EP1026720A1 - Self restoring current limiting device with liquid metal - Google Patents

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EP1026720A1
EP1026720A1 EP00101319A EP00101319A EP1026720A1 EP 1026720 A1 EP1026720 A1 EP 1026720A1 EP 00101319 A EP00101319 A EP 00101319A EP 00101319 A EP00101319 A EP 00101319A EP 1026720 A1 EP1026720 A1 EP 1026720A1
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EP
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current limiting
limiting device
liquid metal
liquid
self
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EP00101319A
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German (de)
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EP1026720B1 (en
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Wolfgang Kremers
Frank Berger
Andreas Krätzschmar
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Eaton Industries GmbH
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Moeller GmbH
Kloeckner Moeller GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H87/00—Protective devices in which a current flowing through a liquid or solid is interrupted by the evaporation of the liquid or by the melting and evaporation of the solid when the current becomes excessive, the circuit continuity being reestablished on cooling

Definitions

  • the invention relates to a self-recovering current limiting device Liquid metal according to the preamble of claim 1 or claim 7.
  • Such a current limiting device is known from the publication SU 922 911 A.
  • known that contains electrodes made of solid metal, which by as a pressure-resistant Insulated housing formed first insulating body are separated.
  • Isoliergeophuses Within the Isoliergeophuses are arranged by insulating partitions and in between second insulating body, which is designed as an annular sealing washer are compressor rooms that are partially filled with liquid metal and are located one behind the other trained, which are filled with liquid metal, eccentrically arranged connecting channels of the partition walls connected are. This means that there is a continuous flow of liquid metal in normal operation internal conductive connection between the electrodes. In the event of a current limitation due to the high current density, the liquid metal from the connecting channels repressed.
  • the invention is therefore based on the object, the current limiting behavior a current limiting device, in particular with regard to its Current limiting factor and their response time.
  • the proposed means are compared to the known current limiting devices only under the influence of a short-circuit current the arc ignition and thus the beginning of the current limitation both temporally as well as depending on the level of the short-circuit current brought forward.
  • the porous material of the partition walls is absorbed due to the capillary action with the non-conductive liquid, which thus is available directly on the walls of the connecting channels.
  • the area of each connection channel becomes an external short-circuit current heated up very strongly by the electricity frames, and evaporation occurs the non-conductive liquid that enters the area through the pores is. Steam bubbles form in the connecting channel, which lead to Conduct cross section. This process is developing avalanche-like, since the narrowed cross-section leads to even greater warming leads until finally the liquid metal itself evaporates and an electrical one Arc is ignited.
  • the boiling point of the non-conductive Liquid well above the heating temperature in rated operation are also significantly below the boiling point of the liquid metal.
  • the non-conductive liquid must not mix with the liquid metal or chemically bond.
  • the non-conductive Liquid and porous material should be noted that the capillary action on the non-conductive liquid much larger than the capillary action is the liquid metal.
