SE435984B - Lamphallare sammansatt av tva delar - Google Patents

Description

7907268-2 Förfarandet med kiselinkapsling är ytterst svårt att genomföra vid masstillverkning. Varisstorskivor inkapslas i nämnda kisel med hjälp av en gjutningsoperation och indivi- duella varistorskivor eller ett par av skivor måste införas i en separat form innan kiselkapslingsmaterialet tillföres.

Efter det att en tillräcklig tidsperiod har förflutit för kiselmaterialet att hårdna, måste de inkapslade skivorna av- lägsnas manuellt från formarna. De höga materialkostnaderna för den kvantitet kiselmaterial som erfordras, såväl som den vanliga gjutformsoperationen, har gjort utnyttjandet av zinkoxidvaristorer i stötspänningsavledande anordningar mycket dyrbart. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstad- komma en stötspänningsavledare innefattande zinkoxidvaristo- rer med en förbättrad värmeavledningsförmâga till en väsent- ligt reducerad tillverkningskostnad.

Zinkoxidvaristorskivorna förses med värmefällor i form av metallskivor. Kombinationen av värmefällor och varistorskivor hålls i intim termisk kontakt med varandra.

Metallskivorna avlägsnar snabbt värme från varisfimskivorna under stötspänningsförhållanden och överför nämnda värme 11111 ett hölje.

Det speciellt karakterßtiska för uppfinningen fram- går av efterföljande patentkrav.

Uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvis- ning till bifogade ritningar.

Fig. 1 är en sektionsvy genom en stötspänningsav- ledare innehållande ett flertal varistorskivor.

Fig. 2 är en förstorad perspektivvy över en zink- oxidvaristorskiva enligt fig. 1, delvis i sektion.

Fig. 3 är en frontvy, delvis i sektion, över en stötspänningsavledare innehållande ett värmeöverförande arrangemang enligt uppfinningen.

Fig. 4 illustrerar grafiskt effektförlusten hos en zinkoxidvaristor som en funktion av varistortemperaturen.

Fig. 5 är en sektionsvy genom stötspänningsav- ledaren enligt fig. 3, utmed planet 5-5. 7907268-2 Fig. 6 är en sidosektionsvy genom det termiska över- föringsarrangemanget enligt uppfinningen.

Fig. 7 är en sidovy över arrangemanget enligt fig. 6.

Fig. 8 är en förstorad tvärsektionsvy gencm värmeöver- föringsarrangemanget för varistorerna i stötspänningsavledaren _ enligt fig. 3.

Fig. 9 är en planvy över ytterligare en utföringsform av ett värmeöverföringsarrangemang för varistorer enligt upp- finningen.

Fig. 10 är en perspektivvy över en annan utföringsform av ett värmeöverföringsarrangemang för varistorer enligt fig. 9. ' Fig. ll är en sidosektionsvy genom ytterligare en ut- föringsform av ett värmeöverföringsarrangemang enligt upp- finningen.

Fig. 1 visar en typisk stötspänningsavledare 10 av det slag som innefattar ett porslinshölje ll med en övre ändför- slutning 12 och en toppanslutning 13 elektriskt kopplad till ett flertal zinkoxidvaristorer 16 via en fjäder 15. Avledaren innefattar vidare ett gasutrymme 17 för att medge gasavled- ning för det fall ett varistorfel skulle uppstå. Avledaran- ordningen är sluten vid botten medelst en bcttenförslutning 18 och elektriska förbindingar med botten erhålles via en bottenanslutning 14. Varistorerna som utnyttjas i avledaren är av det slag som innehåller en sintrad skiva av zinkoxid- material 19, såsom visas i fig. 2, och som har ett elektrod- skikt 20 på topp- och bottenytorna.

Varistorn är innesluten i enlæflamàk krage 21 för att hindra att en urladdning uppträder mellan elektrodskikten längs varistorns periferi och under förbikoppling av zink- oxidmaterialet.

För bortledning av värme som alstras i varistorkroppen under drift i en avledaranordning liknande stötspännings- avledaren enligt fig. 1 utnyttjas ett värmeöverförande arr- angemang enligt fig. 3. Avledaren 10 enligt fig. 3 är lik den enligt fig. 1 och samma referensnummer utnyttjas för hän- visning till motsvarande element. Värmefällsskivor 23 med 79ü°?263'ï2 i »b hög termisk kapacitet och varistorerna 16 omges av flexibl elastiska hylsor 22, så att varistorerna hålls i intim ter- misk och elektrisk kontakt med varandra och med ändförslut- ningarna medelst fjädern 15. Den flexibla, elastiska hylsan 22 hålls i termisk kontakt med porslinshöljet ll medelst ett positionsorgan 24, vilket är infört mellan höljet ll och den värmeöverförande anordningen, innefattande den elastiska hyl- san 22 och värmefällsskivan 23 på varistorn 16. Vid ut- föringsformen enligt fig. 3 kan värmefällsskivan 23 bestå av ett material med hög termisk kapacitet, såsom stål.

