DE3874782T2

DE3874782T2 - Sicherung mit umhuellung aus fester keramik hoher dichte und herstellungsverfahren dieser sicherung.

Info

Publication number: DE3874782T2
Application number: DE8888420094T
Authority: DE
Inventors: Gilles Fecteau; Vojislav Narancic
Original assignee: Hydro Quebec
Current assignee: Hydro Quebec
Priority date: 1987-03-20
Filing date: 1988-03-21
Publication date: 1993-04-01
Anticipated expiration: 2008-03-22
Also published as: CN1042027A; KR910005072B1; US4890380A; DE3874782D1; CA1264791A; AR241557A1; EP0283414A2; EP0283414A3; US4855705A; IN172362B; MX169655B; EP0283414B1; CN1008673B; CN88102153A; CN1013719B; JPS63264845A; BR8801241A; KR880011853A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen schmelzbaren Strombegrenzer hoher Leistung mit einem elektrisch leitenden schmelzbaren Element, das fest gepackt von einer Umhüllung aus einem starren Material hoher Dichte (nicht porös), insbesondere aus Keramik, umgeben ist. Die Erfindung betrifft gleichermaßen ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Sicherung.
Im allgemeinen ist eine Sicherung eine elektrische Vorrichtung, die einen Strom leitet und die diesen Strom unterbricht, wenn er einen bestimmten Wert überschreitet, um so eine elektrische Schaltung gegen einen Strom von zu hoher Intensität zu schützen. Die Fehlerströme sehr hoher Intensität werden also unterbrochen, bevor sie ihre maximale Ausdehnung erreichen. Eine Sicherung begrenzt folglich die Energie, die sich in einer fehlerhaften elektrischen Schaltung entwikkeln und ihr schaden könnte.
Die üblichen schmelzbaren Strombegrenzer hoher Leistung setzen sich gewöhnlich zusammen aus einem Isolierrohr aus Glasfaser oder Keramik, das an jedem Ende durch Metalldeckel geschlossen ist. Diese Deckel bilden Anschlüsse, die die Verbindung der Sicherung in einer zu schützenden elektrischen Schaltung erlauben. Die üblichen Sicherungen schließen auch ein oder mehrere elektrisch leitende schmelzbare Elemente ein, die in Form von Fäden oder Bändern vorliegen und die entsprechend an ihren beiden Enden mit den beiden Deckeln verbunden sind. Die schmelzbaren Elemente sind aus Metall und enthalten zum Beispiel Silber, Kupfer, Aluminium etc. Sie sind außerdem von einem Bogenlöschmittel umgeben, im allgemeinen Quarzsand, der einer Verdichtung unterzogen wurde und das Isolierrohr füllt.
Bei Durchfluß eines Fehlerstroms durch ein schmelzbares Element erreicht das Metall, aus dem es gebildet ist, an durch seine Geometrie bestimmten Stellen seinen Schmelzpunkt. Es bildet sich dann ein elektrischer Bogen der Stromunterbrechung, dessen Widerstand zunimmt bis zu einem Wert, der ausreicht, um eine höhere Spannung zu entwickeln als die der Quelle. Da diese Bogenspannung eine Polarität aufweist, die der der Quelle entgegengesetzt ist, verringert sich also der Fehlerstrom bis auf einen Wert von null. Die Kennzeichen dieser Verringerung des Stroms sind mit der Art des Bogenlöschmittels eng verknüpft.
Wegen der geringen thermischen Leitfähigkeit des Quarzsandes und der teilweisen Füllung (ungefähr 70 %) des Innenraums des Isolierrohrs durch den Quarzsand, ergibt sich eine geringe Verteilung der Wärme bei der Erzeugung des elektrischen Bogens, was die Zeit zur Unterbrechung des Stroms durch die Sicherung und die in deren Innerem entwickelte Energie erhöht. Bei der Erzeugung des Bogens wird das Metall, das das schmelzbare Element bildet, verdampft und erzeugt einen Druck, der im Quarzsand einen Kanal des Bogens bildet, der größer ist als die urspünglichen Abmessungen des schmelzbaren Elements. Die Bogenspannung nimmt dann langsamer zu, was bewirkt, daß die Zeit zur Unterbrechung des Stroms zunimmt.
Um die thermische Leitfähigkeit und die mechanische Festigkeit des Quarzsandes zu verbessern, schlagen die Druckschrift US-A-3 838 375 (FRIND et al.), der die Druckschrift DD-A-109 472 entspricht, und die Druckschrift US-A-4 003 129 (KOCH et al.) vor, ein anorganisches Bindemittel in den Quarzsand einzubringen, unter Beibehaltung einer gewissen Porosität. Die durch dieses Mittel erhaltenen Ergebnisse übertreffen jene der üblichen Sicherungen, die einer klassischen Verdichtung des Sandes unterzogen wurden.
Außerdem beschreibt die Druckschrift CH-A 209 745 eine Kontaktstücke und einen Körper aus Isoliermaterial umfassende elektrische Sicherung, die mit mindestens einem ein schmelzbares Element enthaltenden Kanal versehen ist. Die beiden fraglichen Teilstücke sind mit Hilfe von Schrauben oder Nieten zusammen gehalten. Der Hohlraum, in dem das schmelzbare Element angeordnet ist, ist in der Praxis mit Siliciumdioxid- Sand gefüllt, der durch eine zu diesem Zweck vorgesehene Öffnung eingebracht wird.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist, die Funktionseigenschaften eines schmelzbaren Strombegrenzers zu verbessern und insbesondere eines schmelzbaren Strombegrenzers hoher Leistung, indem der Quarzsand, der ein organisches Bindemittel enthält oder nicht, durch eine Umhüllung aus starrem Material hoher Dichte, insbesondere aus Keramik, ersetzt wird, die das schmelzbare Element fest gepackt umgibt und die einen hohen spezifischen dielektrischen Widerstand gegenüber der erhöhten Temperatur das elektrischen Bogens und eine hohe Beständigkeit gegen durch den Bogen verursachte Schocks von Druck und erhöhter Temperatur aufweist.
Insbesondere hat die vorliegende Erfindung zum Gegenstand einen schmelzbaren Strombegrenzer mit einem schmelzbaren Element, einem das schmelzbare Element fest gepackt umgebenden Bogenlöschmittel, das einen hohen spezifischen dielektrischen Widerstand gegenüber der erhöhten Temperatur eines beim Schmelzen des Elements auftretenden elektrischen Bogens aufweist, sowie mit einem Paar untereinander über das schmelzbare Element verbundener Anschlüsse, wobei die genannten Anschlüsse die Verbindung des schmelzbaren Elements in eine elektrische Schaltung ermöglichen, die in der Lage ist, einen Überstrom zu erleiden; diese Sicherung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Bogenlöschmittel von einer Umhüllung aus starrer nichtporöser Keramik gebildet wird, die einen von dem schmelzbaren Element derart vollständig gefüllten zentralen Hohlraum aufweist, daß kein Leerraum bleibt, wobei die starre nichtporöse Keramik eine hohe Beständigkeit gegenüber den durch den genannten elektrischen Bogen verursachten Schocks des Innendrucks und der erhöhten Temperatur aufweist.
Bevorzugt ist die die Umhüllung bildende starre nichtporöse Keramik eine Keramik von hoher Dichte wie Aluminiumoxid, Al&sub2;O&sub3;, und Berylliumoxid, BeO, die außerdem eine hohe thermische Leitfähigkeit und eine hohe spezifische Wärme aufweist, was ihnen erlaubt, die im Innern der Umhüllung durch den elektrischen Bogen erzeugte Wärme schnell zu absorbieren.
