EP1173860B1 - Selbsterholende strombegrenzungseinrichtung mit flüssigmetall - Google Patents

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EP1173860B1
EP1173860B1 EP00926998A EP00926998A EP1173860B1 EP 1173860 B1 EP1173860 B1 EP 1173860B1 EP 00926998 A EP00926998 A EP 00926998A EP 00926998 A EP00926998 A EP 00926998A EP 1173860 B1 EP1173860 B1 EP 1173860B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
self
limiting device
current
liquid metal
recovering current
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP00926998A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1173860A2 (de
Inventor
Wolfgang Kremers
Andreas Krätzschmar
Frank Berger
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Eaton Industries GmbH
Original Assignee
Moeller GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Moeller GmbH filed Critical Moeller GmbH
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Publication of EP1173860B1 publication Critical patent/EP1173860B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H87/00—Protective devices in which a current flowing through a liquid or solid is interrupted by the evaporation of the liquid or by the melting and evaporation of the solid when the current becomes excessive, the circuit continuity being reestablished on cooling

Definitions

  • the invention relates to a self-recovering current limiting device Liquid metal according to the preamble of claim 1.
  • SU 922 911 A is a self-recovering current limiting device known according to the preamble of claim 1, which contains two electrodes made of solid metal, the separated by first insulating bodies designed as pressure-resistant insulating housings are. Inside the insulating housing are through insulating partitions and second insulating bodies arranged in between, which act as annular sealing washers are executed, partially filled with liquid metal, one after the other horizontal compressor rooms formed, one above the other with liquid metal filled, eccentrically arranged connecting channels of the partition walls are connected. So there is normal operation over the liquid metal a continuous inner conductive connection between the electrodes. In the case of current limitation, the liquid metal becomes due to the high current density displaced from the connecting channels.
  • U.S. Patent 4,429,295 there is a self-recovering current limiting device described the hollow cylindrical electrodes made of solid metal, two completely compressor rooms filled with liquid metal and a room separating them Contains partition with connecting channels.
  • the electrodes form with a pistons made of insulating material each have a cylinder-piston device for recording the evaporation pressure in the event of a current limitation against a restoring means in the form of an inert gas or a spring means.
  • GB-PS 1 209 020 there is a self-recovering current limiting device described in which a fixed and a movable electrode via a storage room completely filled with liquid metal and a Connection channel are conductively connected.
  • the movable electrode by the pressure evaporating liquid metal moved a gaseous return means, one with the movable Electrode connected and outwardly reaching plunger with a Actuators for a display center or a circuit breaker can be connected can.
  • the liquid metal condenses the movable electrode with the plunger into the Starting position back.
  • the current limiting devices described above are not to be set to a desired nominal current factor suitable.
  • the publication SU 1 529 303 A describes an electrical Switching device with liquid metal, the two electrodes of solid metal with form an insulating intermediate piece a vessel, the inner surface is equipped with sections of different cross-sections. By the Operating the piston of a bellows filled with liquid metal rises or the liquid level in the vessel drops, creating an electrical connection or separation between the electrodes takes place.
  • the above Switching device described is not for limiting an overcurrent suitable.
  • the invention is therefore based on the object of a current limiting device specify that in easy to use and in safe to reproduce In a desired current limiting behavior, i.e. in particular in terms of the response current, at least approximately optimal is to be adjusted.
  • the level is increased
  • Change in volume of the liquid metal above the connecting channels is carried out within the compressor rooms. It was found, that the size of the response current remains the same under the same conditions with increasing liquid metal level above the connecting channels elevated. This ensures that a single device on the user side to a required nominal current factor from a variety of possible nominal current factors can be set. The one with the Nominal current factor multiplied nominal current for which the system to be protected is designed, the current limiting device should respond.
  • a first development of the invention consists in the fact that at least one of the compressor rooms at least partially as a cylinder-piston device is formed, the piston and thus the level by an adjustable and lockable adjustment device is to be set. It is advantageous here the conductive connection of the piston to the neighboring electrode, for example via welded-on flexible conductors, so that the piston is art an inner electrode.
