CH134751A - Verfahren und Vorrichtung zum Abschalten elektrischer Ströme. - Google Patents

Description

  Verfahren und     Vorrichtung    zum Abschalten elektrischer Ströme.         Den.    Gegenstand der vorliegenden Erfin  dung bildet ein Verfahren zum Abschalten  elektrischer Ströme. Das. Verfahren besteht  darin, dass eine     Elektrolytstrecke    zwischen  zwei Elektroden, die nicht metallisch ver  bunden sind und sich in einem gutleitenden  Elektrolyten befinden. unterbrochen     wird.          Vorteilhaft    wird bei der Unterbrechung der       Elektrolytstreeke    der innere Widerstand der  selben vergrössert.

   Der innere Widerstand  kann so weit     vergrössert    werden, dass der  Strom     zwischen    den Elektroden praktisch  zu     Null    herabsinkt. Die Vergrösserung des       innern    -Widerstandes kann durch Verlänge  rung oder durch     Abdrosselung    der     Elektrolyt-          strecke    erfolgen. Die Unterbrechung der     Elek-          trolytstrecke    kann dadurch erfolgen, dass man  den Elektrolyten zwischen den feststehenden  Elektroden entfernt.

   Wenn der Elektrolyt  zwischen den Elektroden abgezogen wird, so       erfolgt    das Abreissen der Flüssigkeit vorteil  haft über einem Isolierkörper.  



  Die     Vorrichtung    gemäss Erfindung zur  Ausführung des     vorstehenden    Verfahrens    besitzt einen gutleitenden Elektrolyten und  zwei Elektroden. Als Elektroden werden vor  teilhaft gutleitende aktive Säuren und Basen  benutzt, zum Beispiel eine annähernd' 30     %ige          Ii0'H-Lösung.    Für die Wirkungsweise ist  es gleichgültig, ob eine oder mehrere beweg  liche Elektroden in einem ruhenden Elek  trolyten angeordnet sind, oder ob     die    Elek  troden feststehen und der Elektrolyt abge  zogen wird. Vorteilhaft werden feststehende       Isolierwände    zur Unterteilung der strom  führenden     Elektrolytstrecke    angewandt.

   Zur       Unterteilung    der     Elektrolytstrecke    empfiehlt  es sich, eine Elektrode durch     Lappung    zu  unterteilen und die einzelnen Lappen durch  Isolierzwischenwände voneinander zu trennen.       Die    isolierenden Einsatzstücke können so, ein  gerichtet und angeordnet sein,.     dass    der innere       -Widerstand    der     Elektrolytstrecke        sprunb-          weise        vergrössert    wird. Es     kann.    auch eine  Drosselvorrichtung für die     Elektrolytstrecke     vorgesehen werden.  



  Das vorliegende Verfahren zum Schalten  elektrischer Ströme soll den     Vorteil        bieten,         dass durch die     Liehtbogenbild'ung    verursachte  Spannungserhöhungen beim     Abschalten    nicht       ,auftreten    können. Bei Anwendung des Ver  fahrens wird durch die Unterbrechung der       Elektrolytstrecke    der Widerstand vergrössert  und der     abzuschaltende    Strom unterdrückt,  so dass die Unterbrechung des Stromes völlig  funken- und gefahrlos erfolgen     kann,    auch  beim Abschalten von vielen     tausend    Ampere.

    Daher kann die hierzu     verwendete    Vor  richtung bei völliger Betriebssicherheit von  einfacher Ausführung und daher billig     sein.     Bei Kurzschlüssen, die sich sonst kata  strophal     auswirken    können, ist die abzu  schaltende Energie verhältnismässig gering,  weil der     zunehmende    Widerstand der     Elek-          trolytstrecke    bei der gegebenen Spannung  den     gurzschlussstrom    auf ein erträgliches  Mass herabdrückt.  



  Im Gegensatz zu andern Schaltern kann  der     Abschaltprozess    verhältnismässig über  eine längere Zeitperiode erstreckt und der  innere     Widerstand    entsprechend erhöht wer  den. Dabei ist es     gleichgültig,    ob ein     Olhm-          scher    Widerstand oder ein rein induktiver  Widerstand abgeschaltet wird.

   Eine mag  netische     Fünkenlöschung    ist nicht     notwendig.     Bei mehreren     aufeinander    folgenden Ab  schaltungen     tritt    keine Ionisation der Ab  schaltstrecke ein, so dass die Schaltsicher  heit hierdurch nicht beeinträchtigt     wird.     Der Hauptvorteil besteht     darin,,    dass keiner  lei Lichterscheinungen oder gar Lichtbogen  auftreten. Deshalb kann die Vorrichtung  überall untergebracht werden.  



  Auf der anliegenden     Zeichnung    sind  einige Ausführungsbeispiele, nebst Detail  varianten von solchen, eine Vorrichtung zur       Ausführung    des Verfahrens dargestellt.  