Wie nachfolgend ausführlicher erläutert wird, begünstigen die Keramiken, die eine hohe mechanische Festigkeit sowie eine hohe Beständigkeit gegen die erhöhte Temperatur des elektrischen Bogens besitzen, einen schnelleren Anstieg der Bogenspannung im Vergleich zu den Sicherungen des Standes der Technik, was eine viel schnellere Unterbrechung des Fehlerstroms bewirkt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ebenso ein Verfahren zur Herstellung eines schmelzbaren Strombegrenzers wie er oben definiert ist vorgesehen, von der Art, bei der ein zur Leitung eines elektrischen Stroms fähiges schmelzbares Element in ein Bogenlöschmittel mit einem hohen spezifischen dielektrischen Widerstand gegenüber der erhöhten Temperatur eines beim Schmelzen des Elements auftretenden elektrischen Bogens eingesetzt wird, wobei die Einsetzung derart durchgeführt wird, daß das genannte Bogenlöschmittel in dichtgepackter Weise das genannte schmelzbare Element umgibt, gefolgt von der Anbringung eines Paares von untereinander über das schmelzbare Element verbundenen Anschlüssen, wobei die genannten Anschlüsse die Verbindung des schmelzbaren Elements in einer elektrischen Schaltung ermöglichen, die fähig ist, einen Überstrom zu erleiden, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß eine aus einer starren, nichtporösen Keramik gebildete Umhüllung als Bogenlöschmittel verwendet wird, wobei die genannte Keramik einen Hohlraum der gleichen Form und Abmessungen wie das schmelzbare Element bildet, derart, daß dieser vollständig ohne jeden Leerraum durch das schmelzbare Element bei seiner Einsetzung ausgefüllt wird, wobei die genannte Keramik eine hohe Beständigkeit gegenüber den von dem genannten elektrischen Bogen verursachten Innendruckstößen und Temperaturspitzen aufweist.
Bevorzugt umfaßt der Schritt der Montage des Paares Anschlüsse auf der Umhüllung die Metallisierung dieser Umhüllung an beiden Enden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt der Schritt der Herstellung der Umhüllung die Herstellung von zwei komplementären Teilstücken aus starrem Material von hoher Dichte, und wobei jedes eine Kontaktfläche mit dem anderen der beiden Teilstücke aufweist, wobei die Kontaktfläche des einen der beiden komplementären Teilstücke eine Nut derselben Form und Abmessungen umfaßt wie das schmelzbare Element, das eine langgestreckte Form aufweist, und der Schritt der Einsetzung des schmelzbaren Elements darin besteht, dieses Element im Inneren der Nut einzusetzen und die beiden komplementären Teilstücke durch Zusammenfügen ihrer Kontaktflächen zusammenzusetzen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, umfaßt ein Herstellungsverfahren eines schmelzbaren Strombegrenzers einen Schritt zur Herstellung einer Umhüllung, die aus einer starren nicht porösen Keramik besteht, die einen Hohlraum definiert, wobei dieses Material bei erhöhter Temperatur einen hohen dielektrischen spezifischen Widerstand sowie eine hohe Beständigkeit gegen Schocks von Innendruck und erhöhter Temperatur aufweist. Dieses Herstellungsverfahren für einen schmelzbaren Strombegrenzer beinhaltet außerdem Schritte zur Injektion eines geschmolzenen Metalls ins Innere des genannten Hohlraums der Umhüllung zur Bildung eines schmelzbaren Elementes, das geeignet ist, einen elektrischen Strom zu leiten und so ausgebildet ist, daß es schmilzt und so den genannten elektrischen Strom unterbricht, wenn dieser letztere einen gegebenen Wert erreicht, und zur Montage eines Paares Anschlüsse auf der Umhüllung, die untereinander durch das Zwischenstück des schmelzbaren Elementes verbunden sind, und so die Verbindung dieses Elements in einer elektrischen Schaltung erlaubt, die geeignet ist, einen Überstrom zu erleiden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dieses letzten Herstellungsverfahrens für einen schmelzbaren Strombegrenzer, umfaßt der Herstellungsschritt für die Umhüllung die Verwendung von Metallstücken mit hohem Schmelzpunkt, um den Hohlraum der Umhüllung zu bilden.
Eine Hülle aus Glasfaser oder auch aus Keramik kann die Umhüllung der erfindungsgemäßen Sicherung umgeben, um so die Festigkeit der erhaltenen Sicherung zu erhöhen.
Die Vorteile und weiteren Kennzeichen der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden nicht einschränkenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen ersichtlich, die ohne einschränkend zu sein, nur mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen gegeben wird, in denen:
Figur 1 einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Sicherung darstellt mit einer Umhüllung aus starrer
Keramik von hoher Dichte, die das schmelzbare Element fest gepackt umgibt;
Figur 2 a) den physikalischen Zustand der Sicherung von Figur 1 vor dem Schmelzen des schmelzbaren Elements darstellt;
Figur 2 b) den physikalischen Zustand der Sicherung von Figur 1 nach dem Schmelzen des schmelzbaren Elements darstellt;
Figur 3 ein typisches Oszillogramm der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Sicherung bei einer Stromunterbrechung darstellt;
Figuren 4, 5 a) und 5 b) Kurven darstellen, die die Vorteile der erfindungsgemäßen Sicherung im Vergleich zu Sicherungen des Standes der Technik aufzeigen;
Figur 6 eine erste Herstellungsweise der Umhüllung aus Keramik der erfindungsgemäßen Sicherung illustriert;
Figur 7 eine zweite Herstellungsweise der Umhüllung aus Keramik der erfindungsgemäßen Sicherung illustriert;
Figuren 8 a) und 8 b) eine dritte Herstellungsweise der Umhüllung aus Keramik der erfindungsgemäßen Sicherung illustrieren; und
Figuren 9 und 10 Herstellungsweisen der erfindungsgemäßen Sicherung illustrieren, in denen das schmelzbare Element durch Injektion von Metall im Schmelzzustand in einen im Inneren der Umhüllung aus Keramik gebildeten Hohlraum erhalten wird.
Der erfindungsgemäße schmelzbare Strombegrenzer F, bevorzugt mit hoher Leistung, wie er im Längsschnitt in Figur 1 der Zeichnungen dargestellt ist, umfaßt ein schmelzbares Element aus Metall 1 in Form eines Bandes. Das schmelzbare Element 1 umfaßt mindestens eine Querschnittsverringerung 2 (drei dieser Querschnittsverringerungen sind in Figur 1 als Beispiel dargestellt) wo sich beim Schmelzen des schmelzbaren Elements an dieser Stelle ein elektrischer Bogen bildet. Es ist offensichtlich, daß die im Querschnitt verringerten Teile des Elementes 1 als erste zum Schmelzen fähig sind. Wegen ihres verringerten Querschnitts erhitzen sie sich schneller, wenn sie einem elektrischen Strom ausgesetzt sind.
Die Anzahl der Querschnittsverringerungen des Bandes, das das Element 1 bildet, wo sich beim Schmelzen des Elements 1 an diesen Stellen die elektrischen Bögen bilden, kann variieren und ist üblicherweise nach den Anforderungen der vorgesehenen Verwendung gewählt. Es ist ebenfalls bekannt, diese Querschnittsverringerungen durch Perforationen zu ersetzen, die quer über das Metallband, das das Element 1 bildet, ausgeführt sind.
Die nachfolgenden Erläuterungen beziehen sich auf einen einzigen elektrischen Bogen zum Unterbrechen des elektrischen Stroms. Es ist indessen selbstverständlich, daß sie auf jeden elektrischen Bogen zutreffen, wenn das schmelzbare Element in Form eines Bandes mehrere Querschnittsverringerungen oder auch mehrere Perforationen aufweist.
Das schmelzbare Element 1 ist fest gepackt von einer Umhüllung aus starrer Keramik von hoher Dichte (nicht porös) 3 umgeben, die als Bogenlöschmittel wirkt. Diese starre Keramik kann aus Aluminiumoxid der chemischen Formel Al&sub2;O&sub3;, oder aus Berylliumoxid der chemischen Formel BeO gebildet sein, die ausgezeichnete Ergebnisse liefern. Die zur Herstellung der Umhüllung 3 verwendete starre Keramik kann gleichwohl verschiedene andere Zusammensetzungen aufweisen, vorausgesetzt sie ist nicht porös und besitzt insbesondere die folgenden Qualitäten:
a) eine sehr hohe Beständigkeit gegen Innendruckstöße;
b) eine sehr hohe Beständigkeit gegen hohe Temperaturspitzen;
c) einen hohen dielektrischen spezifischen Widerstand bei erhöhten Temperaturen; und
