EP0283414B1 - Sicherung mit Umhüllung aus fester Keramik hoher Dichte und Herstellungsverfahren dieser Sicherung - Google Patents

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EP0283414B1
EP0283414B1 EP88420094A EP88420094A EP0283414B1 EP 0283414 B1 EP0283414 B1 EP 0283414B1 EP 88420094 A EP88420094 A EP 88420094A EP 88420094 A EP88420094 A EP 88420094A EP 0283414 B1 EP0283414 B1 EP 0283414B1
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EP
European Patent Office
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fusible element
envelope
current
ceramic
limiting fuse
Prior art date
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EP88420094A
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French (fr)
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EP0283414A3 (en
Inventor
Vojislav Narancic
Gilles Fecteau
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Hydro Quebec
Original Assignee
Hydro Quebec
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Publication date
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Publication of EP0283414A3 publication Critical patent/EP0283414A3/fr
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Publication of EP0283414B1 publication Critical patent/EP0283414B1/de
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H69/00—Apparatus or processes for the manufacture of emergency protective devices
    • H01H69/02—Manufacture of fuses
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02—Details
    • H01H85/04—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
    • H01H85/05—Component parts thereof
    • H01H85/165—Casings
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    • Y10T29/49124—On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
    • Y10T29/49155—Manufacturing circuit on or in base

Definitions

  • the present invention relates to a high power current limiting fuse comprising an electrically conductive fuse element tightly surrounded by an envelope made of a high density rigid material (non-porous), in particular ceramic.
  • the invention also relates to a method of manufacturing such a fuse.
  • a fuse is an electrical device which conducts a current and which interrupts this same current when it exceeds a predetermined value, thereby protecting an electrical circuit against a current of too great intensity. Very high intensity fault currents are therefore interrupted well before they reach their maximum amplitude. A fuse therefore limits the energy that could develop in a faulty electrical circuit and damage it.
  • Conventional high power current limiting fuses usually consist of a fiberglass or ceramic insulating tube closed at each end by metal covers. These covers constitute terminals which allow the connection of the fuse in an electrical circuit to be protected.
  • These conventional fuses also contain one or more electrically conductive fuse elements which are in the form of wires or tapes and which are respectively connected at their two ends to the two covers.
  • the fusible elements are metallic and contain, for example, silver, copper, aluminum, etc. They are also surrounded by an arc extinguishing agent, generally quartz sand that has been compacted and filling the insulating tube.
  • the document US-A-3,838,375 (FRIND et al) to which the document DDA109 472 corresponds, and the document US-A-4 003 129 (KOCH et al) propose to introduce an inorganic binder into the quartz sand while retaining a certain porosity.
  • the results obtained by this means are superior to those of conventional fuses having undergone conventional sand compaction.
  • document CH-A-209,745 describes an electric fuse comprising contact parts and a body made of insulating material provided with at least one channel containing a fusible element. The two pieces in question are held together using screws or rivets. The cavity in which the fusible element is placed is, in practice, filled with silica sand introduced through an opening provided for this purpose.
  • An object of the present invention is to improve the operating characteristics of a current limiting fuse, and more precisely still of a high power current limiting fuse, by replacing the quartz sand including or not an organic binder by a envelope of rigid high density material, in particular ceramic, which tightly surrounds the fusible element and which has a high dielectric resistivity to high temperature of the electric arc and high resistance to pressure and high temperature shocks caused by the arc.
  • the present invention relates to a current limiting fuse comprising a fusible element, an arc extinguishing agent tightly surrounding the fusible element, this arc extinguishing agent having a high dielectric resistivity at high temperature d '' an electric arc occurring during the melting of the element, and a pair of terminals connected together via the fuse element, said terminals allowing the connection of the fuse element in an electric circuit likely to undergo a overcurrent;
  • this fuse is characterized in that the arc extinguishing agent consists of an envelope of non-porous rigid ceramic having a central cavity completely filled by the fusible element so as to leave no vacuum, said rigid non-porous ceramic having a high resistance to internal pressure and high temperature shocks caused by said electric arc.
  • the rigid non-porous ceramic constituting the envelope is a high density ceramic such as alumina, Al2O3, and Beryllium oxide, BeO, which also has high thermal conductivity and high specific heat which allow it quickly absorb the heat produced inside the enclosure by the electric arc.