  • Non-conductive liquid that is the liquid metal additional adverse chemical and physical changes, especially before oxidation; protects.
  • the non-conductive is advantageous Liquid is an oil, especially an organic oil with a boiling temperature from 250 to 350 ° C.
  • the protective gas advantageously consists of Nitrogen or from a noble gas or noble gas mixture or from a mixture from nitrogen and at least one noble gas.
  • the partitions can advantageously be made of an open-pore foam ceramic or make from porous, porous mica.
  • GaInSn alloys are easy to handle due to their physiological Harmlessness.
  • An alloy of 660 parts by weight gallium, 205 parts by weight of indium and 135 parts by weight of tin are included Normal pressure from 10 ° C to 2000 ° C liquid and has sufficient electrical Conductivity.
  • the current limiting device 10 contains on both sides an electrode 1 made of solid metal, preferably copper, which is rotationally symmetrical is formed and merges into an outer lead 2. Between the electrodes 1 are a plurality of compression spaces 4 through a corresponding number of annular sealing disks 11 and insulating ones Partitions 12 are formed. Through a molded housing 5 the electrodes 1, the sealing washers 11 and the partition walls 12 held, known means for sealing the compressor chambers 4 and for the non-positive connection of the elements mounted in the molded housing 5 1, 11 and 12 provided, but not shown for reasons of clarity are.
  • the means for sealing can, for example, sealing rings between the sealing washers 11 and the partition walls 12 or electrodes 1 his.
  • the means for non-positive connection are, for example, continuous Tensioning screws along the two lines 3.
  • the two outer compressor rooms 4 are laterally by one of the electrodes 1 and limited by an intermediate wall 12.
  • the inner compressor rooms 4 are laterally limited by two partitions 12. That in general multi-part molded housing 5 and the sealing washers 11 are pressure-resistant first and second insulating bodies. All compressor rooms 4 are partly with filled with a liquid metal 7, for example a GaInSn alloy.
  • the Partitions 12 are below the liquid level 9 with connecting channels 8 provided.
  • the connecting channels 8 are also made of liquid metal 7 filled so that a continuous between the electrodes 1 there is an electrically conductive connection.
  • the connecting channels 8 adjacent Partitions 12 can advantageously each by a certain angular amount be offset to a continuous in the current limiting case To prevent arcing.
  • the liquid metal 7 thick layer of a non-conductive liquid 6, which deals with the liquid metal 7 can neither mix nor chemically combine, for example an organic oil with a boiling temperature of around 300 ° C.
  • Above the Liquid 6 is in the compressor rooms 4 vacuum.
  • the partitions 12 consist of an open-pore, porous material, for example made of foam ceramic. Due to the capillary action of the pores on the non-conductive Liquid 6 is partially absorbed by the partition walls 12, so that it also reaches the immediate area of the connecting channels 8.
  • the current limiting device 20 differs from that described above in that above the liquid level 9th an inert protective gas 16, for example argon.
  • the shielding gas 16 is over the pores of the partition walls 12 to the immediate area of the Connection channels 8 arrives.
  • the resulting one expands Heat the protective gas 16 close to the connecting channels 8, whereby as a result of the part of the protective gas entering the connecting channels 8 16 an increasing narrowing of the current paths in a very short time and further heating of the liquid metal 7 in the connecting channels 8 takes place, which ultimately leads to the rapid ignition of a current limiting Arc leads.