d) eine erhöhte thermische Leitfähigkeit und eine hohe spezifische Wärme.
Die keramische Umhüllung 3 soll ausreichende Abmessungen aufweisen, die ihr erlauben, den Schocks des Innendrucks und der erhöhten Temperatur, die durch die Bildung des elektrischen Bogens bei der Unterbrechung des Stroms entstehen, ohne Rißbildung oder Explosion zu widerstehen, um so eine hohe Abdichtung sicherzustellen. Sie kann indessen verringerte Abmessungen aufweisen und durch eine zylindrische Hülle 4 aus Keramik oder auch aus Glasfaser verstärkt sein.
Die beiden Enden der Umhüllung 3 der Sicherung F sind metallisiert wie durch die Bezugszeichen 5 und 6 angegeben ist. Diese Metallisierungen werden auf übliche Weise direkt auf der Keramik ausgeführt. Es ergeben sich zwei elektrische Anschlüsse 5 und 6, die erlauben, die Sicherung F und insbesondere ihr schmelzbares Element 1, in einer zu schützenden elektrischen Schaltung zu verbinden, die in der Lage ist, einen Überstrom zu erleiden. Selbstverständlich tritt das bei den Metallisierungen aufgebrachte Metall in Kontakt mit den Endstellen des schmelzbaren Elementes 1, um so dieses mit den Anschlüssen 5 und 6 zu verbinden.
Figur 2 a) zeigt den physikalischen Zustand der Sicherung F vor dem Schmelzen des schmelzbaren Elements 1, das heißt in Leitung. Das schmelzbare Element 1 ist so fest gepackt von der Keramikumhüllung 3 umgeben.
Beim Schmelzen des schmelzbaren Elements 1 verdampft die sehr hohe Temperatur des elektrischen Bogens zur Unterbrechung des Stroms das Element 1 sehr schnell und bildet an der Stelle, wo der Bogen entsteht (Querschnittsverringerung des Metallbandes) einen Druck, der durch die große Dichte der Keramikumhüllung 3 aufrechterhalten werden muß. Dieser Druck begünstigt einen schnellen Anstieg der Bogenspannung und wenn diese einen höheren Wert erreicht als die Spannung der Quelle, bringt ein Gegenstrom den Fehlerstrom sehr schnell auf einen Wert von null. Die Kondensation der Metalldämpfe in Form von Tröpfchen auf den Wänden der Keramik sichert eine gute elektrische Isolierung zwischen den Anschlüssen 5 und 6 der Sicherung, d. h. zwischen den durch die Endstellen des schmelzbaren Elements 1 geschaffenen Enden an jeder Seite seines geschmolzenen und verdampften Teils.
Das Aluminiumoxid, Al&sub2;O&sub3;, und das Berylliumoxid, BeO, sind Keramiken, die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Sicherung F besonders gut geeignet sind. Diese sind fähig, den durch den elektrischen Bogen erzeugten Druck für eine Dauer von mindestens 200 Mikrosekunden aufrecht zu erhalten, was erlaubt, den Höchstwert der Bogenspannung zu erreichen. In den darauffolgenden wenigen Millisekunden sind die Oberflächen dieser Keramiken, die mit dem elektrischen Bogen in Kontakt sind, einer erhöhten Temperatur ausgesetzt sowie einem noch erhöhten Druck, und ein geringer Teil davon wird zum Schmelzpunkt gebracht. Ein Hohlraum, der geringfügig größer ist als die Abmessungen des schmelzbaren Elements, wird so unter der kombinierten Wirkung von Temperatur und Druck gebildet, was den Abbau der erzeugten Gase begünstigt und einen größeren dielektrischen Abstand zwischen den Enden der Sicherung bietet, die durch das Schmelzen des Elements 1 geschaffen wurden. Die Kondensation der Metalldämpfe auf den Wänden dieser Keramiken findet, wie schon erwähnt, in zahlreichen voneinander getrennten Metalltröpfchen statt, in einem Abstand, der einen ausgezeichneten dielektrischen Widerstand erlaubt, wenn der Bogen erlischt. Der große dielektrische spezifische Widerstand dieser Keramiken bei der erhöhten Temperatur des Bogens, trägt gleichermaßen zur schnellen dielektrischen Regenerierung der Sicherung F bei. Außerdem erlauben ihre große Wärmeleitfähigkeit und ihrer große spezifische Wärme den Keramiken schnell eine vom elektrischen Bogen erzeugte Wärme zu absorbieren, um so die innere Temperatur der Sicherung zu verringern und dazu beizutragen, die Zeit zur Unterbrechung des Stroms zu verringern.
Figur 2 b) zeigt den physikalischen Zustand der Sicherung F nach dem Schmelzen des Elements 1. Der an der Stelle des geschmolzenen Teils des Elements 1 gebildete Hohlraum ist relativ beschränkt, was erlaubte, am Ort des Schmelzens des Elements 1 den Druck aufrecht zu erhalten.
Figur 3 zeigt ein typisches Oszillogramm der Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Sicherung F. Dieses Oszillogramm erläutert den sehr schnellen Anstieg der Bogenspannung V im Anschluß an das Schmelzen des schmelzbaren Elements 1. Der Zeitpunkt, an dem dieses Schmelzen auftritt, ist durch die Linie B auf Figur 3 angegeben. Das Oszillogramm erläutert außerdem die sehr schnelle Unterbrechung des Fehlerstroms I, dessen maximaler Wert durch die Linie A dargestellt ist, die aufhört anzusteigen, wenn die Bogenspannung V mindestens gleich der Spannung der Quelle S ist. Das Oszillogramm der Figur 3 zeigt daher, daß die Kapazität der starren Keramik von hoher Dichte, Schocks von Druck und erhöhter Temperatur zu ertragen, was der Umhüllung 3 erlaubt, den Druck am Punkt der Bildung des Bogens zur Unterbrechung des Stroms aufrecht zu erhalten, einen sehr schnellen Anstieg der Bogenspannung V im Vergleich zu Sicherungen des Standes der Technik sichert, wovon die Wirksamkeit der Unterbrechung des Fehlerstroms I herrührt und, wie nachfolgend ausführlicher erläutert wird, eine wesentliche Reduktion des Joule-Integrals (Integral als Funktion der Zeit des Terms I²t) der Sicherung F.
Wie gleichermaßen in Figur 3 illustriert, liegt der Abstand zwischen dem maximalen Wert des durch Linie A dargestellten Stroms und dem des Stroms, der zum Zeitpunkt des Beginns des Bogens, der durch Linie B dargestellt ist, unterbrochen wird, unter 1 %. Wenn der Fehlerstrom aufhört, anzusteigen und sich umkehrt, hört die Bogenspannung V gleichmaßen auf zu steigen. Was die erfindungsgemäße Sicherung F betrifft, bedeutet der schnelle Anstieg der Bogenspannung V folglich nicht nur eine sehr schnelle Begrenzung des Fehlerstroms I, sondern auch eine Begrenzung des Höchstwerts der Spannung des entwickelten Bogens. Versuche haben gezeigt, daß diese Überspannung im Vergleich zu schnellen Sicherungen des Standes der Technik, die zum Beispiel Quarzsand mit oder ohne anorganischen Binder verwenden, in starkem Maße reduziert ist.
Figur 4 ist eine Vergleichsserie von Kurven, die die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Sicherung in Bezug auf die des Standes der Technik illustrieren, die als Bogenlöschmittel agglomerierten oder nicht agglomerierten Quarzsand verwenden. Es ist festzuhalten, daß die drei Sicherungen etwa identische schmelzbare Elemente tragen.
In Figur 4 illustriert Kurve C das Ansteigen eines angenommenen Fehlerstroms, der zum Zeitpunkt t&sub0; auf verschiedene Sicherungen aufgebracht wird. Kurve C stellt einen Kurzschluß-Strom und seine Entwicklung als Funktion der Zeit dar, sofern er nicht unterbrochen wird. Das schmelzbare Element jeder Sicherung schmilzt gleichzeitig zum Zeitpunkt t&sub1;.
Kurve D in Figur 4 illustriert die Entwicklung des Stroms in einer traditionellen Sicherung, die als Bogenlöschmittel Quarzsand verwendet, der einer Verdichtung unterzogen, aber nicht agglomeriert wurde. Diese Kurve D zeigt, daß mit solchen Sicherungen der Fehlerstrom nach dem Schmelzen des schmelzbaren Elements zunehmend ansteigt, dann langsam abnimmt, um zum Zeitpunkt t&sub2; den Wert null zu erreichen. Diese Erscheinung ist, wie in Kurve E gezeigt, bedingt durch den recht langsamen Anstieg der Bogenspannung in einer solchen Sicherung und auch durch den relativ geringen Höchstwert dieser Bogenspannung.