  • a second development of the invention is that at least one the compressor rooms are connected to a reservoir filled with liquid metal is, the reservoir with an externally adjustable and lockable adjustment device is operatively connected.
  • the reservoir is there advantageously from a cylinder-piston device or from a bellows.
  • the adjusting device is expediently connected to a plunger and / or to be determined via locking or clamping means and / or with an adjustment scale, in this case, advantageously in conjunction with a pointer.
  • connection of the adjustment devices is recommended of all poles for the common setting of the same nominal current factor the Pole, for example over a bridge.
  • GaInSn alloys as the liquid metal to be used are simply too handle due to their physiological safety.
  • An alloy of 660 parts by weight of gallium, 205 parts by weight of indium and 135 parts by weight Tin is liquid at normal pressure from 10 ° C to 2000 ° C and has adequate electrical conductivity.
  • the current limiting device 1 from a pressure-resistant first insulating body surrounded in the form of a molded housing 10.
  • the molded housing 10 is made from a left-hand half-shell 101 and a right-hand half-shell 102.
  • a left-sided electrode is located within the molded housing 10 121 and a right-hand electrode 122.
  • the electrodes 121 and 122 are made made of solid copper and each with an outer connecting conductor 123 through the molded housing 10.
  • Starting from the left-hand electrode 121 are alternately pressure-resistant in the molded housing 10 second insulating body in the form of annular sealing washers 3 and insulating Partitions 41 to 44, which are provided with connecting channels 5, are arranged.
  • the cylinder-piston device 13 consists essentially of a pressure-resistant insulating cylinder 131 and one in this perpendicular to the Partitions 41 to 44 guided piston 132.
  • the cylinder 131 is in same way as the sealing washers 3 and the partition walls 41 to 44 in the molded housing 10 held, means not shown for non-positive Connect these elements, for example through clamping screws along the two lines 8, and preferably sealing rings between these elements are present.
  • the one designed as an open hollow cylinder Piston 132 is guided tightly in the cylinder 131, for which purpose a sealing ring 133 is attached the outer surface of the piston 132 is provided.
  • the piston tappet 134 132 extends through the right-hand electrode 122 and half-shell 102
  • the piston 132 moves against the force of a return spring 135, which is supported between the piston 132 and the right-hand electrode 122.
  • the return spring 135 acts on the piston 132 in the direction toward Partition 44.
  • the piston 132 which is also made of copper, is over flexible copper strands 136 welded on both sides with the right-hand electrode 122 conductively connected, so that the piston 132 in the sense of an electrode acts.
  • the left-hand electrode 121 and the partition walls 41 to 44 become first compressor rooms 61 with the same Volume trained.
  • the cylinder 131 and the piston becomes a second compressor chamber 62 formed with a variable volume.
  • All compressor rooms 61 and 62 are partially with liquid metal 7, for example a GalnSn alloy, refilled.
  • Their liquid level 71 is in any case above of the connecting channels 5, so that normally over the liquid metal 7, the piston 132 and the copper strands 136 a continuous conductive connection exists between the electrodes 121 and 122, which only when exceeded of the response current is limited or interrupted.
  • Above the liquid metal 7 is vacuum or a protective gas, the pressure has been set by the manufacturer.
  • the liquid level 71 of the distributing Liquid metal 71 changed in all compressor rooms 61, 62.
  • the liquid level takes the extreme left or right position of the piston 132 71 the maximum height Hmax (Fig. 1 a) or the minimum height Hmin (Fig. 1b) over the connecting channels 5, the horizontal shown Condition of use of the current limiting device 1 provided becomes.
  • the height of the liquid level 71 above the connecting channels 5 influences the level of the response current of the current limiting device 1.
  • the plunger 134 is towards its free end with locking notches 141st provided with a guided in the right-hand half-shell 102 and with a pointer 143 under the action of a detent spring 142 interact with each other.
  • the notches 141 are values of an adjustment scale 144 assigned. These values correspond to those using the setting device 14, which is formed from the setting means 141 to 144, adjustable values the nominal current factors. In the example, the nominal current factors are "6" (FIG. 1b), "12" and "14" (Fig. 1a) adjustable.
