DE69501924T2

DE69501924T2 - Kondensator mit Überdruckschutz

Info

Publication number: DE69501924T2
Application number: DE1995601924
Authority: DE
Inventors: Daniel F-74290 Menthon Saint Bernard Masset
Original assignee: Alpes Technologies S A
Current assignee: Alpes Technologies S A
Priority date: 1994-07-20
Filing date: 1995-07-17
Publication date: 1998-12-10
Anticipated expiration: 2015-07-18
Also published as: EP0693758B1; FR2722911B1; EP0693758A1; ES2117374T3; DE69501924D1; FR2722911A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Leistungskondensatoren wie bspw. solche, die generell für die Korrektur des Leistungsfaktors in der elektrischen Niederspannung-Verteilung verwendet werden.
Es sind Leistungskondensatoren dieser Art bekannt, die aus einem oder mehreren Kondensatorelementen bestehen, wobei jedes Element eine zylindrische Wicklung aus elektrischen Isolierschichten und Leiterschichten aufweist, die eine erste und eine zweite Elektrode des sich selbst vernarbenden Typs bilden, welche gegeneinander isoliert sind. In der Praxis wird ein Kondensatorelement durch die Wicklung von metallisierten dieelektrischen Kunststoffilmen realisiert, und der Kondensator besteht aus einem Satz gewickelter Elemente, die gemäß einer Reihen- und/oder Parallelanordnung als Funktion der gewünschten Leistung miteinander verbunden sind.
Der Kondensator wird als sich selbst vernarbend angegeben, wenn die Gegenwart von minderwertigen Fehlern in dem dielektrischen Film einen örtlichen Durchschlag nach sich zieht, der zu einer Verdampfung der Elektroden in der Nähe des Fehlers führt, ohne einen Schaden für den benachbarten Film. Bei anormalen Belastungen, insbesondere Überspannungen oder Temperaturerhöhungen, kann ein Durchschlag des Dielektrikums nicht zu einer Selbstvernarbung führen, was also zu wichtig ist, um eine Selbstvernarbung des Kondensators zu ermöglichen. Die resultierende Vergrößerung des Stromes, der durch das Element hindurchgeht, ruft eine Temperaturerhöhung in der Nähe des Fehlers hervor und eine Erzeugung von Gas bei der Zerlegung des dielektrischen Kunststoffilms. Weil das Element generell in einem undurchlässigen Gehäuse angeordnet ist, kann das Gehäuse unter der Wirkung des Druckes explodieren, der von den Gasen erzeugt wird.
Um die Risiken einer Explosion zu vermeiden, sind bereits mehrere Lösungen vorgeschlagen worden.
Eine erste Lösung besteht in einer Einfügung des Kondensators in ein undurchlässiges Gehäuse, von welchem ein Teil der Außenwand sich verformen kann und die Freisetzung der Anschlüsse bewirkt, welche den Kondensator mit dem Stromnetz verbinden. In dem Gehäuse kann der Kondensator vorteilhaft in einem dielektrischen Öl versenkt sein, um die wiederholten Zündungen und die Explosionen zu vermeiden. Es müssen dabei jedoch große Mengen an Öl verwendet werden, wodurch die Risiken eines Brandes vergrößert werden. Eine solche Lösung ergibt mit oder ohne ein dielektrisches Öl den Nachteil einer äußeren Verformung, die an dem Gehäuse erscheint.
Die Dokumente EP-A-0 356 348 und EP-A-0 530 115 beschreiben eine andere Lösung, bei welcher jedes Element des Kondensators in einem inneren Hohlraum eines starren Gehäuses angeordnet ist, welches von einer dichten bzw. undurchlässigen Umfangswand aus einem dielektrischen Harz begrenzt ist und eine mittlere Membrane aufweist, die in der unmittelbaren Nähe einer endseitigen Stirnfläche eines axialen zylindrischen Wicklungselements aus zwei Elektroden des selbst vernarbenden Typs angeordnet ist, welche gegeneinander isoliert sind. Die verformbare mittlere Membrane, deren Umfang mit der Umfangswand in einer dichten bzw. undurchlässigen Art und Weise verbunden ist, kann sich verformen und axial verschieben unter der Wirkung des Druckes der Gase, die durch die Zerlegung eines Teils des zylindrischen Wicklungselements in dem Fall eines Durchschlages erzeugt werden, der nicht selbstvernarbend ist. Ein erster Eingangsleiter weist einen radialen Abschnitt auf, der elektrisch mit der ersten Elektrode an der ersten endseitigen Stirnfläche der zylindrischen Wicklung verbunden ist und sich an einen zweiten axialen Abschnitt anschließt, welcher zwischen einem mit der zylindrischen Wicklung verbundenen Fixpunkt und dem zentralen Bereich der verformbaren Membrane gehalten wird. In dem Fall eines sich nicht selbstvernarbenden Durchschlages übt die verformbare Membrane einen axialen Zug auf den zweiten zerbrechlichen axialen Abschnitt des ersten Eingangsleiters aus und erzeugt seinen Bruch und das Abklemmen des Kondensators.
