dem ursprünglichen elektrisch leitfähigen Material. Bei einem derartigen Strombegrenzer wird der Druck des geschlossenen Hohlraums, welcher das Strombegrenzungsmaterial enthält, beträchtlich erhöht. Demgemäß ist es erforderlich, den Aufbau des geschlossenen Hohlraums so zu wählen, daß er eine höh· mechanische Festigkeit aufweist.

^ Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch einen herkömmlichen Strombegrenzer, wobei das Bezugszeichen 1 eine zweite Elektrode mit einem ringförmigen Flansch 1a bedeutet. Gemäß Fig. 2b ist ein langestreckter Hohlraum mit 16 bezeichnet. Das Bezugszeichen 2 bezeichnet ein Xsolierrohr zwischen einer Stirnseite der zeiten Elektrode 1 und einem Xnnenboden eines behälterartigen Außenrohrs 3· An der Innenseite dieses Außenrohrs 3 ist ein Flansch dadurch ausgebildet, daß zwei plattenförmige Bauteile 3^a gemäß Fig. 2a am oberen Ende des Außenrohrs eingesetzt sind.

Das Bezugszeichen k bezeichnet eine erste Elektrode mit einer Bohrung und mit Puffere lerne nie η 7, 8 im Inneren der- ψ selben. Diese Elektrode ist in den Außenbereich des Bodens des Außenrohrs 3 eingeschraubt. Das Bezugszeichen 5 bezeichnet eine Isoliermaterialpackung zwischen der zweiten Elektrode 1, dem Isolierrohr 2 einerseits und dem Außen— rohr 3 andererseits. Das Strombegrenzungsmaterial befindet sich in dem Hohlraum, welcher die erste Elektrode 4 und die zweite Elektrode 1 miteinander verbindet. Ferner ist eine Schraube 9 an. einem Ende der ersten Elektrode k vorgesehen. Die zweite Elektrode 1 trägt an einem Ende derselben ein Nadelventil 6. Vie bereits erwähnt, ist bei dem herkömmlichen Strombegrenzer die erste Elektrode h in das Außenrohr 3 eingeschraubt. Dabei ist eine äußerst genaue Bearbeitung der Schraubverbindung erforderlich und eine

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sehr gute Qualität der Einzelteile, damit das unter sehr hohem Druck stehende Gas dicht verschlossen ist. Demgemäß müssen alle Einzelteile einer Qualitätskontrolle höchsten Grades unterworfen werden. Ein weiterer Nachteil ergibt sich daraus, daß der mit dem Isoliermaterial 5 auszufüllende Raum vor der Ausfüllung mit dem Isoliermaterial 5 mit Luft gefüllt ist, welche in dem Raum zwischen dem Xsolierrohr

2 und dem Außenrohr 3 in einem komprimierten Zustand verbleibt, wodurch eine Packung des Isoliermaterials 5 von großer Dichte sehr schwer zu erreichen ist. Demgemäß haben verschiedene Bauteile verschiedene mechanische Festigkeit und es besteht die Gefahr, daß 'dieselben zerbrechen. Ferner ist bei dem herkömmlichen Strombegrenzer das Außenrohr

3 mit der ersten Elektrode k verbunden. Demgemäß muß der gesamte Strombegrenzer aus Gründen der Sicherheit isoliert werden.

Typische Beispiele herkömmlicher selbsterholender Strombegrenzer mit einem Strombegrenzungsmaterial in einem geschlossenen Hohlraum sind in den US-Patenten 3*501.730, 3.117.207, 3.389.36O und 3.389.359 beschrieben. Diese herkömmlichen Strombegrenzer haben die oben genannten verschiedensten Nachteile, wie z, B. einen komplizierten mechanischen Aufbau, eine komplizierte mechanische Bearbeitung, ungeeignete Isolierung und ungenügende mechanische Festigkeit.