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Abstract

The current limiting device includes intermediate walls (12) of open-pore, porous material. A non-conductive liquid (6) rests above a liquid metal (7) and is not mixable or combinable with it. The boiling point of the non-conductive liquid is well below that of the liquid metal and well above the nominal working temperature. The non-conductive liquid borders the intermediate walls by capillary forces as far as connecting channels (8). An Independent claim is included for a self-recovering current limiting device.

Description

Die Erfindung betrifft eine selbsterholende Strombegrenzungseinrichtung mit Flüssigmetall nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 oder des Anspruches 7.The invention relates to a self-recovering current limiting device Liquid metal according to the preamble of claim 1 or claim 7.

Aus der Druckschrift SU 922 911 A ist eine solche Strombegrenzungseinrichtung bekannt, die Elektroden aus Festmetall enthält, die durch als druckfestes Isoliergehäuse ausgebildete erste Isolierkörper getrennt sind. Innerhalb des Isoliergehäuses sind durch isolierende Zwischenwände und dazwischen angeordnete zweite Isolierkörper, die als ringförmige Dichtscheiben ausgeführt sind, mit Flüssigmetall teilweise aufgefüllte, hintereinander liegende Verdichterräume ausgebildet, die untereinander über mit Flüssigmetall ausgefüllte, außermittig angeordnete Verbindungskanäle der Zwischenwände verbunden sind. Damit besteht im Normalbetrieb über das Flüssigmetall eine durchgehende innere leitende Verbindung zwischen den Elektroden. Im Strombegrenzungsfall wird infolge der hohen Stromdichte das Flüssigmetall aus den Verbindungskanälen verdrängt. Damit ist die elektrische Verbindung der Elektroden über das Flüssigmetall unterbrochen, was zur Begrenzung des Kurzschlußstromes führt. Nach Abschaltung oder Beseitigung des Kurzschlusses füllen sich die Verbindungskanäle wieder mit Flüssigmetall, worauf die Strombegrenzungseinrichtung erneut betriebsbereit ist. In der Druckschrift DE 40 12 385 A1 wird eine Strombegrenzungseinrichtung mit nur einem Verdichterraum beschrieben und als Medium über dem Flüssigkeitsspiegel Vakuum, Schutzgas oder eine isolierende Flüssigkeit erwähnt. Es ist nach Druckschrift DE 26 52 506 A1 bekannt, bei Kontakteinrichtungen Gallium-Legierungen, insbesondere GaInSn-Legierungen zu verwenden.Such a current limiting device is known from the publication SU 922 911 A. known that contains electrodes made of solid metal, which by as a pressure-resistant Insulated housing formed first insulating body are separated. Within the Isoliergehäuses are arranged by insulating partitions and in between second insulating body, which is designed as an annular sealing washer are compressor rooms that are partially filled with liquid metal and are located one behind the other trained, which are filled with liquid metal, eccentrically arranged connecting channels of the partition walls connected are. This means that there is a continuous flow of liquid metal in normal operation internal conductive connection between the electrodes. In the event of a current limitation due to the high current density, the liquid metal from the connecting channels repressed. This is the electrical connection of the electrodes interrupted via the liquid metal, which limits the short-circuit current leads. After switching off or eliminating the short circuit the connecting channels fill again with liquid metal, whereupon the current limiting device is operational again. In the publication DE 40 12 385 A1 becomes a current limiting device with only one compressor room described and as a medium above the liquid level vacuum, protective gas or an insulating liquid mentioned. It is according to document DE 26 52 506 A1 known, in contact devices gallium alloys, in particular To use GaInSn alloys.

Aus der US-PS 3 474 339 ist eine selbsterholende Strombegrenzungseinrichtung bekannt, die Elektroden aus Festmetall zum Anschließen an einen zu schützenden Stromkreis und mehrere mit Flüssigmetall teilweise aufgefüllte Verdichterräume, die nach oben offen und zwischen Isolierungen ringförmig ausgebildet sind, enthält. Über dem Flüssigmetall lagert eine nichtleitende Flüssigkeit, die unvermischbar sowie unverbindbar mit dem Flüssigmetall ist. Im Strombegrenzungsfall und bei gleichzeitiger Druckentlastung der nichtleitenden Flüssigkeit wird das Flüssigmetall infolge elektrodynamischer Kräfte aus den Verdichterräumen verdrängt.From US-PS 3,474,339 is a self-recovering current limiting device known, the electrodes made of solid metal for connection to one protective circuit and several partially filled with liquid metal Compressor rooms that are open at the top and ring-shaped between insulation are trained. There is a non-conductive one above the liquid metal Liquid that is immiscible and not connectable to the liquid metal. In the event of a current limitation and with simultaneous pressure relief of the non-conductive Liquid becomes liquid metal due to electrodynamic forces displaced from the compressor rooms.

Bei Strombegrenzungseinrichtungen mit mehreren Verdichterräumen wird infolge der hintereinander liegenden Verbindungskanäle beim Auftreten eines Kurzschlusses durch die Anzahl der strombegrenzenden Teillichtbögen ein entsprechend hoher Spannungsabfall aufgebaut, der schließlich zur Unterbrechung des Kurzschlußstromes führt. Die bekannten Strombegrenzungseinrichtungen weisen allerdings einen zu hohen Strombegrenzungsfaktor, das heißt ein zu hohes Verhältnis zwischen Durchlaßstrom und zu begrenzendem Kurzschlußstrom, auf.In the case of current limiting devices with several compressor rooms, as a result of the connecting channels one behind the other when a Short circuit due to the number of current-limiting partial arcs built up correspondingly high voltage drop, which ultimately for interruption of the short-circuit current leads. The known current limiting devices however have a current limiting factor that is too high, the means too high a ratio between the forward current and the current to be limited Short-circuit current, on.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Strombegrenzungsverhalten einer Strombegrenzungseinrichtung, insbesondere hinsichtlich ihres Strombegrenzungsfaktors und ihrer Ansprechzeit, zu verbessern.The invention is therefore based on the object, the current limiting behavior a current limiting device, in particular with regard to its Current limiting factor and their response time.