Der zerbrechliche axiale Abschnitt des ersten Eingangsleiters weist zwingend einen reduzierten Querschnitt auf, um zu zerbrechen, wenn die direkt auf die verformbare Membrane ausgeübte Kraft einen vorbestimmten Bruchwert erreicht. Daraus resultiert, daß dieser zerbrechliche axiale Abschnitt des ersten Eingangsleiters auch zu einer Aufwärmung bei dem Durchgang eines erhöhten Stromes durch den Kondensator neigt und daher als Schmelzsicherung dienen kann. Diese beiden Funktionen sind jedoch widersprüchlich: Um eine wirksame Unterbrechung des elektrischen Stromkreises bei einem sich nicht selbst vernarbenden Durchschlag zu erhalten, ist es erforderlich, den Querschnitt des zerbrechlichen axialen Abschnitts des ersten Eingangsleiters zu verringern, damit sein Bruch nach dem Beginn der Erzeugung der Verbrennungsgase sobald wie möglich auftritt; damit die Unterbrechungen durch ein Schmelzen erst auftreten bei Strömen einer sehr erhöhten Stärke, ist es im Gegensatz dazu erforderlich, daß der zerbrechliche axiale Abschnitt des ersten Eingangsleiters einen relativ wichtigen Querschnitt erhalten sollte. Zwischen diesen beiden sich widersprechenden Forderungen ist ein Kompromiß nur schwierig zu finden, und die Lösung ist um so weniger einfach, wie der Kondensator für eine Ausrüstung von elektronischen Leistungsstromkreisen bestimmt ist, Stromkreisen, in welchen sich sehr starke Ausgleichsströme ergeben.
Bei diesen bekannten Strukturen des Kondensators bildet der zerbrechliche axiale Abschnitt des ersten Eingangsleiters außerdem ein sensibles und relativ fragiles Element, welches bei der Montage sehr häufig teilweise beschädigt wird. Daraus resultiert eine Auflösung der funktionellen Eigenschaften bei diesen Kondensatoren und das Erfordernis für eine systematische Ausgangskontrolle bei der Herstellung. Die Anordnung der Elemente erfordert ebenso eine manuelle Montage und macht eine vollständige Automatisierung nicht möglich.
Das Dokument EP-A-0 548 713 beschreibt einen elektrischen Kondensator mit zwei Wicklungen, die in einem metallischen Gehäuse enthalten sind. Einer der Anschlüsse des Kondensators ist durch einen metallischen Leiter mit frei beweglichen Enden sichergestellt, bei dem der mittlere Abschnitt zwei Elemente aus einem Kunststoffmaterial durchquert, von denen das eine fest und das andere beweglich ist und eine Belastung durch eine Membrane besitzt. Wenn sich der Druck in dem Gehäuse vergrößert, dann verschiebt die durch die Gase versetzte Membrane das bewegliche Element quer über den metallischen Leiter, derart, daß die Elemente aus Kunststoff wie eine Lamelle und eine Gegenlamelle wirken, um den metallischen Leiter zu unterteilen. Es hat den Anschein, daß die für ein Unterteilen des metallischen Leiters erforderliche Kraft noch überhöht ist, und dass ihr Wert variabel ist in Abhängigkeit von zahlreichen Parametern, wie bspw. dem relativen Abstand zwischen den Elementen aus Kunststoff. Die Struktur der dargestellten Unterbrecher-Vorrichtung ist außerdem angepaßt an eine Anordnung von Wicklungen, um eine Unterbrechung bzw. ein Abklemmen der Anordnung zu bewirken, sobald ein Fehler an einer einzigen Wicklung auftritt. Der Querschnitt des metallischen Leiters sollte vergrößert sein, um den gesamten elektrischen Strom zu leiten, derart, daß seine Unterteilung verzögert wird. Die wichtige Orientierung der Gase erfordert die Erzeugung einer großen Gasmenge, bevor sich die Unterbrechnung ergibt. Die Funktion ist so zu langsam, um einen wirksamen Schutz sicherzustellen.
Das durch die vorliegende Erfindung vorgeschlagene Problem ist die Beseitigung der eventuellen Funktionsfehler der Unterbrecher-Vorrichtung der sich selbst vernarbenden Kondensatoren mit einem starren Gehäuse, indem ein Zugriff auf zerbrechliche Leiterteile mit reduziertem Querschnitt vermieden wird und dennoch ein bestimmter Bruch des zerbrechlichen Teils ab dem Beginn der Erzeugung von Verbrennungsgasen sichergestellt wird, die sich bei einem sich nicht selbst vernarbenden Durchschlag ergeben.
Gleichzeitig wird nach einer Vereinfachung der Handhabungen bei der Montage der Kondensatorelemente gesucht, um die Risiken einer Verschlechterung des zerbrechlichen Teils des ersten Eingangsleiters zu verringern.
Um diese sowie weitere Ziele zu erreichen, besteht ein eigengesicherter Kondensator gemäß der vorliegenden Erfindung aus:
- wenigstens einem Element mit einer axialen zylindrischen Wicklung aus elektrischen Isolierschichten und Leiterschichten, die gegeneinander isoliert sind und eine erste und eine zweite Elektrode des sich selbst vernarbenden Typs bilden,
- einem ersten Eingangsleiter, der mit der ersten Elektrode an der ersten endseitigen Stirnfläche der zylindrischen Wicklung elektrisch verbunden ist,
- einem zweiten Eingangsleiter, der mit der zweiten Elektrode elektrisch verbunden ist,
- einem starren Gehäuse mit einer undurchlässigen Umfangswand, welche das Element mit der zylindrischen Wicklung umschließt und in einer dichten Art und Weise von den ersten und zweiten Eingangsleitern durchquert ist,
- einer verformbaren mittleren Membrane, die in einer dichten Art und Weise an ihrem Umfang mit der undurchlässigen Umfangswand vereinigt ist, die in Bezug auf die erste endseitige Stirnfläche der zylindrischen Wicklung angeordnet ist und die dafür angepaßt ist, sich in der axialen Richtung der zylindrischen Wicklung unter dem Druck von Gasprodukten nach außen zu verformen durch die Zerstörung eines Teils des Elements mit der zylindrischen Wicklung in dem Fall eines sich nicht selbst vernarbenden Durchschlages,
- wenigstens einem zerbrechlichen Bereich des ersten Eingangsleiters,
- mechanischen Verbindungsmitteln zwischen dem besagten zerbrechlichen Bereich des ersten Eingangsleiters und der besagten verformbaren Membrane, welche dafür angepaßt sind, den besagten zerbrechlichen Bereich des ersten Eingangsleiters bei der axialen Verformung nach außen der besagten verformbaren Membrane zu zerbrechen;