Kurve R illustriert die Entwicklung des Fehlerstroms als Funktion der Zeit, die mit der im US-Patent Nr. 3.838.375 (FRIND et al.) beschriebenen Sicherung erhalten wurde. Diese Kurve R zeigt klar, daß eine Sicherung, die als Bogenlöschmittel einen mit Hilfe eines anorganischen Binders agglomerierten Quarzsand verwendet, einen besseren Schutz gegen die Stromüberintensitäten sichert, als eine Sicherung, die nicht agglomerierten Quarzsand verwendet. Da die der geschützten Schaltung übertragene Energie dem Integral des Terms I²t als Funktion der Zeit von t&sub0; bis t&sub2; entspricht (Joule-Integral), wobei I wie schon erwähnt den Fehlerstrom darstellt, ist es daher offensichtlich, daß die Sicherung des Patents Nr. 3.838.375 (FRIND et al.) die der geschützten Schaltung übertragene Energie in beträchtlichem Maße reduziert, verglichen mit denen, die als Bogenlöschmittel nicht agglomerierten Quarzsand verwenden. Dies ergibt sich aus dem viel schnelleren Anstieg der Bogenspannung der Sicherung gemäß dem amerikanischen Patent Nr. 3.838.375 und dem höheren Höchstwert dieser Spannung (siehe Kurve G in Figur 4). Es entsteht so eine unmittelbare und zunehmende Reduktion des Stroms über das schmelzbare Element und dies geschieht bis der Strom zur Zeit t&sub2; unterbrochen wird.
Die Entwicklung des Fehlerstroms als Funktion der Zeit in einer erfindungsgemäßen Sicherung wird durch Kurve S in Figur 4 dargestellt. Kurve S zeigt deutlich die fundamentale Überlegenheit der Sicherung F gemäß der vorliegenden Erfindung. Diese Verbesserung wird durch die starre Keramikumhüllung hoher Dichte aus verschiedenen oben erläuterten Gründen bewirkt und dieses ohne übermäßigen Anstieg der Bogenspannung V (siehe Figur 3). Daher stellen die beachtliche Reduktion des Joule-Integrals und der geringe Anstieg der Bogenspannung unbestreitbare Vorteile der Sicherung F dar.
In den Figuren 5 a) und 5 b) werden zwei Sicherungen verglichen, wobei eine als Bogenlöschmittel nicht agglomerierten Quarzsand verwendet (entsprechend der linken Kurve) und die andere eine Umhüllung aus starrer Keramik von hoher Dichte gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet (entsprechend der rechten Kurve).
In Figur 5 a) der Zeichnungen stellen die Kurven H und I die Entwicklung des Stroms in einer Sicherung mit nicht agglomeriertem Quarzsand bzw. in einer erfindungsgemäßen Sicherung dar, wobei die beiden Sicherungen schmelzbare Elemente besitzen, die etwa identisch sind, und die vertikalen Linien 9 und 10 zeigen den Zeitpunkt des Schmelzens des schmelzbaren Elementes für die beiden Sicherungsmodelle. Der schraffierte Teil der Kurve I zeigt die vollständige Reduktion des Joule- Integrals in der erfindungsgemäßen Sicherung F.
In dem Fall, wo die Reduktion des Joule-Integrals von sekundärer Wichtigkeit ist, kann die Masse des schmelzbaren metallischen Elementes 1 vergrößert werden, um das Schmelzen zu verzögern. Diese Vorgehensweise erhöht den Maximalwert des unterbrochenen Stroms und erhöht auch das Joule-Integral. In Figur 5 b) wird die Entwicklung des Stroms als Funktion der Zeit in zwei Typen von Sicherungen, der erfindungsgemäßen (Kurve K) und einer klassischen Sicherung mit nicht agglomeriertem Quarzsand (Kurve J) dargestellt. Die Masse des schmelzbaren Elements I der erfindungsgemäßen Sicherung F (Kurve K) wurde im Vergleich zu der des schmelzbaren Elements der üblichen Sicherung erhöht, so daß die beiden Sicherungen völlig identische Joule-Integrale besitzen. Die erfindungsgemäße Sicherung F (Kurve K) bietet damit vor dem Bogen ein Joule-Integral, das zwei- bis dreimal höher ist als das der üblichen Sicherung (Kurve J), was einen wichtigen Vorteil darstellt, da der Anstieg des Joule-Integrals insgesamt null ist. Es ist festzuhalten, daß in Figur 5 b) die vertikalen Linien 11 und 12 den Zeitpunkt des Schmelzens der schmelzbaren Elemente der üblichen bzw. der erfindungsgemäßen Sicherungen angeben.
Hier ist zu erwähnen, daß bei der Bestimmung der Masse des schmelzbaren Elements zum Erhalt eines bestimmten gesamten Joule-Integrals, die hohe thermische Leitfähigkeit und die hohe spezifische Wärme der verwendeten starren Keramik hoher Dichte zu berücksichtigen ist. Da das schmelzbare Element 1 in Kontakt mit der Keramik angeordnet ist, sichert diese bei kontinuierlichem Betrieb (Leitung) 1 eine geringere Temperatur des schmelzbaren Elements. Wenn ein Fehlerstrom auftritt, ist das Schmelzen des Elements 1 dank der großen keramischen Masse der Umhüllung 3, die die Wärme absorbiert und verteilt, verzögert.
Der Erhalt eines größeren Joule-Integrals vor dem Bogen unter Beibehaltung eines geringen Joule-Integrals nach dem Bogen (Figur 5 b)), wird für bestimmte Anwendungen angestrebt und stellt daher einen gewissen Vorteil dar. Ein solcher Anstieg des Joule-Integrals vor dem Bogen erlaubt insbesondere, Schaltkreise von Motoren und Transformatoren wirksamer zu schützen, ohne daß die Sicherung beim Einschalten zur Unzeit funktioniert.
Die erfindungsgemäße Sicherung F zeigt eine weitere interessante Eigenschaft, nämlich die Fähigkeit, Schaltungen mit Gleichstrom zu schützen. Versuche haben bestätigt, daß die Wirksamkeit der Unterbrechung eines Gleichstroms der Sicherung F höher ist als die von Sicherungen aus dem Stand der Technik. Eine Anwendung der erfindungsgemäßen Sicherung für den Schutz von Batterien von Kondensatoren hoher Leistung ist damit möglich. Eine weitere Anwendung der Sicherung F ist der Schutz von Halbleiter-Schaltungen, dank ihres geringen Joule- Integrals und ihrer geringen Bogenüberspannung.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Sicherung F ist ihre hohe Beständigkeit gegen mechanische Stöße. Es ist bekannt, daß die Beständigkeit gegen mechanische Stöße von klassischen Hochleistungs-Sicherungen von der Verdichtung des Quarzsandes oder anderen nicht agglomerierten Granulatmaterials abhängt, das das schmelzbare Element umgibt. Wiederholte mechanische Stöße können das oder die schmelzbaren Elemente beschädigen, vor allem in den klassischen Sicherungen mit kleinem Kaliber. Da in der erfindungsgemäßen Sicherung F alle Teile eine starre und verdichtete Masse bilden, wird der Bruch der feinen schmelzbaren Elemente daher vermieden.
Die Herstellung der Umhüllungen aus Keramik hoher Dichte wie Aluminiumoxid, Al&sub2;O&sub3;, und Berylliumoxid, BeO, erfordert einen Druck und eine erhöhte Temperatur von über 1100 ºC. Es ist folglich unmöglich, das metallische schmelzbare Element 1, wegen seiner relativ niedrigen Schmelztemperatur, bei dieser Herstellung direkt einzusetzen.
Folglich werden die Keramikteile vielmehr vorgeformt mit einem vorgesehenen Raum zur Aufnahme des schmelzbaren Elements 1, wobei diese Teile dann zusammengekittet werden, dann bei reduzierter Temperatur einem Brennprozeß unterzogen werden, um die Umhüllung 3 zu bilden.
