DE2436443A1

DE2436443A1 - Explosionssicherer elektrischer kondensator

Info

Publication number: DE2436443A1
Application number: DE2436443A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Wilhelm Klemm; Eduard Nachtigall
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1974-07-29
Filing date: 1974-07-29
Publication date: 1976-02-19
Also published as: DE2436443B2; CH589349A5; DE2436443C3

Description

Exolosionssicherer elektrischer Kondensator Die Erfindung bezieht sich auf einen explosionssicheren elektrischen Kondensator mit einer Abschaltvorrichtung, die bei Erreichen des höchstzulässigen innendrucks die elektrische Verbindung zwischen dem Kondensatorwickel und dem elektrischen Anschluß unterbricht.
sind bereits verschiedene Sicherheitsvorrichtungen für elektrische Kondensatoren bekannt, welche bei einer übermäßigen Belastung des sondensators den Kondensatorwickel vom elektrischen Anschluß abschalten.
So hat man beispielsweise Schmelzsicherungen an verschiedenen Stellen in einem Kondensatorgehause angeordnet, welche bewirken, dalS der in einem Isolierstoffröhrchen angeordnete Schmelzdraht bei unzulässigem Ansteigen des Kondensatorstromes durchschmilzt und die Verbindung zwischen dem Kondensatorwickel und dem Anschluß unterbricht. Diese Schmelzsicherungen sprechen naturgemäß nur auf Uberstrom an, aber nicht auf einen sich im Kondensatorgehause ausbildenden -Überdruck, der zu einer Zerstörung des Gehäuses führen kann, ohne daß gleichzeitig ein übermäßig hoher Strom durch den Kondensator fließt. Bei diesen bekannten Schmelzsicherungen ist auch die Hülle so ausgebildet, daß sie einem über mäßigen Druck standhält (DT-PS 900 252, 911 155).
Es sind ferner auch verschiedene Abschaltvorrichtungen bekannt, welche auf einen im Kondensatorgehäuse sich usbildenden Lberdruck ansprechen.
@o ist es beispielsweise bekannt, das Kondensatorgehäuse so auszubilden, daß sich ein Teil bei Überdruck nach außen wölbt und einen Abreiísdraht, der mit einer Sollbruchstelle versenen sein kann, abreißt (DT-P@ 974 715).
Zum gleichen Zwecke kann auch ein beweglicher Kolben in der Weheusewand angeordnet sein. So kann z. B. der Kondensatordeckel als beweglicher Kolben ausgebildet sein, der bei einem überdruck nach auen gedrückt wird und dabei ene Abschaltsicherung zum Ansprechen bringt (DT-PS 1 019 753).
Bei den beiden zuletzt genannten Ausführungsformen für Uberdrucksicherungen ist eine besondere Ausbildung des Kondensatorgehauses erforderlich und dieses muß auiberdem noch mit einer geeigneten Abschaltvorrichtung, , nämlich einem Abreißdraht oder einem Schalter, verbunden sein.
Schlieslich ist es bekannt, in einem Kondensatorgehäuse eine barometrische Druckdose anzuordnen, welche bei auftretendem Überdruck eine Abschaltvorrichtung betätigt.
Die Abschaltvorrichtung kann dabei aus einem Abreißdraht oder einem Schalter bestehen (DT-PS 1 044 947). Bei dieser Ausführungsform für eine auf Überdruck ansprechende Abschaltvorrichtung ist es zwar nicht erforderlich, daß das Gehäuse des Kondensators eine besondere Ausbildung erhält, jedoch sind solche Äbschaltvorrichtungen kompliziert und störanfällig. Die tarometrische Druckdose besteht aus mindestens einem druckfesten Teil und einer Membran, die vollkommen dicht miteinander verbunden sein müssen. Solche Druckdose werden üblicherweise aus Metall hergestellt und die Teile durch Verlöten miteinander verbunden. Dabei können an den Lötstellen Undichtigkeiten auftreten, die ein Ansprechen der Druckdose unmöglich machen. Weiter ist es erforderlich, dais die Membran der Druckdose noch mit einem Schalter oder einem Abreißdraht verbunden ist. Solche Abschaltvorrichtungen sind daher kompliziert, teuer und auch störanfällig.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache, auf Druck ansprechende Abschaltvorrichtung zu schaffen.