Ausgehend von einer Strombegrenzungseinrichtung der eingangs genannten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst, während den abhängigen Ansprüchen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen sind.Starting from a current limiting device of the type mentioned According to the invention, the task is characterized by the characterizing features of the independent claims solved, while the dependent claims advantageous developments of the invention can be found.

Durch die vorgeschlagenen Mittel werden gegenüber den bekannten Strombegrenzungseinrichtungen allein unter der Einwirkung eines Kurzschlußstromes die Lichtbogenzündung und damit der Beginn der Strombegrenzung sowohl zeitlich als auch in Abhängigkeit von der Höhe des Kurzschlußstromes vorverlegt. The proposed means are compared to the known current limiting devices only under the influence of a short-circuit current the arc ignition and thus the beginning of the current limitation both temporally as well as depending on the level of the short-circuit current brought forward.

Nach der ersten Lösung saugt sich das poröse Material der Zwischenwände infolge der Kapillarwirkung mit der nichtleitenden Flüssigkeit voll, die somit direkt an den Wänden der Verbindungskanäle zur Verfügung steht. Durch einen äußeren Kurzschlußstrom wird der Bereich jedes Verbindungskanals durch die Stromengestelle sehr stark erwärmt, und es kommt zur Verdampfung der nichtleitenden Flüssigkeit, die durch die Poren in diesen Bereich gelangt ist. Dabei bilden sich im Verbindungskanal Dampfblasen, welche zur Einengung des leitfähigen Querschnitts führen. Dieser Prozeß entwickelt sich lawinenartig, da der verengte Querschnitt zu einer noch stärkeren Erwärmung führt, bis schließlich das Flüssigmetall selbst verdampft und ein elektrischer Lichtbogen gezündet wird. Hierzu muß der Siedepunkt der nichtleitenden Flüssigkeit deutlich über der Erwärmungstemperatur im Nennbetrieb, aber auch deutlich unter der Siedetemperatur des Flüssigmetalls liegen. Weiterhin darf sich die nichtleitende Flüssigkeit nicht mit dem Flüssigmetall vermischen oder chemisch verbinden. Bei der Wahl des Flüssigmetalls, der nichtleitenden Flüssigkeit und des porösen Materials ist zu beachten, daß die Kapillarwirkung auf die nichtleitende Flüssigkeit wesentlich größer als die Kapillarwirkung auf das Flüssigmetall ist.After the first solution, the porous material of the partition walls is absorbed due to the capillary action with the non-conductive liquid, which thus is available directly on the walls of the connecting channels. By The area of each connection channel becomes an external short-circuit current heated up very strongly by the electricity frames, and evaporation occurs the non-conductive liquid that enters the area through the pores is. Steam bubbles form in the connecting channel, which lead to Conduct cross section. This process is developing avalanche-like, since the narrowed cross-section leads to even greater warming leads until finally the liquid metal itself evaporates and an electrical one Arc is ignited. For this, the boiling point of the non-conductive Liquid well above the heating temperature in rated operation, however are also significantly below the boiling point of the liquid metal. Farther the non-conductive liquid must not mix with the liquid metal or chemically bond. When choosing the liquid metal, the non-conductive Liquid and porous material should be noted that the capillary action on the non-conductive liquid much larger than the capillary action is the liquid metal.

Es ist von Vorteil, eine nichtleitende Flüssigkeit zu verwenden, die das Flüssigmetall zusätzlich vor nachteiligen chemischen und physikalischen Veränderungen, insbesondere vor Oxidation; schützt. Vorteilhaft ist die nichtleitende Flüssigkeit ein Öl, insbesondere ein organisches Öl mit einer Siedetemperatur von 250 bis 350 °C. Anderseits ist als nichtleitende Flüssigkeit mit Vorteil auch ein Alkohol oder ein Gemisch von Alkoholen, deionisiertes Wasser oder ein Gemisch aus deionisiertem Wasser und wenigstens einem Alkohol zu verwenden.It is advantageous to use a non-conductive liquid that is the liquid metal additional adverse chemical and physical changes, especially before oxidation; protects. The non-conductive is advantageous Liquid is an oil, especially an organic oil with a boiling temperature from 250 to 350 ° C. On the other hand, it is also advantageous as a non-conductive liquid an alcohol or a mixture of alcohols, deionized water or a Use a mixture of deionized water and at least one alcohol.