  • Fig. 2a and Fig. 2b are only the essential differences compared to Embodiment according to Fig. 1a and Fig. 1b highlighted, reference numerals for the same elements.
  • the current limiting device 2 is insulated and non-positively surrounded by a molded housing 20 a left-hand and a right-hand half-shell 201 and 202, respectively.
  • the compressor rooms 61 are connected to a reservoir via a connection opening 25 26 in connection, which is preferably completely with liquid metal 7 is filled out.
  • the storage container 26 is a (for example metallic) bellows executed in the area of an access opening 203 in the right-hand side Half-shell 202 tight with the outside of the right-hand electrode 222 is tightly connected.
  • the free end face of the reservoir 26 is with a Tappet 264 connected, which slidably guided in a fixed bearing 245 is.
  • the Storage container 26 At the extreme displacement of the plunger 264 to the right, the Storage container 26 its largest volume, which with a recording of Liquid metal 7 is connected from the compressor rooms 61, whereby the Liquid level 71 the smallest adjustable height Hmin above the connecting channels 5 occupies (Fig. 2a).
  • the storage container 26 takes up its smallest volume, which is associated with a discharge of liquid metal 7 into the compressor rooms 61 is, whereby the liquid level 71 the largest adjustable height Hmax occupies over the connecting channels 5 (Fig. 2b).
  • the plunger 264 is equipped with an adjustment scale 244. Between Hmin and Hmax can be any height of the liquid level 71 and thus continuously the nominal current factor of the current limiting device 2 by means of the adjusting device composed of the adjusting means 244 to 246 24 can be set.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments limited, but also includes all within the meaning of the invention equivalent embodiments.
  • This is how the current limiting device can be Modify 2, for example, so that for the reservoir 26 a cylinder-piston device is provided instead of a bellows becomes.
  • Another possible training is that when using several current limiting devices 1 or 2 arranged in parallel a plunger device, the plunger 134 of the cylinder-piston devices 13 or the plungers 264 of the storage containers 26 are rigidly connected to one another are, here only a single setting device 14 or 24 for all Pole of the multi-pole current limiting device is required.
  • the Current limiting device 1 can also be modified in such a way that with the elimination of the right-hand electrode 122, the copper strands 136 directly are connected to the right-hand connecting conductor 123.

Landscapes

  • Compressor (AREA)
  • Fuses (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine selbsterholende Strombegrenzungseinrichtung mit Flüssigmetall nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Stand der Technik
Aus der Druckschrift SU 922 911 A ist eine selbsterholende Strombegrenzungseinrichtung gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 bekannt, die zwei Elektroden aus Festmetall enthält, die durch als druckfestes Isoliergehäuse ausgebildete erste Isolierkörper getrennt sind. Innerhalb des Isoliergehäuses sind durch isolierende Zwischenwände und dazwischen angeordnete zweite Isolierkörper, die als ringförmige Dichtscheiben ausgeführt sind, mit Flüssigmetall teilweise aufgefüllte, hintereinander liegende Verdichterräume ausgebildet, die untereinander über mit Flüssigmetall ausgefüllte, außermittig angeordnete Verbindungskanäle der Zwischenwände verbunden sind. Damit besteht im Normalbetrieb über das Flüssigmetall eine durchgehende innere leitende Verbindung zwischen den Elektroden. Im Strombegrenzungsfall wird infolge der hohen Stromdichte 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 emeut betriebsbereit ist. In der Druckschrift DE 40 12 385 A1 wird eine Strombegrenzungseinrichtung mit nur einem Verdichterraum beschrieben und als Medium über dem Flüssigkeitsspiegel Vakuum, Schutzgas oder eine isolierende Flüssigkeit erwähnt. Es ist nach Druckschrift DE 26 52 506 A1 bekannt, bei Kontakteinrichtungen als Flüssigmetall Gallium-Legierungen, insbesondere GaInSn-Legierungen zu verwenden. Es sind, beispielsweise nach Patent Abstract1 JP 40 4312737 A, Strombegrenzungseinrichtungen bekannt, bei denen zur Absorption des im Strombegrenzungsfall durch Verdampfung von Flüssigmetall entstehenden schlagartigen Druckanstieges ein röhrenartiger, mit Flüssigmetall gefüllter Strombegrenzungsraum mit einer durch Federkraft beaufschlagten, gasgefüllten Zylinder-Kolben-Einrichtung in Verbindung steht.