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe bei einem Kondensator der eingangs genannten Rrt dadurch gelöst, da< die Abschaltvorrichtung aus einem bei Überdruck zerbrechenden Hohlkörper aus Isoliermaterial besteht, an dem an einander gegenüberliegenden Seiten je eine elektrische Zuleitung befestigt ist und die Zuleitungen durch ein elektrisch leitendes Material miteinander verbunden sind.
Im einfachsten Falle besteht eine solche Xbschaltvorrichtung aus einem Hohlkörper aus Glas oder Kunststoff, in den auf gegenüberliegenden Seiten zwei Drähte eingeschmolzen sind, die durch eine elektrisch leitende Schicht auf der Oberfläche des Hohlkörpers miteinander elektrisch verbunden sind. Lurch Einschmelzen oder Einformen lassen sich die elektrischen Zuleitungsdrähte leicht sehr dicht und zuverlässig mit einem solchen Hohlkörper verbinden, so daß auch nach längerer Zeit keine Undichtigkeiten zu befürchten sind. Die Hohlkörper lassen sich @ehr leicht in beliebiger Wandstärke herstellen und o@erflächlich mit t einer leitenden Schicht versehen. Infolge des sehr einfachen Aufbaus einer solchen @bschaltvorrichtung ist die nerstellung einfach und billig und die Vorrichtung über sehr lange Zeit zuverlässig.
Diese Abschaltvorrichtung wird in dem Kondensatorgehäuse an geeigneter Stelle angeordnet und bei einem auftretenden Überdruck wird der Hohlkörper zerbrochen, wodurch der Zusammenhang der leitenden Schicht verloren geht und eine unterbrechung zwischen dem Kondensatorwickel und dem elektrischen Anschluß auftritt.
Der ilohlkörper soll ein möglichst grolves Volumen haben, d.h., den Hohlraum im Kondensatorgehäuse möglichst weitgehend ausfüllen. Dadurch wird beim Zerbrechen des hohlkörpers der Druck im Kondensatorgehäuse herabgesetzt und die Gefahr einer Zerstörung des Gehäuses auch auf diese Weise vermieden.
Die elektrisch leitende Schicht läßt sich in einfacher Weise durch Aufdampfen, Kathodenzerstäubung, aber auch durch Aufstreichen von Leitlack oder ähnlichen leitenden Schichten auf der äußeren Oberflache des Hohlkörpers so anbringen, daß eine elektrische Verbindung zwischen den beiden Zuleitungedrähten hergestellt ist.
Um zu verhindern, dals die leitende Schicht bei der riandhabung oder beim einbau beschädigt wird, kann sie noch mit einem isolierenden Schutzüberzug versehen sein.
Es ist aber auch möglich, die leitende Schicht an der inneren Oberfläche des Hohlkörpers zu erzeugen. Dies geschieht in an sich bekannter Weise so, daß zwischen den beiden Zuleitungen im Hohlkörper ein Verbindungsdraht aus leicht verdampfbarem Metall angeordnet wird und nach Fertigstellung des Hohlkörpers durch einen kurzen Stromstoß der Draht zum Verdampfen gebracht wird, so daß sich das elektrisch leitende Material auf der inneren Oberfläche des Hohlkörpers niederschlägt.
Die Schicht auf der äueren oder inneren Oberfläche des Hohlkörpers kann aber auch in jeder beliebigen anderen Weise erzeugt werden, z.B. durch chemische Reduktion geeigneter Metallsalzlösungen oder in irgendeiner anderen Weise. Dabei kann der Hohlkörper, wenn die Schicht auf der inneren Oberfläche erzeugt werden soll, zweiteilig ausgebildet sein. ach Aufbringen der Schicht werden die beiden Teile miteinander verbunden, z.B. durch Verschweißen, Verkleben oder auch Verschmelzen.