und außerdem gemäß der Erfindung:
- der zerbrechliche Bereich des ersten Eingangsleiters ist in Bezug auf die axiale Richtung der zylindrischen Wicklung quer angeordnet in dem Zwischenraum zwischen der verformbaren Membrane und der ersten endseitigen Stirnfläche der zylindrischen Wicklung und wird an seinen beiden Enden an zwei Fixpunkten gehalten,
- ein mittlerer Abschnitt des zerbrechlichen Bereichs des ersten Eingangsleiters verläuft zwischen der verformbaren Membrane und einem Unterteilungselement, welches mit der verformbaren Membrane gemeinsam ist, sodaß bei der axialen Verformung die verformbare Membrane in der axialen Richtung des Unterteilungselements versetzt wird, welches in dieser gleichen axialen Richtung einen Zug auf den mittleren Abschnitt des zerbrechlichen Bereichs des ersten Eingangsleiters ausübt und sein Zerbrechen -begünstigt, um den elektrischen Stromkreis zu öffnen und so den Kondensator zu unterbrechen. Als Folge dieser Anordnung ist die auf den zerbrechlichen Bereich des ersten Eingangsleiters ausgeübte Zugkraft wesentlich höher als die durch die verformbare Membrane entwickelte Kraft, und es ist das Unterteilungsvermögen des Leiters beträchtlich verbessert, derart, daß man den Querschnitt des zerbrechlichen Bereichs des ersten Eingangsleiters vergrößern kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kondensator von solcher Art, daß
- das Element mit der zylindrischen Wicklung einen axialen Kanal aufweist, der von einem axialen Teilabschnitt des ersten Eingangsleiters durchquert ist, dessen Ende befestigt und über die erste endseitige Stirnfläche der zylindrischen Wicklung zugänglich ist,
- der zerbrechliche Bereich des ersten Eingangsleiters mit der ersten endseitigen Stirnfläche der zylindrischen Wicklung durch eine Verschweißung verbunden ist, welche den ersten Fixpunkt bildet, und mit dem Ende des axialen Teilabschnitts des ersten Eingangsleiters verbunden ist, welches den zweiten Fixpunkt bildet.
Bevorzugt weist das Unterteilungselement ein axiales rohrförmiges Stück auf, das um das Ende des axialen Teilabschnitts des ersten Eingangsleiters herum angeordnet und mit radialen Bohrungen versehen ist, die von wenigstens zwei querverlaufenden zerbrechlichen Bereichen des ersten Eingangsleiters durchquert sind, welche zwischen dem Ende des axialen Teilabschnittes des ersten Eingangsleiters und zwei Verschweißungen gehalten sind, die an der ersten endseitigen Stirnfläche der zylindrischen Wicklung in radialer Richtung voneinander beabstandet sind.
Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von besonderen Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Figuren, bei welchen
- die Figur 1 eine Schemaansicht mit einem Axialschnitt eines Kondensatorelements gemäß der Erfindung in der normalen Funktionsstellung zeigt;
- die Figur 2 eine Schemaansicht mit einem Axialschnitt des Kondensatorelements der Figur 1 zeigt, nachdem ein sich nicht selbst vernarbender Durchschlag zu der Öffnung des elektrischen Stromkreises geführt hat;
- die Figur 3 eine Ansicht mit einem Axialschnitt in vergrößertem Maßstab der Schutzorgane des Kondensators der Figur 1 in der normalen Funktionsstellung zeigt;
- die Figur 4 einen Axialschnitt in vergrößertem Maßstab der Elemente der Figur 3 zeigt, nachdem ein sich nicht selbst vernarbender Durchschlag zu einer Öffnung des elektrischen Stromkreises geführt hat;
- die Figur 5 ein Axialschnitt eines axialen rohrförmigen Stückes des Zugelements gemäß der Erfindung ist;
- die Figur 6 eine Endansicht des Stückes der Figur 5 ist;
- die Figur 7 eine Seitenansicht einer Schraube ist, die beim Zusammenbau die verformbare Membrane mit dem axialen rohrförmigen Stück der Figur 5 verbindet;
- die Figur 8 eine Seitenansicht eines Zentrierungsstückes gemäß der Erfindung ist, gemäß einem Axialschnitt in der Ebene A-A der Figur 9;
- die Figur 9 eine Endansicht des Zentrierungsstückes der Figur 8 ist.
Gemäß der Darstellung in den Figuren 1 und 2 besteht ein Kondensatorelement gemäß der vorliegenden Erfindung aus wenigstens einem Element mit einer axialen zylindrischen Wicklung 1 aus elektrischen Isolierschichten und Leiterschichten, die eine erste und eine zweite Elektrode des sich selbst vernarbenden Typs bilden, welche gegeneinander isoliert sind. Die erste Elektrode ist über die erste endseitige, quer ausgerichtete Stirnfläche 2 der zylindrischen Wicklung 1 zugänglich, während die zweite Elektrode über die zweite endseitige, quer ausgerichtete Stirnfläche 3 der zylindrischen Wicklung 1 zugänglich ist. Dadurch ist jede der endseitigen, quer ausgerichteten Stirnflächen 2 und 3 in bekannter Art und Weise durch ein Verspritzen von geschmolzenem Zink metallisiert. Die erste Elektrode ist elektrisch mit einem ersten Eingangsleiter 4 des Kondensators verbunden, während die zweite Elektrode mit einem zweiten Eingangsleiter 5 des Kondensators verbunden ist. Die zylindrische Wicklung 1 ist von einer seitlichen zylindrischen Fläche 6 begrenzt, welche die beiden endseitigen, quer ausgerichteten Stirnflächen 2 und 3 miteinander verbindet.