Um die eingangs genannten Strombegrenzungseinrichtungen für verschiedene Anwendungsfälle nutzen zu können, müssen sie dahingehend unterschiedlich ausgelegt sein, dass sie bei einer vom Anwendungsfall abhängigen, mehr oder weniger kurzzeitigen Überlastung nicht ansprechen. So dürfen z.B. Strombegrenzungseinrichtungen in Verbindung mit Generatoren nicht bei einem kurzzeitigen Überlaststrom, der das 2...6fache des Nennstromes beträgt, oder in Verbindung mit Motoren schlechter Eisenqualität oder Transformatoren nicht bei einem kurzzeitigen Überlaststrom, der das 6...18fache des Nennstromes beträgt, ansprechen; sondem dies erst bei einem demgegenüber höheren Strom tun. Daher besteht bisher das nachteilige Erfordemis, herstellerseitig eine erhebliche Anzahl von Strombegrenzungseinrichtungen anzubieten, damit eine geeignete Auswahl hinsichtlich der anwenderseitigen Gegebenheiten stattfinden kann.
In der US-PS 4 429 295 ist eine selbsterholende Strombegrenzungseinrichtung beschrieben, die hohlzylindrische Elektroden aus Festmetall, zwei vollständig mit Flüssigmetall gefüllte Verdichterräume und eine diese trennende Zwischenwand mit Verbindungskanälen enthält. Die Elektroden bilden mit einem jeweils innen liegenden Kolben aus Isolierstoff eine Zylinder-Kolben-Einrichtung zur Aufnahme des Verdampfungsdruckes im Strombegrenzungsfall entgegen eines Rückstellmittels in Form eines Inertgases oder eines Federmittels. In der GB-PS 1 209 020 ist eine selbsterholende Strombegrenzungseinrichtung beschrieben, bei der eine feststehende und eine bewegliche Elektrode über einen mit Flüssigmetall vollständig gefüllten Vorratsraum und einen Verbindungskanal leitend verbunden sind. Im Strombegrenzungsfall wird die bewegliche Elektrode durch den Druck verdampfenden Flüssigmetalls entgegen einem gasförmigen Rückstellmittel verschoben, wobei ein mit der beweglichen Elektrode verbundener und nach außen reichender Stößel mit einem Betätiger für ein Anzeigemitte oder einen Leistungsschalter verbunden werden kann. Nach Beendigung des Strombegrenzungsvorganges kehrt durch das kondensierende Ftüssigmetall die bewegliche Elektrode mit dem Stößel in die Ausgangslage zurück. Die vorstehend beschriebenen Strombegrenzungseinrichtungen sind nicht zur Einstellung auf einen gewünschten Nennstromfaktor geeignet. Die Druckschrift SU 1 529 303 A beschreibt einen elektrische Schaltvorrichtung mit Flüssigmetall, deren beide Elektroden aus Festmetall mit einem isolierenden Zwischenstück ein Gefäß bilden, dessen innere Oberfläche mit Sektionen unterschiedlichen Querschnitts ausgestattet ist. Durch das Betätigen des Kolbens eines mit Flüssigmetall gefüllten Faltenbalges steigt oder fällt der Flüssigkeitsspiegel in dem Gefäß, wodurch eine elektrische Verbindung bzw. Trennung zwischen den Elektroden stattfindet. Die vorstehend beschriebene Schaltvorrichtung ist nicht zum Begrenzen eines Überstromes geeignet.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Strombegrenzungseinrichtung anzugeben, die in einfach zu handhabender und in sicher zu reproduzierender Weise auf ein gewünschtes Strombegrenzungsverhalten, d.h. insbesondere hinsichtlich des Ansprechstromes, wenigstens annähemd optimal anzupassen ist.
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.