Eine erste Verfahrensweise zur Herstellung der Umhüllung 3 ist in Figur 6 der Zeichnungen illustriert. Zunächst werden zwei komplementäre langgestreckte Teile 13 und 14 aus starrer Keramik hoher Dichte und mit einem halbmondförmigen Querschnitt hergestellt. Eine Längsnut 14' wird in der ebenen Oberfläche des Teils 14 gebildet, wobei diese Nut der Form des schmelzbaren Elements 1 angepaßt ist. Wenn das Element 1 in die Nut 14' eingesetzt wurde, werden die ebenen Oberflächen der Teile 13 und 14 mit Hilfe eines anorganischen Keramikkitts verbunden. Die so vereinigten Teile 13 und 14 werden anschließend einem mechanischen Druck unterworfen, um sie gut gegeneinander zu pressen, dann in einem Ofen bei einer Temperatur, die niedriger ist als der Schmelzpunkt des metallischen Elements 1, gebrannt. Es ergibt sich eine starre und dichte zylindrische Umhüllung.
Figur 7 illustriert eine zweite Verfahrensweise zur Herstellung der keramischen Umhüllung 3. Ein zylindrischer Schaft 15 sowie ein Rohr 16, alle beide aus starrer Keramik von hoher Dichte wie Aluminiumoxid, Al&sub2;O&sub3; und Berylliumoxid, BeO, werden vorgefertigt, wobei der Schaft 15 eine Längsnut 15' aufweist. Die Nut 15' ist wiederum der Form des Elements 1 angepaßt. Wenn das metallische Element 1 in die Nut 15' eingesetzt wurde, wird die Anordnung Schaft 15-Element 1 in das Innere des Rohrs 16 geschoben, wie es durch den Pfeil 49 angegeben ist. Der Unterschied zwischen dem Innendurchmesser des Rohrs 16 und dem Außendurchmesser des Schafts 15 läßt nur einen Raum zwischen Schaft und Rohr, der zum Füllen mit einem geeigneten anorganischen Kitt für Keramik vorgesehen ist. Die Anordnung wird anschließend in einen Ofen eingebracht zum Brennen bei einer Temperatur, die niedriger ist als der Schmelzpunkt des schmelzbaren Elements, um eine dichte und sehr starre zylindrische Umhüllung aus Keramik zu bilden.
Eine weitere Verfahrensweise zur Herstellung der Umhüllung 3 der erfindungsgemäßen Sicherung ist in den Figuren 8 a) und 8 b) der Zeichnungen illustriert. In diesen Fällen wird zuerst ein Rohr 17 und mehrere zylindrische Elemente 18 von geringer Länge aus einer starren Keramik von hoher Dichte hergestellt. Eine Nut, die eine Längs- und einen Querteil aufweist, wird auf der Seite und an einem Ende von jedem zylindrischen Element 18 gebildet. Wiederum ist die Nut in jedem zylindrischen Element 18 der Form des schmelzbaren Elements 1 angepaßt. Die Keramikumhüllung in Figur 8 zeigt den Vorteil, zwei aufeinanderfolgende Querschnittsverringerungen 2 des schmelzbaren Elements 1 durch mindestens ein zylindrisches Element 18 trennen zu können, wenn diese Querschnittsverringerungen in der geometrischen Achse der zylindrischen Umhüllung angordnet sind wie in Figur 8 b) illustriert. Auf diese Weise werden die elektrischen Bogen, die sich in der Sicherung F beim Schmelzen des Elements 1 an den Stellen bilden, wo sich die Querschnittsverringerungen befinden, durch mindestens eines der zylindrischen Elemente 18 voneinander getrennt. Die zylindrischen Elemente 18 werden aneinander in das Rohr 17 mit dem schmelzbaren Element 1 eingesetzt und werden miteinander und mit dem Rohr 17 mit Hilfe eines geeigneten anorganischen Kitts verbunden. Die Anordnung wird dann einer Brennbehandlung bei einer geringeren Temperatur als dem Schmelzpunkt des metallischen Elements 1 unterzogen, um eine starre und dichte zylindrische Umhüllung zu bilden.
Figur 9 illustriert zwei komplementäre Teile 19 und 20, die, wenn sie zusammengebaut sind, einen zylindrischen Schaft aus starrer Keramik hoher Dichte bilden. Dieser Schaft wird dann in das Innere eines Zylinders 22 eingesetzt, der im Innern eines zylindrischen Teils 21, das gleichermaßen aus starrer Keramik hoher Dichte besteht, gebildet ist.
Wenn sie zusammengebaut sind, definieren die Teile 19 und 20 einen Hohlraum 28. Geschmolzenes Metall 23 kann in den Hohlraum 28 injiziert werden, um das schmelzbare Element zu bilden. Es kann eine Zentrifugalkraft angewendet werden, um sicherzustellen, daß das geschmolzene Metall den Hohlraum vollständig ausfüllt, ohne einen Leerraum zu lassen. In Figur 9 weist das schmelzbare Element die Form eines Bandes auf, das mehrere kreisförmige Perforationen enthält.
Die Teile 19, 20 und 21 werden mit Hilfe eines anorganischen Kitts vereinigt, dann thermisch behandelt, um eine dichte und starre Umhüllung zu bilden. Die Teile 19 und 20 werden mit Hilfe von anorganischem Kitt vor der Injektion des Metalls vereinigt. Der Zusammenbau der so vereinigten Teile 19 und 20 mit dem Teil 21 und jede thermische Behandlung dieser Teile kann entweder vor oder nach der Injektion von Metall stattfinden. Wenn die thermische Behandlung nach der Injektion des Metalls stattfindet, ist zu berücksichtigen, daß diese bei einer niedrigeren Temperatur als dem Schmelzpunkt des Metalls des schmelzbaren Elementes durchgeführt werden muß.
Der zylindrische Teil 21 enthält drei Zylinder wie 22, um drei Schäfte wie 19, 20 aufzunehmen, um so eine Sicherung mit drei identischen schmelzbaren Elementen zu bilden.
Metalle mit einem hohen Schmelzpunkt wie Wolfram können zur Herstellung der starren Umhüllung 3 hoher Dichte verwendet werden, um den zum Einsetzen des schmelzbaren Elementes 1 notwendigen Hohlraum zu bilden. Ein Band oder Faden aus Wolfram derselben Form wie das schmelzbare Element wird bei ihrer Herstellung in die Keramik eingesetzt. Nach Bildung und Sinterung der Keramik bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck, wird das Band oder der Faden aus Wolfram herausgezogen und geschmolzenes Metall in den so gebildeten Hohlraum injiziert, um ein schmelzbares Element zu bilden.
Figur 10 illustriert die Verwendung von mehreren Wolframfäden zur Bildung mehrerer paralleler fadenförmiger Hohlräume mit gleichmäßigem Querschnitt wie 29 im Inneren eines Schaftes 25 aus starrer Keramik hoher Dichte. Nachdem die Wolframfäden herausgezogen wurden, wird geschmolzenes Metall 24 in jeden Hohlraum 29 injiziert, um ein schmelzbares Element zu bilden. Selbstverständlich ist der Durchmesser jedes Hohlraums 29 gemäß den geforderten Eigenschaften der Sicherung ausgewählt. Wiederum kann eine Zentrifugalkraft angewendet werden, um die Bildung jeglichen Leerraums im Hohlraum bei der Injektion des geschmolzenen Metalls zu vermeiden. Der Schaft 25 kann eventuell in einen Zylinder 27 eingesetzt werden, der in einem zylindrischen Teil 26 aus starrer Keramik hoher Dichte gebildet ist, und mit Hilfe eines anorganischen Kitts entweder vor oder nach der Injektion des Metalls mit diesem verbunden wird. Nochmals werden der Schaft 25 und der zylindrische Teil 26, die somit vereinigt sind, einer thermischen Behandlung unterzogen, um, vor oder nach der Injektion von geschmolzenem Metall, eine starre und dichte Umhüllung zu bilden.
Ebenso wie im Falle von Figur 9, wird der zylindrische Teil 26 mit drei Zylindern wie 27 versehen, um drei Schäfte wie 25 aufzunehmen, von denen jeder mehrere schmelzbare Elemente enthält.
Nach der oben genannten Lehre wird es einfach zu verstehen, daß das schmelzbare Element 1 der in den Figuren 6 und 7 gezeigten Ausführungsformen, durch Injektion von geschmolzenem Metall hergestellt werden kann.
Wenn die Herstellung der starren Keramikumhüllung hoher Dichte beendet ist, wobei diese das oder die schmelzbaren Elemente fest gepackt umgibt, werden die beiden Enden dieser Umhüllung metallisiert, um zwei Anschlüsse (zum Beispiel die Anschlüsse 5 und 6 in Figur 1) zu bilden, die entsprechend mit zwei Enden des oder der schmelzbaren Elemente verbunden sind.
Anschließend kann eine zylindrische Hülle wie 4 (Figur 1) auf der Keramikumhüllung angeordnet werden. Diese Hülle ist aus Keramik oder Glasfaser gebildet und hat die Funktion, die mechanische Starrheit der Sicherung F zu erhöhen.