Somit ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen selbsterholenden Strombegrenzer mit guter Isolierung, einfachem Aufbau und ausgezeichneter mechanischer Festigkeit zu schaffen, welcher mechanisch einfach hergestellt werden kann und ein Isoliermaterial hoher Dichte aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Außenrohr separat und von beiden Elektroden getrennt ist und durch das Isoliermaterial von den beiden Elektroden

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isoliert ist und diese und das isolierende Rohrstück umschließt und daß auch das andere Ende des Außenrohrs einen Innenflansch aufweist und daß auch die andere Elektrode einwärts von dem Innenflansch des Außenrohrs einen Flansch aufweist, dessen Außendurchmesser größer ist als der Innendurchmesser des Innenflansches des Außenrohrs.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

ψ Fig. 1 einen Schnitt durch einen herkömmlichen Strombegrenzer;

Fig.2a ein Bauteil gemäß Fig. 1;

Fig.2b eine Draufsicht der zweiten Elektrode mit Flansch gemäß Fig. 1;

Fig. 3 einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Strombegrenzers;

Fig.4a eine Ansicht eines Bauteils gemäß Fig. 3;

Fig.4b eine Draufsicht der ersten bzw. der zweiten Elektrode gemäß Fig. 3;

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Strombegrenzers;

Fig«6a ein Bauteil gemäß Fig. 5 und Fig.6b ein weiteres Bauteil gemäß Fig. 5·

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In den Bezugszelcheη bezeichnen gleiche Bezugszeicheη gleiche oder sich entsprechende Bauteile. Fig· 3 zeigt einen Querschnitt einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Strombegrenzers· Xn dieser Figur bezeichnet das Bezugs zeiche η 1 eine zweite Elektrode mit einem ringförmigen Flansch 1a an einem Ende derselben und mit einem langen Loch 10 gemäß Fig· 4b· Das Bezugszeichen 2 bezeichnet ein isolierendes Rohrstück mit einem Loch 2a und das Bezugszeichen 3 bezeichnet ein Außenrohr mit einem Flansch. Dieser Flansch entsteht dadurch, daß zwei Platten 3a» 3a* an beiden Enden des Außenrohrs gemäß Fig. 4a eingesetzt werden. Das Bezugszeichen 4 bezeichnet eine erste Elektrode mit einem kreisförmigen Flansch 4a an einem Ende derselben und mit einer Bohrung 4b gemäß Fig. 4b. Das Bezugszeichen bezeichnet eine Xsoliermaterialpackung zwischen der zweiten Elektrode 1, der ersten Elektrode 4 und dem isolierenden Rohrstück 2 einerseits und dem Außenrohr 3 andererseits·

Sin derartiger Strombegrenzer wird hergestellt, indem man das isolierende Rohrstüok 2 auf die erste Elektrode 4 setzt und das Außenrohr 3 über die erste Elektrode 4 und das isolierende Rohrstück schiebt und sodann die zweite Elektrode

1 auf das isolierende Rohrstück 2 setzt» Sodann werden die zwei Bauteile 3a und 3a' in das Außenrohr 3 eingesetzt.

Sodann wird das Isoliermaterial gepaokt und ein Dichtelement 7, ein O-Ring 7a und eine Metallfeder 8 werden eingesetzt und die Schraube 9 eingeschraubt. Sodann wird ein Strombegrenzungsmaterial in den langgestreckten Hohlraum 16 der zweiten Elektrode, in den Hohlraum 2a des isolierenden RohrStücks 2 und in den Hohlraum 4b der ersten Elektrode 4 eingefüllt und dieser wird mit dem Nadelventil 6 verschlossen. Das verwendete isolierende Rohrstück

2 besteht vorzugsweise aus einem hitzebeständigen und gegen Alkalimetall beständigen Isolator aus Berylliumoxid-Porzellan, aus Aluminiumoxid-Porzellan oder dergleichen.

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Bei dem Isoliermaterial handelt es sicli vorzugsweise um eine Hasse aus einem glasartigen Material und aus Glimmer und bei dem Außenrohr 3 handelt es sich vorzugsweise um ein nicht-magnetisches metallisches Material, wie z. B. Edelstahl oder Messing von hoher Zugfestigkeit. Die erste Elektrode k und die zweite Elektrode 1 bestehen Vorzugs— weise aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung.