Durch eine Verstellung der Einstellvorrichtung wird eine die Füllstandshöhe über den Verbindungskanälen verändernde Volumenänderung des Flüssigmetalls innerhalb der Verdichterräume vorgenommen wird. Es wurde gefunden, dass sich die Größe des Ansprechstromes bei im übrigen gleichen Bedingungen mit zunehmender Füllstandshöhe des Flüssigmetalls über den Verbindungskanälen erhöht. Damit wird erreicht, dass ein einziges Gerät anwenderseitig auf einen erforderlichen Nennstromfaktor aus einer Vielzahl von möglichen Nennstromfaktoren eingestellt werden kann. Bei dem mit dem Nennstromfaktor multiplizierten Nennstrom, für den die zu schützende Anlage ausgelegt ist, soll die Strombegrenzungseinrichtung ansprechen.
Eine erste Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass wenigstens einer der Verdichterräume wenigstens teilweise als Zylinder-Kolben-Einrichtung ausgebildet ist, deren Kolben und damit die Füllstandshöhe durch eine verstell- und feststellbare Einstellvorrichtung einzustellen ist. Vorteilhaft ist hierbei die leitende Verbindung des Kolbens mit der benachbarten Elektrode, beispielsweise über angeschweißte flexible Leiter, so dass der Kolben in der Art einer inneren Elektrode wirkt.
Eine zweite Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass wenigstens einer der Verdichterräume mit einem mit Flüssigmetall gefüllten Vorratsbehälter verbunden ist, wobei der Vorratsbehälter mit einer von außen verstellbaren und feststellbaren Einstellvorrichtung wirkverbunden ist. Bevorzugt steht eine der Elektroden mit dem Vorratsbehälter in Verbindung. Der Vorratsbehälter besteht vorteilhaft aus einer Zylinder-Kolben-Einrichtung oder aus einem Faltenbalg.
Die Einstellvorrichtung ist zweckmäßig mit einem Stößel verbunden und/oder über Rast- oder Klemmmitteln festzustellen und/ oder mit einer Einstellskala, in diesem Falle vorteilhaft in Verbindung mit einem Zeiger, versehen.
Sind mehrere Strombegrenzungseinrichtungen zu einer mehrpoligen Einrichtung zusammengeführt, dann empfiehlt sich die Verbindung der Einstellvorrichtungen aller Pole zur gemeinsamen Einstellung des gleichen Nennstromfaktors der Pole, beispielsweise über eine Brücke.
GaInSn-Legierungen als zu verwendendes Flüssigmetall sind einfach zu handhaben durch ihre physiologische Unbedenklichkeit. Eine Legierung aus 660 Gewichtsanteilen Gallium, 205 Gewichtsanteilen Indium und 135 Gewichtsanteilen Zinn ist bei Normaldruck von 10°C bis 2000°C flüssig und besitzt eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden, anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen
Figur 1a, b:
im Längsschnitt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Strombegrenzungseinrichtung;
Figur 2a, b:
im Längsschnitt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Strombegrenzungseinrichtung.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform nach Fig. 1a und Fig. 1b wird die Strombegrenzungseinrichtung 1 von einem druckfesten ersten Isolierkörper in Form eines Formgehäuses 10 umgeben. Das Formgehäuse 10 besteht aus einer linksseitigen Halbschale 101 und einer rechtsseitigen Halbschale 102. Innerhalb des Formgehäuses 10 befindet sich eine linksseitige Elektrode 121 und eine rechtsseitige Elektrode 122. Die Elektroden 121 und 122 bestehen aus massivem Kupfer und reichen mit jeweils einem äußeren Anschlussleiter 123 durch das Formgehäuse 10. Ausgehend von der linksseitigen Elektrode 121 sind in dem Formgehäuse 10 weiterhin abwechselnd druckfeste zweite Isolierkörper in Form von ringförmigen Dichtscheiben 3 und isolierende Zwischenwände 41 bis 44, die mit Verbindungskanälen 5 versehen sind, angeordnet.