Nach der zweiten Lösung

Figure 00030001
saugt" sich das poröse Material der Zwischenwände mit dem inerten Schutzgas, das somit direkt an den Wänden der Verbindungskanäle zur Verfügung steht. Durch einen äußeren Kurzschlußstrom wird der Bereich jedes Verbindungskanals durch die Stromengestelle sehr stark erwärmt, und es kommt zum Austritt des Schutzgases, das durch die Poren in diesen Bereich gelangt ist. Dabei bilden sich im Verbindungskanal Gasblasen, welche zur Einengung des leitfähigen Querschnitts führen. Dieser Prozeß entwickelt sich lawinenartig, da der verengte Querschnitt zu einer noch stärkeren Erwärmung führt, bis schließlich das Flüssigmetall selbst verdampft und ein elektrischer Lichtbogen gezündet wird.After the second solution
Figure 00030001
sucks "the porous material of the partition walls with the inert protective gas, which is thus available directly on the walls of the connecting channels. The area of each connecting channel is heated very strongly by the stream frames by an external short-circuit current, and the protective gas escapes through the pores in this area, gas bubbles are formed in the connecting channel, which leads to the narrowing of the conductive cross-section Arc is ignited.

Es ist von Vorteil, ein Schutzgas, zu verwenden, welches das Flüssigmetall zusätzlich vor nachteiligen chemischen und physikalischen Veränderungen, insbesondere vor Oxydation, schützt. Vorteilhaft besteht das Schutzgas aus Stickstoff oder aus einem Edelgas bzw. Edelgasgemisch oder aus einem Gemisch aus Stickstoff und wenigstens einem Edelgas.It is advantageous to use a protective gas, which is the liquid metal additional adverse chemical and physical changes, especially protects against oxidation. The protective gas advantageously consists of Nitrogen or from a noble gas or noble gas mixture or from a mixture from nitrogen and at least one noble gas.

Die Zwischenwände lassen sich vorteilhaft aus einer offenporigen Schaumkeramik oder aus offenporigem, porösem Glimmer herstellen.The partitions can advantageously be made of an open-pore foam ceramic or make from porous, porous mica.

Mit Vorteil ist als Flüssigmetall eine Gallium-Legierung zu verwenden. Insbesondere GaInSn-Legierungen sind einfach zu handhaben durch ihre physiologische Unbedenklichkeit. Eine Legierung aus 660 Gewichtsanteilen Gallium, 205 Gewichtsanteilen Indium und 135 Gewichtsanteilen Zinn ist bei Normaldruck von 10°C bis 2000°C flüssig und besitzt eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit.It is advantageous to use a gallium alloy as the liquid metal. In particular GaInSn alloys are easy to handle due to their physiological Harmlessness. An alloy of 660 parts by weight gallium, 205 parts by weight of indium and 135 parts by weight of tin are included Normal pressure from 10 ° C to 2000 ° C liquid and has sufficient electrical Conductivity.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden, anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen

Figur 1:
im Längsschnitt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Strombegrenzungseinrichtung;
Figur 2:
im Längsschnitt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Strombegrenzungseinrichtung.
Further details and advantages of the invention result from the following exemplary embodiments explained with reference to figures. Show it
Figure 1:
in longitudinal section a first embodiment of the current limiting device according to the invention;
Figure 2:
in longitudinal section a second embodiment of the current limiting device according to the invention.