Claims

1. Schmelzbarer Strombegrenzer (F) mit einem schmelzbaren Element (1), einem das schmelzbare Element fest gepackt umgebenden Bogenlöschmittel, das einen großen spezifischen dielektrischen Widerstand gegenüber der erhöhten Temperatur eines beim Schmelzen des Elements (1) auftretenden elektrischen Bogens aufweist, sowie mit einem Paar untereinander über das schmelzbare Element (1) verbundener Anschlüsse (5, 6), die die Verbindung des schmelzbaren Elements (1) in eine elektrische Schaltung ermöglichen, die in der Lage ist, einen Überstrom zu erleiden, dadurch gekennzeichnet, daß das Bogenlöschmittel von einer Umhüllung (3) aus starrer nichtporöser Keramik gebildet wird, die einen von dem schmelzbaren Element (1) derart vollständig gefüllten zentralen Hohlraum aufweist, daß kein Leerraum bleibt, wobei die starre nichtporöse Keramik hoher Dichte eine hohe Festigkeit gegenüber den durch den elektrischen Bogen verursachten Schocks des Innendrucks und der erhöhten Temperatur aufweist.

2. Schmelzbarer Strombegrenzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die starre nichtporöse Keramik hoher Dichte darüber hinaus eine große thermische Leitfähigkeit und eine große spezifische Wärme aufweist, um schnell die im Inneren der Umhüllung (3) durch den elektrischen Bogen erzeugte Hitze zu absorbieren.

3. Schmelzbarer Strombegrenzer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramik aus Aluminiumoxid der chemischen Formel Al&sub2;O&sub3; ist.

4. Schmelzbarer Strombegrenzer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramik aus Berylliumoxid der chemischen Formel BeO ist.