  • a high density ceramic such as alumina, Al2O3, and Beryllium oxide, BeO, which also has high thermal conductivity and high specific heat which allow it quickly absorb the heat produced inside the enclosure by the electric arc.
  • ceramics having a high mechanical resistance as well as a high resistance to the high temperature of the electric arc favor a more rapid rise of the arc voltage in comparison with the fuses of the prior art, which causes a much faster interruption of the fault current.
  • a method of manufacturing a current limiting fuse as defined above, of the type comprising the insertion of a fuse element capable of conducting an electric current in an extinguishing agent d 'arc having a high dielectric resistivity at the high temperature of an electric arc occurring during the melting of said element, said insertion being carried out so that said arc extinguishing agent tightly surrounds said fusible element, and mounting subsequent of a pair of terminals connected together via the fuse element, said terminals allowing the connection of the fuse element in an electric circuit liable to undergo an overcurrent, method characterized in that one use a envelope made of a rigid non-porous ceramic as an arc extinguishing agent, said ceramic defining a cavity of the same shape and dimensions as the fusible element, so as to be completely filled without any vacuum by said fusible element during its insertion, said ceramic having a high resistance to internal pressure and high temperature shocks caused by said electric arc.
  • the step of mounting the pair of terminals on the envelope includes metallization of this envelope at the two ends.
  • the stage of production of the envelope comprises the production of two complementary parts made of rigid high density material and each having a surface of contact with the other of said two parts, the contact surface of one of these two complementary parts comprising a groove of the same shape and dimensions as the fusible element which is of elongated shape, and the step of inserting the fusible element consists of inserting this element inside the groove and assembling the two complementary parts by joining their contact surfaces.
  • a method of manufacturing a current limiting fuse comprises a step of producing an envelope made of a rigid non-porous ceramic which defines a cavity, this material having a high dielectric resistivity to high temperature as well as high resistance to internal pressure and high temperature shocks.
  • This method of manufacturing a current limiting fuse further comprises steps of injecting a molten metal inside said envelope cavity to form a fuse element capable of conducting an electric current and designed to melt and thus interrupt said electric current when the latter reaches a given value, and mounting on the envelope of a pair of terminals connected together via the fuse element, and therefore allowing the connection of this element in an electrical circuit liable to undergo an overcurrent.
  • the stage of production of the casing comprises the use of pieces of metal with high melting point to form the cavity of the casing .
  • a fiberglass or ceramic sheath can surround the envelope of the fuse according to the invention, thereby increasing the rigidity of the resulting fuse.
  • the preferably high power current limiting fuse F comprises a metallic fuse element 1 in the form of a ribbon.
  • the fusible element 1 comprises at least one reduction in width 2 (three of these width reductions being illustrated in FIG. 1 for example purposes) where an electric arc occurs when the fusible element blows at this location .
  • the parts of the element 1 reduced in width are the first susceptible to fusion. Because of their reduced cross-section, they heat up faster when subjected to an electric current.
  • the number of reductions in width of the ribbon forming the element 1, where electric arcs occur when the element 1 is fused at these locations, can vary and is conventionally selected according to the needs of the intended application. It is also well known to replace these width reductions with perforations made through the metal strip constituting the element 1.
  • the ceramic envelope 3 must have sufficient dimensions to allow it to withstand the shocks of internal pressure and high temperature caused by the creation of the electric arc at the interruption of the current, without cracking or explosion, thus ensuring a great seal. .
  • it can be of reduced size and reinforced by a cylindrical sheath 4 of ceramic or even of fiberglass.
  • the two ends of the casing 3 of the fuse F are metallized as indicated by the references 5 and 6. These metallizations are carried out conventionally directly on the ceramic. This results in two electrical terminals 5 and 6 which make it possible to connect the fuse F, more particularly its fuse element 1, in an electrical circuit to be protected liable to undergo an overcurrent. Obviously, during metallizations, the applied metal comes into contact with the ends of the fusible element 1, thereby connecting it between the terminals 5 and 6.
  • Figure 2 a illustrates the physical state of the fuse F, before the fuse element 1 blows, that is to say in conduction.