Der zweite Eingangsleiter 5 ist mit der zweiten Elektrode durch eine Verschweißung 7 verbunden.
Ein starres Gehäuse mit einer dichten bzw. undurchlässigen Umfangswand 8 umschließt das Element mit der zylindrischen Wicklung 1. Die undurchlässige Umfangswand 8 wird in einer dichten Art und Weise von den ersten und zweiten Eingangsleitern 4 und 5 durchquert.
Eine verformbare mittlere Membrane 9, die in Bezug auf die erste endseitige Stirnfläche 2 der zylindrischen Wicklung 1 angeordnet ist, ist in einer dichten Art und Weise an ihrem Umfang mit der undurchlässigen Umfangswand 8 verbunden. Die verformbare Membrane 9 trennt so in dem starren Gehäuse, das durch die Umfangswand 8 begrenzt ist, eine erste Kammer, welche das Element mit der zylindrischen Wicklung 1 enthält, gegen eine zweite Kammer 134 ab, die ein Gas wie bspw. Luft enthält. Die verformbare Membrane 9 ist so dafür angepaßt, sich nach außen in der axialen Richtung der zylindrischen Wicklung zu verformen, von einer normalen Funktionsstellung aus, die in Figur 1 dargestellt ist, bis in eine Ausdehnungspostion, die in Figur 2 dargestellt ist, und zwar unter der Wirkung des Stoßes der Gase, die in der ersten Kammer durch die Zerlegung eines Teils des Elements mit der zylindrischen Wicklung 1 in dem Fall eines sich nicht selbst vernarbenden Durchschlages erzeugt werden.
Bei der dargestellten Ausführungsform besteht das Element mit der zylindrischen Wicklung 1 aus einem axialen Kanal 10, welcher dieses Element von dem einen zu dem anderen Ende durchquert. Der erste Eingangsleiter 4 weist einen axialen Abschnitt 11 und wenigstens einen zerbrechlichen Bereich 12 auf, der quer verlaufend angeordnet ist, also senkrecht zu der axialen Richtung. Der quer verlaufende zerbrechliche Bereich 12 des ersten Eingangsleiters ist in dem Raum angeordnet, der zwischen der verformbaren Membrane 9 und der ersten endseitigen Stirnfläche 2 der zylindrischen Wicklung 1 angeordnet ist, und er wird an seinen beiden Enden durch zwei Fixpunkte 13 und 14 gehalten, die mit der zylindrischen Wicklung 1 verbunden sind. Ein mittlerer Teil 15 des zerbrechlichen Bereichs 12 des ersten Eingangsleiters verläuft zwischen der verformbaren Membrane 9 und einem Unterteilungselement 16, welches mit der verformbaren Membrane 9 verbunden ist.
Der axiale Abschnitt 11 des ersten Eingangsleiters durchquert den axialen Kanal 10 der zylindrischen Wicklung 1, und sein Ende 17 ist feststehend und zugänglich von der endseitigen ersten Stirnfläche 2 der zylindrischen Wicklung 1.
Der zerbrechliche Bereich 12 des ersten Eingangsleiters 4 ist mit der endseitigen ersten Stirnfläche 2 der zylindrischen Wicklung 1 durch eine Schweißnaht 13 verbunden, welche den ersten Fixpunkt bildet, und ist mit dem Ende 17 des axialen Abschnittes 11 des ersten Eingangsleiters verbunden, welcher den zweiten Fixpunkt 14 bildet.
Bei der in den Figuren dargestellten Ausführungsform weist der erste Eingangsleiter 4 vorteilhaft einen zweiten zerbrechlichen Bereich 112 auf, der zu dem ersten zerbrechlichen Bereich 12 diametral gegenüberliegt und an seinen beiden Enden an zwei Fixpunkten 113 und 114 gehalten wird, während er mit einem mittleren Bereich 115 zwischen der verformbaren Membrane 9 und dem Unterteilungselement 16 verläuft.
Wie es besser aus den Figuren 3 bis 6 ersichtlich ist, weist das Unterteilungselement 16 ein axiales rohrförmiges Stück 18 auf, das um das Ende 17 des axialen Abschnittes 11 des ersten Eingangsleiters herum angeordnet ist, und es ist mit radialen Bohrungen 19 und 20 versehen, die von wenigstens zwei quer verlaufenden zerbrechlichen Bereichen 12 und 112 des ersten Eingangsleiters durchquert sind, welche zwischen dem Ende 17 des axialen Abschnittes 11 des ersten Eingangsleiters und zwei Verschweißungen 13 und 113 gehalten sind, die an der ersten endseitigen Stirnfläche 2 der zylindrischen Wicklung 1 in radialer Richtung und diametral gegenüberliegend voneinander beabstandet sind.
Wie dargestellt in Figur 5, können die radialen Bohrungen 19 und 20 vorteilhaft konisch ausgebildet sein, um einen unteren Rand mit einer scharfen Kante zu bilden, mit welchem die Unterteilung der zerbrechlichen Bereiche 12 und 112 des ersten Eingangsleiters begünstigt wird.
Das Ende 17 des axialen Teilabschnittes 11 ist in einem Isolier-Zentrierungsstück 21 angeordnet, welches einen inneren rohrförmigen Bereich aufweist, der kraftschlüssig in dem axialen Kanal 10 der zylindrischen Wicklung 1 angeordnet ist, und einen äußeren Kragen 23, gegen welchen das axiale rohrförmige Stück 18 des Unterteilungselements 16 vor einem sich nicht selbst vernarbenden Durchschlag axial zur Anlage kommt, wie es in der Figur 3 dargestellt ist.
Die betreffenden Anlageflächen zwischen dem außeren Kragen 23 des Zentrierungsstückes 21 und dem rohrförmigen Stück 18 des Unterteilungselements 16 sind aneinander angepaßt, um eine relative Drehung des Unterteilungselements 16 zu verhindem und um das Zentrierungsstück 21 zurückzuhalten. Das Zentrierungsstück 21 kann bspw. umfangseitige Greifer aufweisen, wie bspw. die Greifer 24 und 25, die in den Figuren 4,8 und 9 zu sehen sind, welche an den ebenen Stirnflächen der äußeren seitlichen Oberfläche des rohrförmigen Stückes 18 des Unterteilungselements 16 zur Anlage kommen, wobei die äußere seitliche Stirnflächze bspw. als ein Sechskant ausgebildet ist. Der äußere Kragen 23 weist Bohrungen 42 auf, welche den nachfolgenden Durchgang der Verbrennungsgase begünstigen.