5. Schmelzbarer Strombegrenzer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das schmelzbare Element (1) langgestreckte Form aufweist und die Umhüllung (3) aus zwei komplementären Teilstücken (13, 14; 15, 16) gebildet ist, die jeweils eine Berührungsoberfläche mit dem anderen der beiden Teilstücke aufweist, wobei eine Nut (14'; 15') der gleichen Form und Abmessungen wie das schmelzbare Element (1) in der Berührungsoberfläche eines (14; 15) der zwei komplementären Teilstücke (13, 14; 15, 16) ausgebildet ist.

6. Schmelzbarer Strombegrenzer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungsoberflächen der beiden komplementären Teilstücke (13, 14; 15, 16) miteinander verbunden sind.

7. Schmelzbarer Strombegrenzer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungsoberflächen der beiden komplementären Teilstücke (13, 14; 15, 16) mit Hilfe eines anorganischen Kitts miteinander verbunden sind.

8. Schmelzbarer Strombegrenzer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das schmelzbare Element (1) langgestreckte Form aufweist und daß die Umhüllung (3) einen rohrförmigen Abschnitt (16) und einen Schaft (15) aufweist, wobei der Schaft (15) zwei Enden enthält und eine die beiden Enden des Schafts (15) verbindende Nut (15') aufweist, die die gleiche Form und Abmessungen wie das schmelzbare Element (1) aufweist, wobei der Schaft (15) im Inneren des rohrförmigen Teils (16) mit dem in die Nut (15') eingesetzten schmelzbaren Element (1) montiert ist.

9. Schmelzbarer Strombegrenzer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (15) im Inneren des rohrförmigen Teils (16) mit Hilfe eines anorganischen Kitts befestigt ist.

10. Schmelzbarer Strombegrenzer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das schmelzbare Element (1) langgestreckte Form aufweist und die Umhüllung (3) einen rohrförmigen Teil (17) und eine Vielzahl zylindrischer Elemente (18) geringer Länge enthält, die sich der Form des schmelzbaren Elements (1) anschmiegende Nuten aufweisen, die auf den zylindrischen Elementen (18) derart positioniert sind, daß das schmelzbare Element (1) einem nicht geradlinigen Weg folgt, wenn es in die Nuten der zylindrischen Elemente (18) eingesetzt ist, die stumpf zusammenstoßend im Inneren des rohrförmigen Teils (17) der Umhüllung (3) angeordnet sind.

11. Schmelzbarer Strombegrenzer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Teil (17) und die zylindrischen Elemente (18) mit Hilfe eines anorganischen Kitts miteinander verbunden sind.

12. Schmelzbarer Strombegrenzer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das schmelzbare Element (1) mehrere Querschnittsverringerungen (2) aufweist und daß jedes Paar aufeinanderfolgender Querschnittsverringerungen (2) voneinander durch mindestens eines der zylindrischen Elemente (18) geringer Länge getrennt ist.

13. Schmelzbarer Strombegrenzer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jedes zylindrische Element (18) geringer Länge zwei ebene Endoberflächen, die im wesentlichen parallel verlaufen, und eine im wesentlichen zylindrische Oberfläche aufweist, die die beiden ebenen Oberflächen miteinander verbindet, und daß jedes zylindrische Element (18) eine in seiner zylindrischen Oberfläche ausgebildete Längsnut und eine in einer seiner ebenen Oberflächen ausgebildete Quernut aufweist, wobei die Längsnut und Quernut miteinander in Verbindung stehen.

14. Schmelzbarer Strombegrenzer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er darüber hinaus eine die Umhüllung (3) abdeckende Hülle (4) zur Vergrößerung der mechanischen Starrheit der Umhüllung (3) aufweist.

15. Schmelzbarer Strombegrenzer nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (4) aus Glasfaser besteht.

16. Schmelzbarer Strombegrenzer nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (4) aus Keramik besteht.

17. Schmelzbarer Strombegrenzer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (3) an zwei voneinander verschiedenen Stellen zur Bildung des Paars von Anschlüssen (5, 6) metallisiert ist.

18. Schmelzbarer Strombegrenzer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (3) einen Schaft (19, 20; 25), der dicht gepackt mindestens ein schmelzbares Element umgibt, sowie einen äußeren Teil 21; 26) aufweist, der einen Hohlraum (22; 27) zur Aufnahme des Schafts (19, 20; 25) bildet.

19. Schmelzbarer Strombegrenzer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (3) mehrere Schäfte (19, 20; 25), die jeweils dicht gepackt mindestens ein schmelzbares Element umgeben, sowie einen äußeren Teil (21; 26) aufweist, der Hohlräume (22; 27) zur Aufnahme der Schäfte (19, 20; 25) bildet.

20. Schmelzbarer Strombegrenzer nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden komplementären Teilstücke (13, 14) langgestreckte Form aufweisen und einen Querschnitt in Form eines Halbmondes aufweisen.

21. Schmelzbarer Strombegrenzer nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungsoberflächen der beiden komplementären Teilstücke (13, 14; 15, 16) verbunden sind, um einen Hohlraum der gleichen Form und Abmessungen wie das schmelzbare Element (1) zu bilden, wobei das schmelzbare Element (1) durch Injektion von geschmolzenem Metall in den Hohlraum gebildet wird.

22. Schmelzbarer Strombegrenzer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (3) einen Hohlraum (28, 29) der gleichen Form und Abmessungen wie das schmelzbare Element (1) bildet und das schmelzbare Element (1) durch Injektion eines geschmolzenen Metalls (23; 24) in den Hohlraum (28; 29) gebildet wird.

23. Verfahren zur Herstellung eines schmelzbaren Strombegrenzers (F) nach Anspruch 1, der Art, bei der ein der Leitung eines elektrischen Stroms (I) fähiges schmelzbares Element (1) in ein Bogenlöschmittel mit einem großen spezifischen dielektrischen Widerstand gegenüber der erhöhten Temperatur eines bei dem Schmelzen des Elements (1) auftretenden elektrischen Bogens eingesetzt wird und die Einsetzung derart durchgeführt wird, daß das Bogenlöschmittel in dichtgepackter Weise das schmelzbare Element (1) umgibt, gefolgt von der Anbringung eines Paares von untereinander über das schmelzbare Element (1) verbundenen Anschlüssen (5, 6), die die Verbindung des schmelzbaren Elementes (1) in einer elektrischen Schaltung ermöglichen, die fähig ist, einen Überstrom zu erleiden, dadurch gekennzeichnet, daß man eine aus einer starren, nicht porösen Keramik hoher Dichte gebildete Umhüllung (3) als Bogenlöschmittel verwendet, wobei die Keramik einen Hohlraum der gleichen Form und Abmessungen wie das schmelzbare Element (1) bildet, derart, daß dieser vollständig ohne jeden Leerraum durch das schmelzbare Element bei seiner Einsetzung ausgefüllt wird, wobei die Keramik eine große Festigkeit gegenüber den von dem elektrischen Bogen verursachten Innendruckstößen und Temperaturspitzen aufweist.

24. Herstellungsverfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die starre, nicht poröse Keramik hoher Dichte darüber hinaus eine große thermische Leitfähigkeit und eine große spezifische Wärme aufweist, um die im Innern der Umhüllung (3) durch den elektrischen Bogen erzeugte Wärme schnell zu absorbieren.

25. Herstellungsverfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramik Aluminiumoxid der chemischen Formel Al&sub2;O&sub3; aufweist.

26. Herstellungsverfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramik Berylliumoxid der chemischen Formel BeO aufweist.

27. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt der Anbringung des Paares von Anschlüssen (5, 6) die Metallisierung der Umhüllung (3) an zwei voneinander verschiedenen Stellen aufweist.

28. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 26, bei dem das schmelzbare Element langgestreckte Form aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß:

die Umhüllung (3) aus zwei von der Keramik gebildeten komplementären Teilstücken (13, 14) hergestellt wird, die jeweils einen Querschnitt in Form eines Halbmondes aufweisen und eine Berührungsoberfläche mit dem anderen der beiden Teilstücke bilden, wobei die Berührungsoberfläche eines der beiden komplementären Teilstücke (13, 14) eine Nut (14') der gleichen Form und Abmessungen wie das schmelzbare Element (1) aufweist, und

daß der Verfahrensschritt des Einsetzens des schmelzbaren Elementes (1) darin besteht, das schmelzbare Element in das Innere der Nut (14') einzusetzen und die beiden komplementären Teilstücke (13, 14) zusammenzusetzen, wobei das Zusammensetzen darin besteht, (a) die beiden Berührungsoberflächen der beiden komplementären Teilstücke (13, 14) mit Hilfe eines anorganischen Kitts zu verbinden und (b) die beiden derart miteinander verbundenen komplementären Teilstücke (13, 14) einem Druck zu unterwerfen, um die beiden Berührungsoberflächen fest gegeneinander anzudrücken, und sie einer thermischen Behandlung bei einer niedrigeren Temperatur als der Schmelzpunkt des schmelzbaren Elements (1) zu unterwerfen, um auf diese Weise eine starre und dichte Umhüllung (3) zu bilden.

29. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 26, bei der das schmelzbare Element (1) langgestreckte Form aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß:

die Umhüllung (3) aus zwei von der Keramik gebildeten komplementären Teilstücken (15, 16) hergestellt wird, wobei eines der Teilstücke eine ringförmige Form und das andere die Form eines derart dimensionierten Schafts aufweist, daß es in das ringförmige Teil eingesetzt werden kann, die beiden Teilstücke jeweils eine Berührungsoberfläche mit dem anderen aufweisen, die Berührungsoberfläche eines der beiden Teile eine Nut (15') der gleichen Form und Abmessungen wie das schmelzbare Element (1) aufweist, und

daß der Verfahrensschritt des Einsetzens des schmelzbaren Elementes darin besteht, das schmelzbare Element im Innern der Nut (15') einzusetzen, das Teilstück in Form eines Schafts in das andere Teilstück mit Ringform (15, 16) einzusetzen und die beiden Teilstücke zusammenzusetzen, wobei das Zusammensetzen darin besteht, (a) die beiden Berührungsoberflächen der beiden komplementären Teilstücke (15, 16) mit Hilfe eines anorganischen Kitts zu verbinden und (b) die beiden derart miteinander verbundenen komplementären Teilstücke (15, 16) einer thermischen Behandlung bei einer niedrigeren Temperatur als der Schmelzpunkt des schmelzbaren Elements (1) zu unterwerfen, um auf diese Weise eine starre und dichte Umhüllung (3) zu bilden.

30. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 26, bei der das schmelzbare Element (1) langgestreckte Form aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß:

die Umhüllung aus Keramik aus einem rohrförmigen Teil (17) und einer Vielzahl zylindrischer Elemente (18) geringer Länge hergestellt wird, wobei die zylindrischen Elemente (18) sich der Form des schmelzbaren Elements (1) anschmiegende Nuten aufweisen, die auf den zylindrischen Elementen (18) derart positioniert sind, daß das schmelzbare Element (1) einem nicht geradlinigen Weg folgt, wenn es in die Nuten der zylindrischen Elemente (18) eingesetzt wird, die stumpf aneinander anstoßend im Innern des rohrförmigen Teils (17) angeordnet sind, und

daß der Verfahrensschritt des Einsetzens des schmelzbaren Elements (1) darin besteht, (a) das schmelzbare Element in die Nuten der zylindrischen Elemente (18) einzusetzen und die von dem schmelzbaren Element (1) begleiteten zylindrischen Elemente stumpf aneinander anstoßend im Inneren des rohrförmigen Teils (17) positionieren und (b) die zylindrischen Elemente (18) und den rohrförmigen Teil (17) mit Hilfe eines anorganischen Kitts zu verbinden und (c) die zylindrischen Elemente (18) und den rohrförmigen Teil (17), die auf diese Weise miteinander verbunden sind, einer thermischen Behandlung bei einer niedrigeren Temperatur als der Schmelzpunkt des schmelzbaren Elements (1) zu unterwerfen, um auf diese Weise eine starre und dichte Umhüllung (3) zu bilden.

31. Herstellungsverfahren eines schmelzbaren Strombegrenzers (F) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Verfahrensschritte aufweist:

man stellt eine von einer starren nichtporösen Keramik hoher Dichte gebildete, einen Hohlraum (28; 29) bildende Umhüllung (3) her, wobei die Keramik einen großen dielektrischen spezifischen Widerstand gegenüber einer erhöhten Temperatur sowie eine große Festigkeit gegenüber inneren Druckschocks und Temperaturschocks aufweist,

man injiziert ein geschmolzenes Metall (23; 24) in das Innere des Hohlraums (28; 29) der Umhüllung, um so diesen Hohlraum vollständig ohne Zurücklassen eines Leerraums zur Bildung eines schmelzbaren Elements (1) zu füllen, und

man bringt auf der Umhüllung ein Paar von Anschlüssen (5, 6) an, die untereinander über das schmelzbare Element (1) verbunden sind, wobei die Anschlüsse (5, 6) die Verbindung des schmelzbaren Elementes in einer elektrischen Schaltung ermöglichen, die in der Lage ist, einen Überstrom zu erleiden.

32. Herstellungsverfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die starre, nicht poröse Keramik darüber hinaus eine große thermische Leitfähigkeit und eine große spezifische Wärme aufweist, um die im Innern der Umhüllung (3) durch den elektrischen Bogen erzeugte Hitze schnell zu absorbieren.

33. Herstellungsverfahren nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Herstellungsschritt der Umhüllung (3) die Verwendung mindestens eines Metallstücks mit hohem Schmelzpunkt zur Bildung des Hohlraums (29) der Umhüllung (3) umfaßt.

34. Verfahren zum Herstellen eines schmelzbaren Strombegrenzers (F) nach Anspruch 31 oder 32, bei dem das schmelzbare Element (1) langgestreckte Form aufweist, dadurch gekennzeichnet,

daß der Verfahrensschritt der Herstellung der Umhüllung (3) die Herstellung zweier von der Keramik gebildeter komplementärer Teilstücke (13, 14; 15, 16) umfaßt, die jeweils eine Berührungsoberfläche mit dem anderen der beiden Teile aufweisen, wobei die Berührungsoberfläche eines der beiden komplementären Teilstücke (14; 15) eine Nut (14'; 15') der gleichen Form und Abmessungen wie das schmelzbare Element (1) enthält und

daß der Verfahrensschritt der Herstellung der Umhüllung darüber hinaus das Zusammensetzen der beiden komplementären Teilstücke (13, 14; 15, 16) umfaßt, das darin besteht, ihre Berührungsoberflächen miteinander zu verbinden.