Die elektrische Verbindung zwischen den beiden Zuleitungen am Hohlkörper muß aber nicht unbedingt durch eine elektrisch leitende Schicht vorgenommen werden, sondern der Hohlkörper kann auch mit einer geeigneten elektrisch leitenden Flüssigkeit gefüllt sein. Als elektrisch leitende Flüssigkeit kommt z.B. ein bei Betriebsbedingungen flüssiges Metall oder eine iletalllegierung in Frage. So kann z.B. quecksilber verwendet werden. Es ist aber auch möglich, andere leitende i1lüssigkeiten zu verbunden, wie z.B. geeignete Elektrolyte oder auch geeignete Suspensionen von leitenden Teilchen in einer Flüssigkeit.
beim Zerbrechen des Hohlkörpers fließt die leitende Plüssigkeit aus und der Kontakt zwischen den beiden elektrischen Zuleitungen der Hohlkörper wird unterbrochen.
Das elektrisch leitende Material, das in Form einer Schicht auf die Oberfläche des Hohlkörpers aufgebracht ist, kann beispielsweise in Form eines Streifens auf der Oberfläche angeordnet sein.
Vorteilhaft ist es, wenn der Hohlkörper mit einer Sollbruchstelle versehen ist, über die die elektrisceitende Schicht auf der Oberfläche des Hohlkörpers verläuft. Zusätzlich kann die Schicht n.och im Bereich der Sollbruchstelle mit einer Einschnürung versehen sein, um eine sichere Unterbrechung beim Eindrücken der Sollbruchstelle zu erzielen.
In den Figuren sind Ausführungsformen für die Erfindung dargestellt. Die Figuren 1 bis 3 zeigen tquerschnitte durch elektrische Wickelkondensatoren, welche in Metallbecher eingebaut sind, in denen sich eine Abschaltvorrichtung gemäß der Erfindung befindet.
nie Figuren 4 bis 7 zeigen verschiedene Ausführungsformen der Abschaltvorrichtung gemäß der Erfindung.
Bei den Ausführungsformen nach den Figuren 1 bis 3 ist ein Kondensatorwickel 3 in einen Becher 4 angeordnet, der mit einem Deckel 1 verschlossen ist. Der Deckel trägt die elektrischen Anschlüsse 6 und 9. Der nschlui.3 6 ist über den Anschlußdraht 5 mit dem &ondensatorwickel verbunden. Der Anschlußdraht 7 verlauft vom Kondensatorwickel zu dem Hohlkörper 2, der mit einer elektrisch leitenden Schicht 10 versehen ist. Auf der gegenüberliegenden Seite ist die schicht mit dem Anschlußdraht 8 verbunden, welcher die Verbindung zu dem Anschluß 9 herstellt.
besonders vorteilhaft ist es, wie in den Figuren 1 bis 3 dargestellt, wenn der Hohlkörper möglichst großvolumig ist, so daß beim Eindrücken des Hohlkörpers der Druck infolge des freiwerdenden Raumes absinkt und eine Zerstörung des Kondensators durch eventuell noch weiter ansteigenden Druck vermieden wird.
Wie aus den Figuren 1 bis 3 ersichtlich, kann der Hohlkörper an verschiedenen otellen im KondenEatorgehäuse angeordnet sein. So ist er bei der Ausführungsform nach Figur 1 oberhalb des Rondensatorwickels 3 zwischen Wickel und Deckel 1 angeordnet. Bei der Ausführungsform nach Figur 2 ist der Hohlkörper 2 im Wickelhohlraum des Kondensatorwickels 3 angeordnet. Bei der Ausführungsform nach Figur 3 ist der Hohlkörper 2 m Gehäuse unterhalb des Kondensatorwickels 3 angeordnet In den Figuren 4 bis 7 ind verschiedene .Ausführungsformen für den Hohlkörper gemaß der Erfindung dargestellt.