Då stötströmmar flyter genom en typisk zinkoxidvaristor stiger temperaturen hos varistorn direkt med den mängd-energi som absorberas av varistorn och omvänt proportionellt med så- vål massan som varistorns specifika värme. Då termperaturen hos varistorn stiger, stiger effektförlusten i varistorn vid normal spänning såsom visas i fig. 4, i vilken den termiska avledningsförmågan hos stötspänningsavledaren A jämförs med varistoreffektförlusten per märkesspänningsenhet vid arbets- spänningen B. Efter ett högt stötströmsflöde kan effektav- ledningskravet för varistorerna öka i sådan utsträckning, att effektförlusten för varistorerna B överstiger värmeavlednings- förmågan hos stötspänningsavledaren A, såsom visas vid C, så att ett lavinartat termiskt förlopp erhålles. Då värmefällan 23, vilken hålls mot varistorn medelst den flexibla elastiska hylsan 22, såsom visas vid utföringsformen enligt fig. 3, ut- nyttjas, stiger temperaturen hos varistorn direkt med mängden energi som absorberas av varistorn och omvänt proportionellt med de kombinerade massorna och specifika värmet för både varistorn 16 och värmefällan 23, till följd av det snabba värmeflödet från varistorn till värmefällan. Temperatursteg~ ringen hos varistorn hålls nu vid en tillräckligt låg nivå, så att möjligt värmeflöde genom hylsan 22 är större än effekt- förlusten för varistorn, varvid varistorn effektivt kyls till en normal arbetstemperatur. Funktionsförhållandet mellan positionsorganet 24 och varistorn 16 visas i fig. 5, varav framgår att ett gasutrymme 9 åstadkommesför gasexpansion i händelse av varistorfel. Det termiska överföringsarrangeman- get enligt fig. 3 visas mer detaljerat i fig. 6 och 8, varvid '7907268-2 U1 varistorn 16 har övre och nedre elektrodskikt 20 på topp- resp. bottenytan hos zinkoxidmaterialet och en keramisk krage 21 omkring periferin hos zinkcxidmaterialet. Vidare innefattar den en metallskiva 23, som hålls i termisk kontakt med va- ristorn medelst den elastiska hylsan 22. Det material som väljs för den elastiska hylsan utgöres av ett kiselharts med en hög grad av flexibilitet och goda värmeledande egenskaper.

Såsom beskrivits tidigare innefattar metallskivan 23 en stål- komposition, men andra material, såsom järn, aluminium och koppar, andra metallegeringar, såväl som andra värmeledande material med en relativt hög värmekapacitet, kan även utnytt- jas.

Det termiska överföringsarrangemanget enligt fig. 6 visas i fig. 7, varvid den elastiska hylsan 22 omger varistorn 16 och värmefällan 23. Elektrisk kontakt uppnås mellan varje varistor i ett seriearrangemang av ett flertal varistorer medelst elektrodskiktet 20 hos en varistor och metallskivan 23 på den näst följande varistorn i serien. I vissa tillämp- ningar kan den keramiska kragen 21 elimineras, varvid den elastiska hylsan 22 åstadkommer elektrisk isolering mellan elektrodskikten på skivan, vartill den håller metallskivan och varistorn i god fysisk kontakt.

Positionsorganet 24 som håller varistorn och metall- värmefällan i termisk kontakt med avledaren i fig. 3 visas mer i detalj i fig. 8. Så snart den elastiska hylsan 22 har anbringats omkring variärmn och metallskivan införes kombina- tionen av metallskivan och varistorn i avledarens hölje. Po- sitionsorganet 24 har formen av ett hundben, vilket är sträckt genom påläggande av en spänning på båda ändar, som bringar mittpartiet av positionselementet att utsträckas. Så snart varistorn, metallskivan och den elastiska hylsan har place- rats i höljet avlägsnas spänningen från ändarna hos positions- elementet för att pressa varistoranordningen direkt mot höl- jet. Elementet 24 kan lämpligen tillverkas av en flexibel polymer, såsom kiselharts eller av annat elektriskt isoleran- de material med god värmeledningsförmåga.