Die Strombegrenzungseinrichtung 10 nach Fig. 1 enthält zu beiden Seiten je eine Elektrode 1 aus Festmetall, vorzugsweise Kupfer, die rotationssymmetrisch ausgebildet ist und in einen äußeren Anschlußleiter 2 übergeht. Zwischen den Elektroden 1 befinden sich mehrere Verdichterräume 4, die durch eine entsprechende Anzahl von ringförmigen Dichtscheiben 11 sowie von isolierenden Zwischenwänden 12 gebildet werden. Durch ein Formgehäuse 5 werden die Elektroden 1, die Dichtscheiben 11 und die Zwischenwände 12 gehalten, wobei bekannte Mittel zum Abdichten der Verdichterräume 4 und zum kraftschlüssigen Verbinden der im Formgehäuse 5 gelagerten Elemente 1, 11 und 12 vorgesehen, jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt sind. Die Mittel zum Abdichten können beispielsweise Dichtringe zwischen den Dichtscheiben 11 und den Zwischenwänden 12 bzw. Elektroden 1 sein. Die Mittel zum kraftschlüssigen Verbinden sind beispielsweise durchgehende Spannschrauben entlang der beiden Linien 3. Die beiden äußeren Verdichterräume 4 werden seitlich jeweils durch eine der Elektroden 1 sowie durch eine Zwischenwand 12 begrenzt. Die inneren Verdichterräume 4 werden seitlich jeweils durch zwei Zwischenwände 12 begrenzt. Das im allgemeinen mehrteilige Formgehäuse 5 und die Dichtscheiben 11 sind druckfeste erste bzw. zweite Isolierkörper. Alle Verdichterräume 4 sind teilweise mit einem Flüssigmetall 7 ausgefüllt, beispielsweise einer GaInSn-Legierung. Die Zwischenwände 12 sind unterhalb des Flüssigkeitsspiegels 9 mit Verbindungskanälen 8 versehen. Die Verbindungskanäle 8 sind ebenfalls mit Flüssigmetall 7 gefüllt, so daß zwischen den Elektroden 1 eine durchgehende elektrisch leitende Verbindung besteht. Die Verbindungskanäle 8 benachbarter Zwischenwände 12 können vorteilhaft jeweils um einen bestimmten Winkelbetrag versetzt sein, um im Strombegrenzungsfall einen durchgehenden Lichtbogen zu verhindern. Über dem Flüssigmetall 7 befindet sich eine ausreichend dicke Schicht einer nichtleitenden Flüssigkeit 6, die sich mit dem Flüssigmetall 7 weder vermischen noch chemisch verbinden kann, beispielsweise ein organisches Öl mit einer Siedetemperatur von etwa 300 °C. Oberhalb der Flüssigkeit 6 besteht in den Verdichterräumen 4 Vakuum. Die Zwischenwänden 12 bestehen aus einem offenporigen, porösen Material, beispielsweise aus Schaumkeramik. Durch die Kapillarwirkung der Poren auf die nichtleitende Flüssigkeit 6 wird diese von den Zwischenwänden 12 teilweise aufgesaugt, so daß sie auch in den unmittelbaren Bereich der Verbindungskanäle 8 gelangt. Im Kurzschlußfall verdampft ein Teil der den Verbindungskanälen 7 nahen nichtleitenden Flüssigkeit 6, wodurch in sehr kurzer Zeit eine zunehmende Verengung der Strompfade und eine weitere Erhitzung des Flüssigmetalls 7 in den Verbindungskanälen 8 stattfindet, was schließlich zum raschen Zünden eines strombegrenzenden Lichtbogens führt.The current limiting device 10 according to FIG. 1 contains on both sides an electrode 1 made of solid metal, preferably copper, which is rotationally symmetrical is formed and merges into an outer lead 2. Between the electrodes 1 are a plurality of compression spaces 4 through a corresponding number of annular sealing disks 11 and insulating ones Partitions 12 are formed. Through a molded housing 5 the electrodes 1, the sealing washers 11 and the partition walls 12 held, known means for sealing the compressor chambers 4 and for the non-positive connection of the elements mounted in the molded housing 5 1, 11 and 12 provided, but not shown for reasons of clarity are. The means for sealing can, for example, sealing rings between the sealing washers 11 and the partition walls 12 or electrodes 1 his. The means for non-positive connection are, for example, continuous Tensioning screws along the two lines 3. The two outer compressor rooms 4 are laterally by one of the electrodes 1 and limited by an intermediate wall 12. The inner compressor rooms 4 are laterally limited by two partitions 12. That in general multi-part molded housing 5 and the sealing washers 11 are pressure-resistant first and second insulating bodies. All compressor rooms 4 are partly with filled with a liquid metal 7, for example a GaInSn alloy. The Partitions 12 are below the liquid level 9 with connecting channels 8 provided. The connecting channels 8 are also made of liquid metal 7 filled so that a continuous between the electrodes 1 there is an electrically conductive connection. The connecting channels 8 adjacent Partitions 12 can advantageously each by a certain angular amount be offset to a continuous in the current limiting case To prevent arcing. There is sufficient one above the liquid metal 7 thick layer of a non-conductive liquid 6, which deals with the liquid metal 7 can neither mix nor chemically combine, for example an organic oil with a boiling temperature of around 300 ° C. Above the Liquid 6 is in the compressor rooms 4 vacuum. The partitions 12 consist of an open-pore, porous material, for example made of foam ceramic. Due to the capillary action of the pores on the non-conductive Liquid 6 is partially absorbed by the partition walls 12, so that it also reaches the immediate area of the connecting channels 8. In the event of a short circuit, part of those close to the connecting channels 7 evaporates non-conductive liquid 6, which increases in a very short time Narrowing of the current paths and further heating of the liquid metal 7 in the connecting channels 8 takes place, which ultimately leads to rapid ignition of a current-limiting arc.