Das rohrförmige Stück 18 des Unterteilungselements 16 ist durch eine Verschraubung mit einer Verbindungsgruppe 26 verbunden, die ihrerseits mit dem mittleren Bereich der verformbaren Membrane 9 verbunden ist. Die Verbindungsgruppe 26 weist eine Axialschraube 27, eine Mutter 28 und zwei Unterlegscheiben 29 und 30 mit einer Anordnung auf, wie es in diesen Figuren dargestellt ist. Wie es besser in den Figuren 3 und 7 gezeigt ist, besteht die Schraube 27 aus einem Gewindeschaft 31 und einem Kopf 32, der ebenfalls mit einem Gewinde versehen ist. Der mittlere Bereich der verformbaren Membrane 9 weist ein Loch auf, welches von dem Schaft 31 der Schraube 27 durchquert ist, wobei der Kopf 32 an der äußeren Stirnfläche 37 der Membrane 9 angeordnet ist, die gegen das zylindrische Element 1 ausgerichtet ist. Die Unterlegscheiben 29 und 30 sind auf beiden Seiten der verformbaren Membrane 9 angeordnet, und sie sind ebenfalls von dem Schaft 31 der Schraube 27 durchquert, und das Festziehen der Mutter 28 stellt eine dichte Fixierung der Verbindungsgruppe 26 sicher. Der mit einem Gewinde versehene Kopf 32 der Schraube 27 ist dafür angepaßt, sich in die mit einem korrespondierenden Innengewinde versehene Bohrung 33 des axialen rohrförmigen Stückes 18 einzuschrauben.
Die verformbare Membrane 9 ist die eine der Stirnflächen einer undurchlässigen Kapsel 34, die mit einem Gas wie bspw. Luft gefüllt ist. Die Dicke der Kapsel 34 ist ausreichend, um unter dem Stoß der Verbrennungsgase, die von dem zylindrischen Element 1 kommen, eine solche Verformung der verformbaren Membrane 9 zu erreichen, das ein Zerbrechen des zerbrechlichen Bereichs des Eingangsleiters 4 sichergestellt ist.
Eine dielektrische Paste 35 füllt das Unterteilungselement 16 aus, und kleidet es auch aus, um einen axialen Kamin 36 für den Durchgang von Gas zwischen der ersten Stirnfläche 2 der zylindrischen Wicklung 1 und der verformbaren Membrane 9 zu bilden.
Die Gesamtheit ist in einem dielektrischen Harz versenkt, welches die starre und undurchlässige Umfangswand 8 bildet. Die äußere Stirnfläche 37 der verformbaren Membrane 9 ist vorzugsweise ebenfalls mit einer dielektrischen Paste 35 bestrichen, wodurch ihr Anhaften an dem Harz verhindert wird, mit welchem der umfangsseitige Raum zwischen der ersten Stirnfläche 2 des zylindrischen Elements 1 und der verformbaren Membrane 9 gefüllt wird, um so eine mittlere Wand 43 um den axialen Kamin 36 herum zu bilden. Der mittlere Bereich 15 des zerbrechlichen Teils des ersten Eingangsleiters findet sich so ebenfalls gehalten durch das Harz in der Nähe des Unterteilungselements 16, wodurch eine rasche und wirksame Unterteilung des zerbrechlichen Bereichs des Leiters begünstigt wird.
Die äußere seitliche Fläche 6 des zylindrischen Elements 1 kann vorteilhaft ebenfalls bestrichen sein mit der dielektrischen Paste 35, um eine bevorzugte Orientierung der Verbrennungsgase zu ergeben, die sich entlang der ersten metallisierten endseitigen Stirnfläche 2 ausbreiten sowie über den axialen Kamin 36 hin zu der verformbaren Membrane 9.
Die Montage des Kondensators gemäß der Erfindung kann vorteilhaft die nachfolgenden Schritte umfassen. Man passt ein Zentrierungsstück 21 in das Ende des Kanals 10 der zylindrischen Wicklung 1 ein. Man passt danach über dasselbe Ende den axialen Teilabschnitt 11 des ersten Eingangsleiters ein, dessen Ende 17 ein gepreßtes metallisches Sperrstück 41 trägt und an einer Schulter 38 des Zentrierungsstückes 21 zur Anlage kommt. Man positioniert das axiale rohrförmige Stück 18 in dem äußeren Kragen 23 des Zentrierungsstückes 21, wobei das axiale rohrförmige Stück 18 an seinen Bohrrungen 19 und 20 von einem quer verlaufenden Metalldraht in der Querrichtung durchquert ist, welcher dazu bestimmt ist, die zerbrechlichen Bereiche 12 und 112 des ersten Eingangsleiters zu bilden. Man kann danach die Verschweißungen 13 und 113 der Enden des Metalldrahtes an der ersten Stirnfläche der zylindrischen Wicklung 1 realisieren sowie eine mittige Verschweißung 39 desselben Metalldrahtes an dem Ende 17 des axialen Teilabschnittes 11 des ersten Eingangsleiters. Getrennt davon wurden die Schraube 27, die Unterlegscheiben 29 und 30 und die Mutter 28 an dem mittleren Bereich der verformbaren Membrane 9 angepaßt, und danach wurde die Kapsel 34 durch eine Anpassung der zweiten Wand 44 der Kapsel vervollständigt, die mit der verformbaren Membrane 9 durch eine Umfangsschweißnaht 40 verbunden ist. Man bestreicht das Innere und das Äußere des axialen rohrförmigen Stückes 18 und des Zentrierungsstückes 21 mit einer dielektrischen Paste 35 sowie auch die äußere Stirnfläche 37 der verformbaren Membrane 9. Die überschüssige dielektrische Paste 35 ist dann zur Bildung des axialen Kamins 36 für einen Durchgang der Gase bestimmt. Man kann danach die Kapsel 34, die mit ihrer Verbindungsgruppe 26 versehen ist, welche sich so an der zylindrischen Wicklung 1 gehalten findet, durch eine Verschraubung anpassen. Die Gruppe kann dann in ein dielektrisches Harz versenkt werden, vorzugsweise unter Vakuum, sodaß die Luft um die zylindrische Wicklung 1 herum eliminiert wird, sowie auch um die Kapsel 34 herum und auch herum um die dielektrische Paste 35. Das Harz bildet so die undurchlässige und starre Umfangswand 8 des Gehäuses und es wird mit ihr auch die mittlere Wand 43 zur Ausbildung gebracht.