Figur 4 zeigt im Schnitt einen Hohlkörper 2 aus Glas oder Kunststoff, in dem die Anschlußdrähte 7 und 8 dicht eingeschmolzen sind. An der äußeren Oberfläche des iiohlkörpers 2 ist eine leitende Schicht 10 angeordnet, welche die elektrische Verbindung für die beiden Anschluddrähte 7 und 8 darstellt.
Die Anordnung nach Figur 5 zeigt einen Hohlkörper im Schnitt, bei der der Hohlkörper an seiner Innenseite eine elektrisch leitende Schicht 10 trägt, welche die Anschlußdrähte 7 und 8 auf der Innenseite des Hohlkörpers miteinander verbindet.
Die Anordnung nach Figur 6 zeigt im Schnitt einen Hohlkörper 2 mit eingeformten oder eingeschmolzenen Anschlußdrähten 7 und 8, der mit einer elektrisch leitenden Flüssigkeit 11 gefüllt ist.
Figur 7 zeigt eine Draufsicht auf einen Hohlkörper 2, der mit einer Sollbruchstelle 12 versehen ist. An dieser Stelle ist die W¢3ndstärke des Hohlkörpers entsprechend vermindgt. Die elektrisch leitende Schicht 10, welche die beiden Anschlußdrähte 7 und 8 auf der Oberfläche des Hohlkörpers miteinander verbindet, verläuft über die Sollbruchstelle 12, so daß beim Eindrücken des Hohlkörpers an der Sollbruchstelle 12 der Streifen 10 unterbrochen wird. Im Bereich der Sollbruchstelle 12 kann der Streifen 10 auch eine Einschnürung aufweisen, um eine zusätzliche Sicherheit für die Unterbrechung zu erhalten.
Verzeichnis der Bezugszeichen 1 Deckel 2 Hohlkörper 3 Wickel 4 Becher 5 Anschlußdraht 6 Anschluß 7 Anschlußdraht 8 Anschlußdraht 9 Anschluß 10 leitende Schicht 11 leitende Flüssigkeit 1 2 Sollbruchstelle 12 Patentansprüche 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche 1 xplosionsslcherer elektrischer Kondensator mit einer Abschaltvorrichtung, die bei Erreichen des höchstzulassigen Innendrucks die elektrische Verbindung zwischen dem Kondensatorwickel und dem elektrischen Anschluß. unterbricht, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daM die Abschaltvorrichtung aus einem bei Überdruck zerbrechenden Hohlkörper aus Isoliermaterial besteht, an dem an einander gegenüberliegenden Seiten je eine elektrische Zuleitung befestigt ist und die Zuleitungen durch ein elektrisch leitendes terial miteinander verbunden sind.
2.) Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daiS das leitende Material eine Schicht auf der äußeren Oberfläche des Hohlkörpers bildet.
3.) Kondensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Schicht mit einer Schutzschicht bedeckt ist.
4.) Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das leitende Material eine Schicht auf der inneren Oberfläche des Hohlkörpers bildet.
5.) Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das leitende Material aus einer im Hohlkörper angeordneten leitenden Plüssigkeit besteht.
6.) Kondensator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, d das leitende Material ein bei Betriebsbedingungen flüssiges Metall oder eine Metalleglerung ist.
7.) Kondensator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper ein so großes Volumen besitzt, daM er den freien Raum im Kondensatorgehäuse zum großen Teil ausfüllt.
8.) Kondensator nach einem oder mehreren der ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper aus Glas besteht.
9.) Kondensator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper aus Kunststoff besteht.
10.) Kondensator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper mindestens eine Sollbruchstelle besitzt.
11.) Kondensator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, da13 das leitende Material einen Streifen auf der Oberfläche des Hohlkörpers bildet, der über die Sollbruchstelle verläuft.
12.) Kondensator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der leitende Streifen im Bereich der Sollbruchstelle eine Einschnürung besitzt.