Zwischen der am weitesten rechts gelegenen Zwischenwand 44 und der rechtsseitigen Elektrode 122 ist eine Zylinder-Kolben-Einrichtung 13 angeordnet. Die Zylinder-Kolben-Einrichtung 13 besteht im wesentlichen aus einem druckfesten isolierenden Zylinder 131 und einem in diesem senkrecht zu den Zwischenwänden 41 bis 44 geführten Kolben 132. Der Zylinder 131 wird in gleicher Weise wie die Dichtscheiben 3 und die Zwischenwände 41 bis 44 in dem Formgehäuse 10 gehalten, wobei nicht dargestellte Mittel zum kraftschlüssigen Verbinden dieser Elemente, beispielsweise durchgehende Spannschrauben entlang der beiden Linien 8, und vorzugsweise Dichtringe zwischen diesen Elementen vorhanden sind. Der als offener Hohlzylinder ausgebildete Kolben 132 wird in dem Zylinder 131 dicht geführt, wozu ein Dichtring 133 an der Mantelfläche des Kolbens 132 vorgesehen ist. Der Stößel 134 des Kolbens 132 reicht durch die rechtsseitige Elektrode 122 und Halbschale 102. Die Bewegung des Kolbens 132 erfolgt gegen die Kraft einer Rückstellfeder 135, die sich zwischen dem Kolben 132 und der rechtsseitigen Elektrode 122 abstützt. Die Rückstellfeder 135 beaufschlagt den Kolben 132 in Richtung zur Zwischenwand 44. Der ebenfalls aus Kupfer bestehende Kolben 132 ist über beidseitig angeschweißte flexible Kupferlitzen 136 mit der rechtsseitigen Elektrode 122 leitend verbunden, so dass der Kolben 132 im Sinne einer Elektrode wirkt.
Durch die Dichtscheiben 3, die linksseitige Elektrode 121 und die Zwischenwände 41 bis 44 werden erste Verdichterräume 61 mit gleichbleibendem Rauminhalt ausgebildet. Durch die am weitesten rechts gelegene Zwischenwand 44, dem Zylinder 131 und dem Kolben wird ein zweiter Verdichterraum 62 mit einem veränderbaren Rauminhalt ausgebildet. Alle Verdichterräume 61 und 62 sind teilweise mit Flüssigmetall 7, beispielsweise einer GalnSn-Legierung, aufgefüllt. Deren Flüssigkeitsspiegel 71 befindet sich in jedem Fall oberhalb der Verbindungskanäle 5, so dass normalerweise über dem Flüssigmetall 7, dem Kolben 132 und den Kupferlitzen 136 eine durchgehende leitende Verbindung zwischen den Elektroden 121 und 122 besteht, die erst bei Überschreiten des Ansprechstromes begrenzt oder unterbrochen wird. Oberhalb des Flüssigmetalls 7 befindet sich Vakuum oder ein Schutzgas, dessen Druck herstellerseitig eingestellt worden ist.
Beim Verstellen des Stößels 134 wird durch die damit verbundene Volumenänderung des Verdichterraumes 62 der Flüssigkeitsspiegel 71 des sich verteilenden Flüssigmetalls 71 in allen Verdichterräumen 61, 62 verändert. In der äußersten linken bzw. rechten Stellung des Kolbens 132 nimmt der Fiüssigkeitsspiegel 71 die maximale Höhe Hmax (Fig. 1 a) bzw. die minimale Höhe Hmin (Fig. 1b) über den Verbindungskanälen 5 ein, wobei die dargestellte horizontale Gebrauchslage der Strombegrenzungseinrichtung 1 vorausgesetzt wird. Die Höhe des Flüssigkeitsspiegels 71 über den Verbindungskanälen 5 beeinflusst die Höhe des Ansprechstromes der Strombegrenzungseinrichtung 1. Der Stößel 134 ist in Richtung zu seinem freien Ende mit Rastkerben 141 versehen, die mit einem in der rechtsseitigen Halbschale 102 geführten und mit einem unter der Einwirkung einer Rastfeder 142 stehenden Zeiger 143 rastend zusammenwirken. Den Rastkerben 141 sind Werte einer Einstellskala 144 zugeordnet. Diese Werte entsprechen den mittels der Einstellvorrichtung 14, die aus den Einstellmitteln 141 bis 144 gebildet ist, einstellbaren Werten der Nennstromfaktoren. Im Beispiel sind die Nennstromfaktoren "6" (Fig. 1b), "12" und "14" (Fig. 1a) einstellbar.