Die dielektrische Paste 35 ist vorteilhaft ein Silikonfett. Bspw. kann ein Fett verwendet werden, welches unter der Marke RHODERFIL PATE 4 von der franzöischen Firma Rhoderfil Silicone verkauft wird.
Gemäß der Darstellung in den Figuren ist das Unterteilungselement 16 dafür angepaßt, die Enden des Leiters nach dem Zerbrechen des zerbrechlichen Bereichs des ersten Eingangsleiters auf Abstand zu bringen. Das axiale rohrförmige Stück 18 weist dafür eine nicht vernachlässigbare Dicke auf, welche die Enden des zerbrechlichen Bereichs des Eingangsleiters nach dem Bruch zum Krümmen bringt, wie es in der Figur 4 dargestellt ist.
Der zerbrechliche Bereich des ersten Eingangsleiters besteht vorzugsweise aus einem Material mit einem schwachen elastischen Verformungsvermögen. Auf diese Weise konservieren die Bereiche des Leiters nach dem Bruch die dauerhafte Verformung, die innen durch das axiale rohrförmige Stück 18 nach dem Bruch aufgegeben worden ist, um den Abstand ihrer Enden beizubehalten. Man kann vorteilhaft einen Draht aus ausgeglühtem Kupfer verwenden, der eventuell mit Silber beschichtet ist.
Gute Resultate sind erhalten worden bei Verwendung eines versilberten ausgeglühten Kupferdrahtes mit einem Durchmessers von etwa 0.4 mm, der mit einem axialen rohrförmigen Stück verbunden war, dessen Wand eine Dicke von etwa 1 mm hatte.
Das Harz, welches die Umfangswand 8 des Gehäuses bildet, kann bspw. ein dielektrisches Harz sein, wie bspw. ein geladenes Polyurethanharz.
Die verformbare Membrane 9 kann aus einem Kunststoffmaterial bestehen, wie bspw. Polyvinylchlorid oder Polyethylen.
In den Figuren wurde ein erster Eingangsleiter 4 mit zwei zerbrechlichen Bereichen 12 und 112 dargestellt, die in radialer Richtung diametral entgegengesetzt sind. Man kann auch die Anzahl der radialen Bereiche des Leiters vergrößern, um die Verteilung des Stromes zu verbessern und die Induktanz des Kondensators zu verringern. Es sei angemerkt, daß diese Induktanz bereits auf ihr Minimum verringert ist durch die Tatsache, daß die zerbrechlichen radialen Bereiche 12 und 112 des ersten Eingangsleiters sehr nahe an der ersten endseitigen Stirnfläche 2 der zylindrischen Wicklung 1 sind.
Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist wie folgt: In der normalen Funktionsstellung, die in den Figuren 1 und 3 dargestellt ist, liegt die verformbare Membrane 9 an dem Bereich des Harzes an, welches sich zwischen der verformbaren Membrane 9 und der ersten endseitigen Stirnfläche 2 der zylindrischen Wicklung 1 befindet, um die mittlere Wand 43 zu bilden, wobei das axiale rohrförmige Stück 18 in dem Zentrierungsstück 21 angeordnet ist und gegen dieses anliegt.
Sobald sich nicht selbst vernarbende Teildurchschläge des Elements mit der zylindrischen Wicklung 1 ergeben, entwickeln sich gasförmige Entweichungen durch eine Zerlegung der Materialien, welche die zylindrische Wicklung 1 ausbilden, und zwar in der Nähe der Zone des Durchschlages. Die erzeugten Gase neigen zu einer Vergrößerung des Druckes in der Kammer, die von dem zylindrischen Element 1 besetzt ist. Die Gase entweichen quer über die dielektrische Paste 35 bis hin zu der verformbaren Membrane 9 und neigen zu einem Wegstoßen der verformbaren Membrane in Bezug auf die erste endseitige Stirnfläche 2 der zylindrischen Wicklung 1, sodaß dadurch die Luft komprimiert wird, die in der Kapsel 24 enthalten ist. Die verformbare Membrane 9 neigt so dazu, mit einer axialen Translation das Unterteilungselement 16 mit sich zu ziehen und insbesondere das axiale rohrförmige Stück 18, welches sich allein durch die zerbrechlichen Bereiche 12 und 112 des ersten Eingangsleiters zurückgehalten findet. Sobald der Druck der Gase genügend hoch wird und eine bestimmte Schwelle überschreitet, erzeugt die Kraft, die axial auf das Unterteilungselement 16 ausgeübt wird, welches axial an dem mittleren Bereich 15 und/oder 115 des zerbrechlichen Bereichs 12 und/oder 112 des ersten Eingangsleiters zieht, den Bruch dieses zerbrechlichen Bereichs, um den elektrischen Stromkreis zu öffnen und den Kondensator zu unterbrechen, wie es in den Figuren 2 und 4 dargestellt ist. Der Bruch erfolgt in einer Atmosphäre, die allein mit den Zersetzungsgasen der zylindrischen Wicklung 1 gebildet ist. Nach dem Bruch bleiben die korrespondierenden Enden der zerbrechlichen Bereiche 12 und 112 gekrümmt in Bezug auf die erste endseitige Stirnfläche 2 der zylindrischen Wicklung 1, und sie verbleiben so auch in Bezug zueinander beabstandet.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen beschränkt, die ausführlich beschrieben wurden, vielmehr schließt sie auch die verschiedenen Varianten und Verallgemeinerungen ein, die in dem Umfang der nachfolgenden Ansprüche enthalten sind.