  • the fusible element 1 is then tightly surrounded by the ceramic envelope 3.
  • the very high temperature of the electric arc of cut-off very quickly vaporizes the element 1 and forms at the place where the arc occurs (reduction in width of the metallic strip ) a pressure which must be maintained by the great tightness of the ceramic envelope 3.
  • This pressure promotes a very rapid rise in the arc voltage, and when this reaches a value higher than the voltage of the source, an opposite current very quickly reduces the fault current to zero.
  • the condensation of metallic vapors in the form of droplets on the ceramic walls provides good electrical insulation between terminals 5 and 6 of the fuse, i.e. between the terminals created by the ends of the fuse element 1 on each side of its melted and vaporized part.
  • Alumina, Al2O3, and Beryllium oxide, BeO are ceramics which are particularly well suited for entering the manufacture of fuse F according to the invention. Indeed, these are capable of maintaining the pressure produced by the electric arc for a duration of less than 200 microseconds, which makes it possible to reach the peak value of the arc voltage. In the following milliseconds, the surfaces of these ceramics in contact with the electric arc are subjected to a high temperature as well as to a still high pressure and a slight part of these is brought to the melting point. A cavity slightly larger than the dimensions of the fuse element is thus formed under the combined effect of pressure and temperature, which promotes the decomposition of the gases produced and offers a greater dielectric distance between the terminals of the fuse created by the melting of element 1.
  • Figure 2 b shows the physical state of the fuse F after the element 1 has blown.
  • the cavity formed at the location of the melted part of element 1 is relatively small, which made it possible to maintain the pressure at the melting point of element 1.
  • FIG 3 shows a typical oscillogram of the operation of a fuse F according to the invention.
  • This oscillogram illustrates the very rapid rise of the arc voltage V following the melting of the fuse element 1. The instant at which this melting occurs is indicated by line B in Figure 3.
  • the oscillogram further illustrates the very rapid breaking of the fault current I, the maximum value of which is represented by line A, which ceases to increase when the arc voltage V is at least equal to the source voltage S.
  • the oscillogram of Figure 3 therefore demonstrates that the capacity of rigid high density ceramic to withstand the pressure and high temperature shocks, which allows the casing 3 to maintain the pressure at the point of creation of the arc at the cut of the current, ensures a rise very rapid arc voltage V compared to fuses of the prior art, from which comes the efficiency of interruption of the fault current I and, as will be explained in more detail below, a reduction of the joule integral (i integral as a function of the time of the term I2t) of the fuse F.
  • the difference between the maximum value of the current represented by line A and that of the cut current at the time of the start of the arc represented by line B is less than 1%.
  • the arc voltage V also ceases to increase. Consequently, with regard to the fuse F according to the invention, the rapid rise of the arc voltage V does not only mean a very rapid limitation of the fault current I, but also a limitation of the peak value of the voltage developed arc. Tests have shown that this overvoltage is greatly reduced compared to the fast fuses of the prior art using for example quartz sand with or without inorganic binder.
  • Figure 4 is a comparative series of curves which illustrate the operation of the fuse according to the invention compared to those of the prior art which use agglomerated or unglazed quartz sand as an arc extinguishing agent. It should be noted that the three fuses include substantially identical fuse elements.
  • curve C illustrates the slope of a presumed fault current, applied at time t0 to the various fuses.
  • Curve C in fact represents a short-circuit current and its evolution as a function of time, if it were not interrupted.
  • the fuse element of each fuse blows at the same time t1.
  • Curve D in FIG. 4 illustrates the evolution of the current in a traditional fuse using quartz sand which has been compacted but not agglomerated as an arc extinguishing agent.
  • This curve D shows that with such fuses, the fault current gradually increases after the fuse blows, then decreases slowly to reach a value of zero at time t2
  • This phenomenon is due, as demonstrated by the curve E, at the rather slow increase in the arc voltage in such a fuse and also at the relatively low peak value of this arc voltage.
  • Curve R illustrates the evolution of the fault current as a function of the time obtained with the fuse described in United States patent no. 3,838,375 (FRIND and AL).