Bei der nunmehr folgenden Beschreibung und Darstellung der Strombegrenzungseinrichtung 2 gemäß der erfindungsgemäßen Ausführungsform nach Fig. 2a und Fig. 2b werden nur die wesentlichen Unterschiede gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 1a und Fig. 1b hervorgehoben, wobei Bezugszeichen für gleiche Elemente übernommen werden.
Durch die linksseitige Elektrode 221, die Dichtscheiben 3, die Zwischenwände 41 bis 44 sowie die rechtsseitige Elektrode 222 werden Verdichterräume 61 mit gleichbleibendem Rauminhalt gebildet. Die Strombegrenzungseinrichtung 2 wird isolierend und kraftschlüssig umgeben von einem Formgehäuse 20 aus einer linksseitigen und einer rechtsseitigen Halbschale 201 bzw. 202. Die Verdichterräume 61 stehen über eine Verbindungsöffnung 25 mit einem Vorratsbehälter 26 in Verbindung, der vorzugsweise vollständig mit Flüssigmetall 7 ausgefüllt ist. Der Vorratsbehälter 26 ist als (beispielsweise metallischer) Faltenbalg ausgeführt, der im Bereich einer Zutrittsöffnung 203 in der rechtsseitigen Halbschale 202 dicht mit der Außenseite der rechtsseitigen Elektrode 222 dicht verbunden ist. Die freie Stimseite des Vorratsbehälters 26 ist mit einem Stößel 264 verbunden, der in einem ortsfesten Lager 245 verschiebbar geführt ist. Bei der äußersten Verschiebung des Stößels 264 nach rechts nimmt der Vorratsbehälter 26 sein größtes Volumen ein, das mit einer Aufnahme von Flüssigmetall 7 aus den Verdichterräumen 61 verbunden ist, wodurch der Flüssigkeitsspiegel 71 die kleinste einstellbare Höhe Hmin über den Verbindungskanälen 5 einnimmt (Fig. 2a). Bei der äußersten Verschiebung des Stößels 264 nach links nimmt der Vorratsbehälter 26 sein kleinstes Volumen ein, das mit einer Abgabe von Flüssigmetall 7 in die Verdichterräume 61 verbunden ist, wodurch der Flüssigkeitsspiegel 71 die größte einstellbare Höhe Hmax über den Verbindungskanälen 5 einnimmt (Fig. 2b). Zur definierten Einstellung ist der Stößel 264 mit einer Einstellskala 244 ausgestattet. Zwischen Hmin und Hmax kann jede beliebige Höhe des Flüssigkeitsspiegels 71 und damit kontinuierlich der Nennstromfaktor der Strombegrenzungseinrichtung 2 mittels der sich aus den Einstellmitteln 244 bis 246 zusammensetzenden Einstellvorrichtung 24 eingestellt werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern umfasst auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungsformen. So lässt sich die Strombegrenzungseinrichtung 2 beispielsweise dahingehend abwandeln, dass für den Vorratsbehälter 26 statt eines Faltenbalges eine Zylinder-Kolben-Einrichtung vorgesehen wird. Eine weitere möglicher Ausbildung besteht darin, dass bei Verwendung mehrerer parallel angeordneter Strombegrenzungseinrichtungen 1 oder 2 zu einer mehrpoligen Einrichtung die Stößel 134 der Zylinder-Kolben-Einrichtungen 13 bzw. die Stößel 264 der Vorratsbehälter 26 untereinander starr verbunden sind, wobei hier nur eine einzige Einstellvorrichtung 14 bzw. 24 für alle Pole der mehrpoligen strombegrenzenden Einrichtung erforderlich ist. Die Strombegrenzungseinrichtung 1 lässt sich außerdem in der Weise abwandeln, dass unter Fortfall der rechtsseitigen Elektrode 122 die Kupferlitzen 136 direkt mit dem rechtsseitigen Anschlussleiter 123 verbunden sind.