Claims

1. Eigengesichterter Kondensator, bestehend aus:

- wenigstens einem Element (1) mit einer axialen zylindrischen Wicklung aus elektrischen Isolierschichten und Leiterschichten, die gegeneinander isoliert sind und eine erste und eine zweite Elektrode des sich selbst vernarbenden Typs bilden,

- einem ersten Eingangsleiter (4), der mit der ersten Elektrode an der ersten endseitigen Stirnfläche (2) der zylindrischen Wicklung (1) elektrisch verbunden ist,

- einem zweiten Eingangsleiter (5), der mit der zweiten Elektrode elektrisch verbunden ist,

- einem starren Gehäuse mit einer undurchlässigen Umfangswand (8), welche das Element mit der zylindrischen Wicklung (1) umschließt und in einer dichten Art und Weise von den ersten (4) und zweiten (5) Eingangsleitern durchquert ist,

- einer verformbaren mittleren Membrane (9), die in einer dichten Art und Weise an ihrem Umfang mit der undurchlässigen Umfangswand (8) vereinigt ist, die in Bezug auf die erste endseitige Stirnfläche (2) der zylindrischen Wicklung (1) angeordnet ist und die dafür angepaßt ist, sich in der axialen Richtung der zylindrischen Wicklung (1) unter dem Druck von Gasprodukten nach außen zu verformen durch die Zerstörung eines Teils des Elements mit der zylindrischen Wicklung (1) in dem Fall eines sich nicht selbst vernarbenden Durchschlages,

- wenigstens einem zerbrechlichen Bereich (12) des ersten Eingangsleiters (4),

- mechanischen Verbindungsmitteln zwischen dem besagten zerbrechlichen Bereich (12) des ersten Eingangsleiters (4) und der besagten verformbaren Membrane (9), welche dafür angepaßt sind, den besagten zerbrechlichen Bereich (12) des ersten Eingangsleiters (4) bei der axialen Verformung nach außen der besagten verformbaren Membrane (9) zu zerbrechen,

dadurch gekennzeichnet, daß

- der zerbrechliche Bereich (12) des ersten Eingangsleiters (4) in Bezug auf die axiale Richtung der zylindrischen Wicklung (1) quer angeordnet ist in dem Zwischenraum zwischen der verformbaren Membrane (9) und der ersten endseitigen Stirnfläche (2) der zylindrischen Wicklung (1) und an seinen beiden Enden an zwei Fixpunkten (13, 14) gehalten wird,