  • This curve R clearly demonstrates that a fuse which uses as an arc extinguishing agent a quartz sand agglomerated using an inorganic binder provides better protection against overcurrents than a fuse using non-quartz sand agglomerated. Since the energy transmitted to the protected circuit corresponds to the integral as a function of time from t0 to t2 of the term I2t (joule integral), I representing as already mentioned the fault current, it It is therefore obvious that the fuse of patent no.
  • the evolution of the fault current as a function of time in a fuse according to the invention is represented by the curve S in FIG. 4.
  • the curve S clearly demonstrates the fundamental superiority of the fuse F according to the present invention. This improvement is provided by the high density rigid ceramic envelope for the various reasons explained above, and this without excessive increase in the arc voltage V (see Figure 3). Therefore, the appreciable reduction in the joule integral and the small increase in arc voltage have undeniable advantages of the fuse F.
  • the curves H and I represent the evolution of the current in a fuse with non-agglomerated quartz sand, and in a fuse according to the invention, respectively, the two fuses having substantially identical fuse elements and the vertical lines 9 and 10 indicate the moment of fusion of the element fuse for both fuse models.
  • the hatched part of the curve I shows the reduction of the total joule integral in the fuse F according to the invention.
  • the mass of the metallic fusible element 1 can be increased to delay the fusion. This procedure increases the maximum value of the cut current and thus increases the joule integral.
  • FIG. 5 b the evolution of the current as a function of time is presented in two types of fuses, that according to the invention (curve K) and a conventional fuse with non-agglomerated quartz sand (curve J).
  • the mass of the fuse element 1 of the fuse F according to the invention (curve K) has been increased compared to that of the fuse element of the conventional fuse so that the two fuses have identical total joule integrals.
  • the fuse F according to the invention (curve K) then offers a pre-arc joule integral of two to three times larger than that of the conventional fuse (curve J), which has an important advantage since the increase in the integral of total joule is zero.
  • the vertical lines 11 and 12 indicate the time of melting of the fuse elements of conventional fuses and according to the invention, respectively.
  • the fuse F according to the invention has another advantageous property, namely to be able to protect DC circuits. In fact, tests have confirmed that the breaking efficiency of a direct current of the fuse F is higher than that of the fuses of the prior art. An application of the fuse according to the invention for the protection of large power capacitor banks would therefore be possible. Another application of fuse F would be the protection of semiconductor circuits, thanks to its low Joule integral and its low arc overvoltage.
  • fuse F Another advantage of fuse F according to the invention is its high resistance to mechanical shock. It is well known that the resistance to mechanical shock of conventional high power fuses depends on the compacting of quartz sand or other non-agglomerated granular material surrounding the fusible element. Repeated mechanical shocks can indeed damage the fusible element (s), especially in conventional low-caliber fuses. As in fuse F according to the invention, all the parts form a rigid and compact mass, the rupture of the thin fusible elements is therefore avoided.
  • a first method of manufacturing the envelope 3 is illustrated in Figure 6 of the drawings.
  • Two elongated complementary pieces 13 and 14 of high density rigid ceramic with a cross section in the shape of a half moon are first produced.
  • a longitudinal groove 14 ⁇ is formed in the flat surface of the part 14, this groove matching the shape of the fusible element 1.
  • the flat surfaces of the parts 13 and 14 are joined using an inorganic ceramic cement.
  • the parts 13 and 14 thus joined together are then subjected to mechanical pressure in order to tighten them well one against the other, then baked in an oven at a temperature lower than the melting point of the metallic element 1. This results in a rigid and tight cylindrical envelope.
  • FIG. 7 illustrates a second method of manufacturing the ceramic envelope 3.
  • a cylindrical rod 15 as well as a tube 16, both made of high density rigid ceramic such as alumina, Al2O3, and Beryllium oxide, BeO, are produced beforehand, the rod 15 comprising a longitudinal groove 15 ⁇ .
  • the groove 15 ⁇ once again follows the shape of the element 1.
  • the rod 15 -element 1 assembly is then slid inside the tube 16, such that 'indicated by arrow 49.
  • the difference between the diameter internal of the tube 16 and the external diameter of the rod 15 leaves only a space between these rod and tube intended to be filled with an inorganic cement for appropriate ceramic.