Bezugszeichenliste:
1
Strombegrenzungseinrichtung
10
Formgehäuse
101; 102
Halbschalen
121; 122
Elektroden
123
Anschlussleiter
13
Zylinder-Kolben-Einrichtung
131
Zylinder
132
Kolben
133
Dichtring
134
Stößel
135
Rückstellfeder
136
Kupfertitzen
14
Einstellvorrichtung
141
Rastkerben
142
Rastfeder
143
Zeiger
144
Einstellskala
2
Strombegrenzungseinrichtung
20
Formgehäuse
201; 202
Halbschalen
221; 222
Elektroden
24
Einstelivorrichtung
244
Einstellskala
245
Lager
246
Klemmschraube
25
Verbindungsöffnung
26
Vorratsbehälter
264
Stößel
3
Dichtscheiben
41 ... 44
Zwischenwände
5
Verbindungskanäle
61; 62
Verdichterräume
7
Flüssigmetall
71
Flüssigkeitsspiegel
8
Linien

Claims (13)

  1. Selbsterholende Strombegrenzungseinrichtung mit Flüssigmetall, enthaltend Elektroden (121, 122; 221, 222) aus Festmetall zum Anschließen an einen zu schützenden Stromkreis und mehrere mit Flüssigmetall (7) teilweise aufgefüllte, zwischen den Elektroden (121, 122; 221, 222) hintereinander liegende Verdichterräume (61; 62), die durch druckfeste Isolierkörper (3, 10) und durch diese gehaltene isolierende Zwischenwände (41 ... 44) mit Verbindungskanälen (5) gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, dass das das Flüssigmetall (7) beinhaltende Volumen der Verdichterräume (61; 62) in Verbindung mit einer Einstellvorrichtung (14; 24) veränderbar ist.
  2. Selbsterholende Strombegrenzungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Verdichterräume (61, 62) durch eine diesen Verdichterraum (62) abdichtende Zylinder-Kolben-Einrichtung (13) mitgebildet wird, wobei der wenigstens teilweise vom Flüssigmetall (7) bedeckte Kolben (132) mit einer von außen verstellbaren und feststellbaren Einstellvorrichtung (14) wirkverbunden ist.
  3. Selbsterholende Strombegrenzungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (132) benachbart zu einer der Elektroden (122) angeordnet, mit dieser elektrisch leitend verbunden und senkrecht zur Erstreckung der Zwischenwände (41 ... 44) verschiebbar ist.
  4. Selbsterholende Strombegrenzungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Verdichterräume (61) mit einem mit Flüssigmetall (7) gefüllten Vorratsbehälter (26) veränderbaren Volumens verbunden ist, wobei der Vorratsbehälter (26) mit einer von außen verstellbaren und feststellbaren Einstellvorrichtung (24) wirkverbunden ist.
  5. Selbsterholende Strombegrenzungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter (26) über eine Verbindungsöffnung (25) durch eine der Elektroden (222) in Verbindung mit dem an diese Elektrode (222) grenzenden Verdichterraum (61) steht.
  6. Selbsterholende Strombegrenzungseinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter eine den Verdichterraum abdichtende Zylinder-Kolben-Einrichtung ist.
  7. Selbsterholende Strombegrenzungseinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter (26) ein Faltenbalg ist.
  8. Selbsterholende Strombegrenzungseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellvorrichtung (14; 24) mit einem Stößel (134; 264) verbunden ist.
  9. Selbsterholende Strombegrenzungseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellvorrichtung (14; 24) über Rastmittel (141, 142, 143) oder Klemmmittel (245, 246) in mehreren Stellungen feststellbar ist.
  10. Selbsterholende Strombegrenzungseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellvorrichtung (14; 24) mit einer Einstellskala (144; 244) für einzustellende Strombegrenzungscharakteristiken versehen ist.
  11. Selbsterholende Strombegrenzungseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Einstellskala (14) ein Zeiger (143) zugeordnet ist.
  12. Selbsterholende Strombegrenzungseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellvorrichtung (14; 24) mit Einstellvorrichtungen benachbarter oder integrierter baugleicher Strombegrenzungseinrichtungen zusätzlicher Pole verbunden ist.
  13. Strombegrenzungseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigmetall (7) eine GaInSn-Legierung ist.
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