Das in den langgestreckten Hohlraum 16, 2a, 4b eingefüllte Strombegrenzungsmaterial wird verdampft und erzeugt einen hohen Druck, welcher ein Mehrtausendfaches des Atmosphären-■ drucks ist, wenn der Strom begrenzt wird. Demgemäß beaufschlagt dieser Druck den Hohlraum 2a des isolierenden Rohrstücks 2 als Innendruck* Obwohl das Dichtungsventil 7 und die Metallfeder 8 in dem Hohlraum 4b der ersten Elektrode h als Stoßabsorptionseinrichtung wirken, unterliegt jedoch das isolierende Rohrstück 3 einer hohen Zugspannung in axialer Richtung und in Peripherierichtung. Das Berylliumoxid-Porzellan oder das Aluminiumoxid-Porzellan, welche vorzugsweise als Materials für das isolierende Rohrstiick 2 in Frage konaen, haben eine hohe Druckfestigkeit, wie z. B. 100 kg/mm , jedoch eine niedrige Zugfestigkeit, wie

z. B. etwa 10 kg/cm · ¥enn demgemäß durch den Innendruck ψ eine hohe Zugspannung erzeugt wird, so zerbricht das isolierende Rohrstück 2 und das eingefüllte Strombegrenzungsmaterial dringt nach außen, wodurch der Strombegrenzer funktionsuntüchtig wird·

Srfindungsgemäß hat das Außenrohr 3 aus metallischem Material einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, welcher größer ist als derjenige des isolierenden Rohrstücks 2 und das Isoliermaterial wird unter Druck und bei einer hohen Temperatur gepackt. Demgemäß verbleibt das isolierende Rohrstück 2 über das Isoliermaterial in Peripherierichtung und in axialer Richtung unter einer hohen Spannung, welche durch die Kontraktion des Außen—

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rohre 3 während der Abkühlung zustandekommt. Hierdurch erlangt das isolierende Rohrstück eine Beständigkeit gegen Zugspannungen, welche durch den Innendruck des verdampfenden Strombegrenzungstnaterials hervorgerufen werden·

Die Außenperipherie des isolierenden Rohrstiicks weist keinen abgedichteten Bereich auf, so daß in den Isoliermaterial keine Luft enthalten ist. Die Druckspannung, welche durch die Kontektion des Außenrohrs 3 bewirkt wird, wird auf das isolierende Rohrstück 3 übertragen und nicht in dem Isoliermaterial 5 absorbiert. Hierd-urch wird die Druckspannung, unter welcher das isolierende Rohrstück 2 verbleibt, recht beachtlich, wodurch die Druckfestigkeit erhöht wird.

Fig. 5 zeigt eine abgewandelte Aus führung sforsa der vorliegenden Erfindung, wobei zwei Schnappringe 11 in Nuten in der ersten und in der zweiten Elektrode eingesetzt sind· Ferner sind Schnappringe 10 in Nuten in dem Außenrohr 3 an beiden Enden desselben eingesetzt. Die Schnappringe 11 haben VorSprünge 11a gemäß Fig. 6,so daß sie unter Federkraft an der ersten und der zweiten Elektrode 4, 1 angebracht werden können* Der Schnappring 10 hat "Vorsprünge 1Oa, welche sich einwärts erstrecken, so daß diese Schnappringe unter Federkraft an dem Außenrohr 3 angebracht werden können·

Bei dem Zusammenbau dieses Strombegrenzers werden die erste und die zweite Elektrode k, 1 eingesetzt, indem man die Vorsprünge 11a des Schnapprings durch die freien Bereiche zwischen den Vorsprüngen 10a des Schnapprings 10 schiebt· Sodann wird das Außenrohr 3 um 60° gedreht, so daß die Vorsprünge 11a der Schnappringe 11 sich mit den Vorsprüngen 1Oa der Schnappringe 10 überlappen.