Fig. 9 visar den elamiska hylsan 22 och positions- elementet 24, varvid elementet 24 hålls mellan varistorn 16 7907268 -2 och hylsan.

Pig. l0 visar en kombinerad elastisk hylsa 22' och ett utsprång 24' utfört i ett stycke. Utsprânget 24' kommer i lik- het med positionselementet 24 att hålla anordningen mot höljet.

Med det nya värmeöverföringsarrangemanget enligt upp- finningen kan de termiska överföringskarakterstikorna skräddar- sys för varje specielltvarüïorkrav. Då hög värmekapacitet erfordras tillsammans med god värmeledningsförmåga kan metall- legeringar skräddarsys att passa de speciella termiska kraven.

De betydelsefulla kraven är att värme snabbt skall kun- na ledas bort från varistorn och att värmelagringskapaciteten hos de skivformade värmefällorna är tillräcklig för att hindra en överdriven temperaturstegring hos varistorn. Ändamålet med den elastiska hylsan är att åstadkomma god termisk kontakt mellan både varistorn och värmefällan och med porslinshöljets vägg. I det fall att den elastiska hylsan uteslutes och värmefällan fästes medelst ett bindemedel med hög smältpunkt, såsom en metallegering, kan geometrin hos värmefällan anpassas för att bättre överensstämma med den inre geometrin hos porslinshöljet för effektiv värmeöverföring.

I vissa tillämpningar kan bindemedlet uteslutas och värmefäl- lan medges att stå i direkt kontakt med varistorn. Den yttre ytan hos den skivformade värmefällan kan omges av den-elastmka hylsan för åstadkommande av god termisk kontakt mellan höljet och värmefällan utan att medge den elektriskt ledande värme- fällan att stå i direkt kontakt med höljet. _ Fig. ll visar en utföringsform i vilken den elastiska hylsan 22 omger den skivformade värmefällan 23, varvid varis- torn är något infälld i värmefällan för inplaceringsändamål.

Värmefällsskivan är överdimensionerad relativt varistorns diamater för åstadkommande av en geometri som nära anpassar sig till innergeometrhxhos höljet för effektiv termisk över- förinq.

Fastän det termiska överföringssystemet enligt upp- finningen har beskrivits för användning i stötspänningsav- ledande höljen utgör detta endast ett exempel. System enligt föreliggande uppfinning kan finna användning överallt där zinkoxidavledare kan utnyttjas.

Claims (4)

'7-'907268-2 Patentkrav

1. Stötspänningsavledare innefattande ett väsentligen cylindriskt hus (11) och anslutningsorgan (13, 14) monterade vid motsatta ändar av huset, k ä n n e t e c k n a d av ett flertal zinkoxidskivor (19), var och en försedd med elektroder (29) på skivans motsatta ytor, samt ett flertal värmefällor (73), var och en tillverkad av en legering av järn och med en volym motsvarande en väsentlig del av volymen hos de individuella zinkoxidskivorna (19) och en hög termisk kapacitet, vilka skivor och värmefällor är anordnade i en alternerande följd fiör bildande av en stapel i nämnda hus (11) och elektriskt inkopplade i form av ett seriearrange- mang mellan nämnda anslutningsorgan (13, 14), varvid nämnda värmefällor (23) befinner sig i intim termisk kontakt med intilliggande par av zinkoxidskivor (19) och står i elektrisk kontakt med dessas elektroder (20), varigenom nämnda värme- fällor snabbt absorberar värme från nämnda skivor för att effektivt begränsa temperaturstegringen hos dessa, då ström flyter därigenom under stötspänningstillstànd.

2. Avledare enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den dessutom innefattar ett flertal isolerande hylsor (22), vilka var och en omger olika av nämnda skivor (19) och värmefällor (22) för att bibehålla dessa parvis termiskt och elektriskt sammankopplade. 1

3. Avledare enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k- n a d av att nämnda värmefällor har formen av skivor (23) med inbördes samma diametrar, som väsentligen överensstämmer med diametern för nämnda zinkoxidskivor (19).

4. Avledare enligt något av krav 1-3, k ä n n e- t e c k n a d av att värmefällorna (23) är utförda av stål. av Avledare enligt något av krav 1-4, k ä n n e- , t e c k n a d av att den dessutom innefattar organ (24) för anordning av nämnda stapel av zinkoxidskivor (19) och värmefällor (23) i värmeöverförande kontakt med nämnda hus (11).