- ein mittlerer Abschnitt (15) des zerbrechlichen Bereichs (12) des ersten Eingangsleiters (4) zwischen der verformbaren Membrane (9) und einem Unterteilungselement (16) verläuft, welches mit der verformbaren Membrane (9) gemeinsam ist, sodaß bei der axialen Verformung die verformbare Membrane (9) in der axialen Richtung des Unterteilungselements (16) versetzt wird, welches in dieser gleichen axialen Richtung einen Zug auf den mittleren Abschnitt (15) des zerbrechlichen Bereichs (12) des ersten Eingangsleiters (4) ausübt und sein Zerbrechen begünstigt, um den elektrischen Stromkreis zu öffnen und so den Kondensator zu unterbrechen.

2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterteilungselement (16) dafür eingerichtet ist, die Enden des Leiters nach dem Zerbrechen zu trennen.

3. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zerbrechliche Bereich (12) des ersten Eingangsleiters (4) aus einem Material mit einem schwachen elastischen Verformungsvermögen besteht, sodaß nach dem Zerbrechen die Abschnitte des Leiters eine dauerhafte Verformung konservieren, welche die Trennung ihrer Enden beibehält.

4. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß

- das Element mit der zylindrischen Wicklung (1) einen axialen Kanal (10) aufweist, der von einem axialen Teilabschnitt (11) des ersten Eingangsleiters (4) durchquert ist, dessen Ende (17) befestigt und über die erste endseitige Stirnfläche (2) der zylindrischen Wicklung (1) zugänglich ist,

- der zerbrechliche Bereich (12) des ersten Eingangsleiters (4) mit der ersten endseitigen Stirnfläche (2) der zylindrischen Wicklung (1) durch eine Verschweissung (13) verbunden ist, welche den ersten feststehenden Punkt bildet, und mit dem Ende (17) des axialen Teilabschnittes (11) des ersten Eingangsleiters (4) verbunden ist, welches den zweiten feststehenden Punkt (14) bildet.

5. Kondensator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterteilungselement (16) ein axiales rohrförmiges Stück (18) aufweist, das um das Ende (17) des axialen Teilabschnittes (11) des ersten Eingangsleiters (4) herum angeordnet und mit radialen Bohrungen (19, 20) versehen ist, die von wenigstens zwei quer verlaufenden zerbrechlichen Bereichen (12, 112) des ersten Eingangsleiters (4) durchquert sind, welche zwischen dem Ende (17) des axialen Teilabschnittes (11) des ersten Eingangsleiters (4) und zwei Verschweißungen (13, 113) gehalten sind, die an der ersten endseitigen Stirnfläche (2) der zylindrischen Wicklung (1) in radialer Richtung voneinander beabstandet sind.

6. Kondensator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende (17) des axialen Teilabschnittes (11) in einem Isolier-Zentrierungsstück (21) angeordnet ist, welches einen inneren rohrförmigen Bereich (22) aufweist, der kraftschlüssig in dem axialen Kanal (10) der zylindrischen Wicklung (1) angeordnet ist, und einen äußeren Kragen (23), gegen welchen das axiale rohrförmige Stück (18) des Unterteilungselements (16) vor dem sich nicht selbst vernarbenden Durchschlag axial zur Anlage kommt.

7. Kondensator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

- die betreffenden Anlageflächen zwischen dem äußeren Kragen (23) des Zentrierungsstückes (21) und dem rohrförmigen Stück (18) des Unterteilungselements (16) dafür vorgesehen sind, eine relative Drehung des Unterteilungselements (16) zu verhindern und es an dem Zentrierungsstück (21) zurückzuhalten,

- das rohrförmige Stück (18) des Unterteilungselements (16) durch eine Verschraubung mit einer Verbindungsgesamtheit (26) gemeinsam ist, die mit dem zentralen Bereich der verformbaren Membrane (9) verbunden ist, derart, daß die verformbare Membrane (9) durch eine Verschraubung an dem rohrförmigen Stück (18) des Unterteilungselements (16) angepaßt werden kann nach der Verbindung des zerbrechlichen Bereichs (12, 112) des ersten Eingangsleiters (4) und sich dann gehalten findet auf der zylindrischen Wicklung (1).

8. Kondensator nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die verformbare Membrane (9) die eine der Stirnflächen einer undurchlässigen Kapsel (34) ist, die mit einem Gas wie bspw. Luft gefüllt ist, wobei die Dicke der Kapsel (34) genügend groß ist, um eine solche Verformung der vorformbaren Membrane (9) zu erlauben, daß sie das Zerbrechen des zerbrechlichen Bereichs (12,112) des Eingangsleiters (4) sicherstellt.

9. Kondensator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,

- ein pastöses Dielektrikum (35) das Unterteilungselement (16) ausfüllt und auskleidet, um einen axialen Kamin (36) für einen Gasdurchgang zwischen der ersten Stirnfläche (2) der zylindrischen Wicklung (1) und der verformbaren Membrane (9) zu bilden,

- die Gesamtheit in einem dielektrischen Harz versenkt ist, welches die undurchlässige Umf angswand (8) bildet und welches eine mittlere Wand (43) um den axialen Kamin (36) herum ergibt.

10. Kondensator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Stirnfläche (37) der verformbaren Membrane (9) mit einem pastösen Dielektrikum (35) bestrichen ist, welches sein Anhaften an dem Harz verhindert.