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Wie bereits erwähnt, hat der erfindungsgemäße Strombegrenzer eine Isoliermaterialpackung zwischen dem isolierenden Rohrstück 2 und dem Außenrohr 3 mit einer hohen Dichte und frei von Lufteinschliis sen. Der erf indungsgemäße Strombegrenzer hat eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit und widersteht einem starken Druckanstieg. Dies wird erreicht, indem lan durch eine thermische Schrumpfung des Außenrohrs 3 eine Druckspannung bewirkt, unter welcher das isolierende Rohrstück 2 verbleibt. Ferner ist auf Grund des einfachen Aufbaus die Herstellung einfach. Das Außenrohr des erfindungsgemäßen Strombegrenzers ist von den ^ Elektroden vollständig isoliert, wodurch sich der Gebrauch des erfindungsgemäßen Strombegrenzers sehr vereinfacht.

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Claims

PATBNTANS P R Ü C H E

,J Selbsterholender Strombegreazer mit einem selbsterholenden Strombegrenzungsmaterial in einem ZanenvoJxc_ύ welch.es von zwei Elektroden und einem dazwischenliagenden isolierenden Rolxrstück gebildet ist, mit einem Außenrolir, mit einer Isoliermaterialpackung zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr und mit einem Innenflansch, an einem Ende des Außenrohrs und einem Flansch an der Außenseite einer der Elektroden, welcher einwärts vom Innenflansch des Außenrohrs liegt und einen Außendurchmesser aufweist, der größer ist als der Innendurchmesser des Imienflansches des Außenrohrs, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenro«hr (3) separat und von beiden Elektroden (1,4) getrennt ist und durch das Isoliermaterial (5) von den Elektroden (1,4) isoliert ist und diese und das isolierende Rohrstück (2) umschließt und daß auch das andere Ende des Außearohrs (3) einen Innenflansch (3a¹,10) aufweist und daß auch die andere Elektrode (4) einwärts von dem Innenflansch (3&*, 10) des Außenrohrs (3) einen Flansch (4a,1i) aufweist, dessen Außendurchmesser größer ist als der Innendurchmesser des Innenflansches (3a¹,10) des Außenrohrs (3)·
2. Strombegrenzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenflansche (3a» 3a') durch die beiden Enden des Außenrohrs (3) gesteckt sind.
3. Strombegrenzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenflansche (3a, 3a¹, 10) des Außenrohrs (3) und die Flansche (ia,4a,1i) der Elektroden (1,4) als Schnappringe ausgebildet sind, weiche in entsprechend© Nat©n des Außen,-= rohrs (3) und der Elektroden (1,4) eingesetzt sind«

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4. Strombegrenzer nach. Anspruch. 3» dadurch, gekennze '■ .-iaiet, daß die als Schnappringe ausgebildeten jPl&tisohe (1-0,11) eine .* C-förmige Gestalt haben und daß die als Sciiiiapp.-ringe ausgebildeten Innenflansche (10) eine Vielzab.1 sich nach, innen erstreckender Vorsprünga (10a) aufweisen und daß die als Schnappringe ausgebildeten Plemsche (ii) eine Vielzahl von sich nach außen erstreckenden YorsprHngen (11a) aufweisen, wobei die Breite der Vorspri'age (10ε.) der Innenflansche (10) in Peripheriaricbtung größer ist als die Breite der Vorsprünge ("Ma) dor Plansche (11) in Peripherierichtung und wobei die Weite der Zwischenräume zwischen den Vorspyüngen (i1a) dar Flansche (11) in Peripherierichtung größer ist als die Weite der Zwischenräume zwischen den Vorsprüngsn (iOa) der Innenflansche (1O) in Peripherierichtung.
5. Strombegrenzer nach einem der Ansprüche 1 bis h_t dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (3j das isolierende Rohrstück (2) und die Flansche (3a,3a',1a,4a und 10,11) kozentrisch und miteinander flüchtend angeordnet sind.

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BAD ORIGINAL

Le e rs e i te