Die Strombegrenzungseinrichtung 20 nach Fig. 2 unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen dadurch, daß sich über dem Flüssigkeitsspiegel 9 ein inertes Schutzgas 16, beispielsweise Argon, befindet. Das Schutzgas 16 ist über die Poren der Zwischenwände 12 bis in den unmittelbaren Bereich der Verbindungskanäle 8 gelangt. Im Kurzschlußfall dehnt sich durch die entstehende Wärme das den Verbindungskanälen 8 nahen Schutzgases 16 aus, wodurch infolge des in die Verbindungskanäle 8 eintretenden Teil des Schutzgases 16 in sehr kurzer Zeit eine zunehmende Verengung der Strompfade und eine weitere Erhitzung des Flüssigmetalls 7 in den Verbindungskanälen 8 stattfindet, was schließlich zum raschen Zünden eines strombegrenzenden Lichtbogens führt.The current limiting device 20 according to FIG. 2 differs from that described above in that above the liquid level 9th an inert protective gas 16, for example argon. The shielding gas 16 is over the pores of the partition walls 12 to the immediate area of the Connection channels 8 arrives. In the event of a short circuit, the resulting one expands Heat the protective gas 16 close to the connecting channels 8, whereby as a result of the part of the protective gas entering the connecting channels 8 16 an increasing narrowing of the current paths in a very short time and further heating of the liquid metal 7 in the connecting channels 8 takes place, which ultimately leads to the rapid ignition of a current limiting Arc leads.

Claims (13)