  • the assembly is then placed in an oven for cooking at a temperature lower than the melting point of the fusible element, in order to form a cylindrical envelope of waterproof and very rigid ceramic.
  • FIGs 8 a) and 8 b) of the drawings Another method of manufacturing the casing 3 of the fuse F according to the invention is illustrated in Figures 8 a) and 8 b) of the drawings.
  • a tube 17 and several cylindrical elements 18 of short length are produced beforehand in a high density rigid ceramic.
  • a groove having a longitudinal portion and a transverse portion is formed on the side and at one end of each cylindrical element 18. Again, the groove of each cylindrical element 18 follows the shape of the fusible element 1.
  • the envelope of Figure 8 ceramic has the advantage of being able to separate two successive reductions in cross section 2 of the fusible element 1 by at least one cylindrical element 18 when these reductions in section are positioned in the geometric axis of the cylindrical envelope as as illustrated in Figure 8 b).
  • the electric arcs occurring in the fuse F when the element 1 blows at the locations of these section reductions are separated from each other by at least one of the cylindrical elements 18.
  • the cylindrical elements 18 are inserted end to end in the tube 17 with the fusible element 1 and connected together and to the tube 17 using an appropriate inorganic cement.
  • the assembly is then subjected to firing at a temperature lower than the melting point of the metallic element 1 to form a rigid and tight cylindrical envelope.
  • Figure 9 illustrates two complementary parts 19 and 20 which, when assembled, form a cylindrical rod high density rigid ceramic. This rod is then inserted inside a cylinder 22 formed inside a cylindrical piece 21 also of high density rigid ceramic.
  • the parts 19 and 20 When assembled, the parts 19 and 20 define a cavity 28. Molten metal 23 can be injected into the cavity 28 to form the fusible element. Centrifugal force can be used to ensure that the molten metal completely fills the cavity, without leaving any voids.
  • the fusible element is in the form of a ribbon comprising several circular perforations.
  • the parts 19, 20 and 21 are combined using an inorganic cement, then heat treated to form a tight and rigid envelope.
  • Parts 19 and 20 are joined using inorganic cement before metal injection.
  • the assembly of the parts 19 and 20 thus joined with the part 21 and any heat treatment of these parts can take place either before or after the injection of metal. If the heat treatment takes place after the injection of metal, it must be remembered that this must be carried out at a temperature below the melting point of the metal of the fusible element.
  • the cylindrical part 21 has three cylinders such as 22 to receive three rods such as 19, 20, thereby forming a fuse with three identical fuse elements.
  • Metals with a high melting point such as tungsten can be used in the manufacture of the high density rigid envelope 3 to form the cavity necessary for the insertion of the fusible element 1.
  • a tungsten ribbon or wire of the same shape that the fusible element is inserted into the ceramic during its manufacture. After forming and sintering the ceramic at high temperature and pressure, the tungsten tape or wire is removed and metal molten is injected into the cavity thus formed to form a fusible element.
  • FIG. 10 illustrates the use of several tungsten wires to form several parallel filiform cavities of uniform cross section such as 29 inside a rigid high density ceramic rod 25.
  • molten metal 24 is injected into each cavity 29, to form a fusible element.
  • the diameter of each cavity 29 is chosen according to the required characteristics of the fuse. Again, centrifugal force can be used to prevent the formation of any vacuum in the cavity when injecting the molten metal.
  • the rod 25 can optionally be inserted into a cylinder 27 formed in a cylindrical piece of high density rigid ceramic 26, and connected to the latter with an inorganic cement either before or after the injection of metal. Again, the rod 25 and the cylindrical part 26 thus joined together are subjected to a heat treatment to form a rigid and sealed envelope, before or after the injection of molten metal.
  • the cylindrical part 26 is provided with three cylinders such as 27 to receive three rods such as 25 each containing several fusible elements.
  • the fusible element 1 of the embodiments presented in Figures 6 and 7 can be manufactured by injection of molten metal.
  • a cylindrical sheath such as 4 ( Figure 1) can be placed on the ceramic shell.
  • This sheath is made of ceramic or fiberglass and has the function of increasing the mechanical rigidity of the fuse F.

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Claims (34)

  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 Al₂O₃ 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 ein 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 Al₂O₃ 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.
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