Selbsterholende Strombegrenzungseinrichtung mit Flüssigmetall, enthaltend Elektroden (1) aus Festmetall zum Anschließen an einen zu schützenden Stromkreis und mehrere mit Flüssigmetall (7) teilweise aufgefüllte, zwischen den Elektroden (1) hintereinander liegende Verdichterräume (4), die durch druckfeste Isolierkörper (5; 11) und durch diese gehaltene isolierende Zwischenwände (12) mit Verbindungskanälen (8) gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwände (12) aus einem offenporigen, porösen Material bestehen und daß über dem Flüssigmetall (7) eine nichtleitende Flüssigkeit (6) lagert, die unvermischbar sowie unverbindbar mit dem Flüssigmetall (7) ist, deren Siedetemperatur deutlich unterhalb der Siedetemperatur des Flüssigmetalls (7) sowie deutlich oberhalb der Erwärmungstemperatur bei Nennbedingungen liegt und die unter dem Einfluß von Kapillarkräften in den Zwischenwänden (12) bis an die Verbindungskanäle (8) grenzt.Self-recovering current limiting device with liquid metal, containing electrodes (1) made of solid metal for connection to a circuit to be protected and several compressor rooms (4), which are partially filled with liquid metal (7) and are located one behind the other between the electrodes (1) and which are protected by pressure-resistant insulating bodies (5; 11 ) and formed by these insulating partition walls (12) with connecting channels (8), characterized in that the partition walls (12) consist of an open-pore, porous material and that a non-conductive liquid (6) is stored above the liquid metal (7), which is immiscible and not connectable to the liquid metal (7), the boiling point of which is significantly below the boiling point of the liquid metal (7) and significantly above the heating temperature at nominal conditions and which is influenced by capillary forces in the partition walls (12) up to the connecting channels (8 ) borders. Selbsterholende Strombegrenzungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtleitende Flüssigkeit (6) ein Öl ist.Self-recovering current limiting device according to claim 1, characterized in that the non-conductive liquid (6) is an oil. Selbsterholende Strombegrenzungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtleitende Flüssigkeit (6) ein organisches Öl mit einer Siedetemperatur von 250 bis 350 °C ist.Self-recovering current limiting device according to claim 2, characterized in that the non-conductive liquid (6) is an organic oil with a boiling temperature of 250 to 350 ° C. Selbsterholende Strombegrenzungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtleitende Flüssigkeit (6) ein Alkohol oder ein Gemisch von Alkoholen ist.Self-recovering current limiting device according to claim 1, characterized in that the non-conductive liquid (6) is an alcohol or a mixture of alcohols. Selbsterholende Strombegrenzungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtleitende Flüssigkeit (6) deionisiertes Wasser ist. Self-recovering current limiting device according to claim 1, characterized in that the non-conductive liquid (6) is deionized water. Selbsterholende Strombegrenzungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtleitende Flüssigkeit (6) ein Gemisch aus deionisiertem Wasser und wenigstens einem Alkohol ist.Self-recovering current limiting device according to claim 1, characterized in that the non-conductive liquid (6) is a mixture of deionized water and at least one alcohol. Selbsterholende Strombegrenzungseinrichtung mit Flüssigmetall, enthaltend Elektroden (1) aus Festmetall zum Anschließen an einen zu schützenden Stromkreis und mehrere mit Flüssigmetall (7) teilweise aufgefüllte, zwischen den Elektroden (1) hintereinander liegende Verdichterräume (4), die durch druckfeste Isolierkörper (5; 11) und durch diese gehaltene isolierende Zwischenwände (12) mit Verbindungskanälen (8) gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwände (12) aus einem offenporigen, porösen Material bestehen und daß über dem Flüssigmetall (7) ein inertes Schutzgas (16) lagert, das über die Poren der Zwischenwände (12) bis an die Verbindungskanäle (8) grenzt.Self-recovering current limiting device with liquid metal, containing electrodes (1) made of solid metal for connection to a circuit to be protected and several compressor rooms (4), which are partially filled with liquid metal (7) and are located one behind the other between the electrodes (1) and which are protected by pressure-resistant insulating bodies (5; 11 ) and formed by these insulating partition walls (12) with connecting channels (8), characterized in that the partition walls (12) consist of an open-pore, porous material and that an inert protective gas (16) is stored over the liquid metal (7), that borders on the pores of the partition walls (12) to the connecting channels (8). Strombegrenzungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgas (16) Stickstoff ist.Current limiting device according to claim 7, characterized in that the protective gas (16) is nitrogen. Strombegrenzungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgas (16) ein Edelgas oder ein Gemisch von Edelgasen ist.Current limiting device according to claim 7, characterized in that the protective gas (16) is a noble gas or a mixture of noble gases. Strombegrenzungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgas (16) ein Gemisch aus Stickstoff und wenigstens einem Edelgas ist.Current limiting device according to claim 7, characterized in that the protective gas (16) is a mixture of nitrogen and at least one noble gas. Strombegrenzungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwände (12) aus einer Schaumkeramik bestehen.Current limiting device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the intermediate walls (12) consist of a foam ceramic. Strombegrenzungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwände (12) aus Glimmer bestehen. Current limiting device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the intermediate walls (12) consist of mica. Strombegrenzungseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigmetall (7) eine GaInSn-Legierung ist.Current limiting device according to one of the preceding claims, characterized in that the liquid metal (7) is a GaInSn alloy.
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