       Fig.    1     zeigt    schematisch ein einfaches  Ausführungsbeispiel mit zwei     Zellen;          Fig.    2 zeigt eine     schematische    Darstellung  der     Unterteilung    der Elektroden mit zwischen  geschalteten     Isolierplatten;          Fig.    3 zeigt die     Unterteilung    der Span  nung durch     Hintereinanderschaltung    mehre  rer Zellen;         Fig.    4 zeigt ein weiteres Ausführungs  beispiel;

         Fig.    5 zeigt eine Einzelelektrode, durch  welche nach dem     Austauchen    eine Flüssig  keitsbrücke zwischen Elektroden und Elek  trolyten geschaffen wird;       Fig.    6     zeigt    in schematischer Darstellungs  weise ein weiteres     Ausführungsbeispiel.     



  In     Fig.    1     bedeuten    b und c Elektroden  der     Vorrichtung.    Sie sind in Isoliergefässen d  angeordnet. In den Isoliergefässen d befindet  sich der Elektrolyt, der vorteilhaft aus 25  bis 30%iger     KOH-Lauge    besteht. In die  beiden     Isoliergefä:B'e    d ragt der Metallbügel     cc,     welcher in die     Elektrolytflüssigkeit    der bei  den Zellen d eintaucht und dadurch die  Stromleitung von der Elektrode     b    über die       Elektrolytflüssigkeit,    den Strombügel a.

    über die     Elektrolytflüssigkeit    der zweiten  Zelle d zur Elektrode c ermöglicht.     Diese     Stromleitung zwischen den Elektroden b  und c wird beim     Abschaltprozess    dadurch  unterbrochen, dass der Bügel     a    durch geeig  nete Mittel aus der     Elektrodytflüssigkeit     herausgehoben wird. Von Bedeutung ist es.  dass die Elektroden sich unterhalb der     Elek-          trolytflüssigkeit    nicht metallisch berühren,  weil sonst ein Festfressen der stromführen  den Teile beim     Auseinanderziehen    eintritt  und alsdann eine     Lichtbogenbildung    unaus  bleiblich ist.  



  Bei sehr starken Strömen empfiehlt sich  eine     Unterteilung    der Elektroden gemäss       Fig.    2. Die Elektrode b ist hier durch Ein  schnitte in     Lappen    b'     unterteilt.        zwischen     denen     Isolierzwischenwände    e     angebracht     sind. Ebenso ist auch. die     bügelförmig    aus  gebildete Elektrode a' in Lappen     unterteilt,     die zwischen die     Isolierwände    e greifen.

    Diese     Isolierwä:nde    decken daher die einander  gegenüber stehenden     Stromabreisskanten    und  -ecken der     Elektrodenlappen        -a.'    und b' und  bilden gleichsam eine Anzahl     voneinander     getrennter Zellen, so, dass eine getrennte       Stromleitung    durch den Elektrolyten statt  findet. Beim Emporheben der Elektrode a'  verläuft der     Abschaltprozess:    jeweils zwischen  den     Isolierzwischenwänden    e getrennt.

   Diese      Wände können     derart    eingerichtet und an  geordnet sein, dass sie den     innern    Wider  stand der     E:lektrolytstreeke    beim     Abschalten          sprungweise        vergrössern.    Für den Elektro  lyten kann hierbei eine     zweclimässigerweise     zum     Beispiel    mittelst einer Drosselklappe,     ode;-          eines    Absperrhahnes regulierbare Abzugs  vorrichtung     angeordnet    sein.  



  In entsprechender "reise, wie der Strom  durch die     Unterteilung    in     Gemässheit    der       Fig.    2 in einzelne     Stromfäden    zerlegt wird,  kann     auch,    die Spannung durch     Hinterein-          anderschaltung    mehrerer     Elektrolytzellen    in       Gemä.ssheit    der     Fig.    3 unterteilt werden.  Diese Anordnung empfiehlt     sich"    wenn es  sich darum handelt, sehr hohe Spannungen  abzuschalten.

   In     Fig.        ä    sind mehrere     Elek-          trolytzellen        d    dargestellt, und zwar sind zwei  Zellengruppen durch je einen Bügel a strom  leitend     iiberbrücl;t,    und die Zellengruppen  sind durch eine     Verbindun-    v hintereinander  geschaltet. Auf diese     "Veise    kann der Strom  gleichzeitig an vier Unterbrechungsstellen  unterbrochen werden.  



  In     Fig.    d ist eine Vorrichtung darge  stellt, bei welcher     durch    Zwischenschieben  von Isolationswänden in die elektrisch lei  tende     Elektrol@-tstreelie    der innere Wider  stand beträchtlich erhöht werden kann.

   In  dem Gefäss     d    sind eine feste Elektrode<I>b</I>  und eine     bewegliche    Elektrode c, beide     ring-          förmig,    angeordnet. \Die Elektrode c ist  unten mit einer ringförmigen Isolierscheibe     l2     versehen und kann     mittelst    Zugorganen c'  gehoben werden;

   hierbei     gelangt    sie in ein  über ihr angebrachtes, im     Querschnitt    huf  eisenförmiges Isoliergehäuse 7 und     verdrängt     die in letzterem befindliche     Elektrolytflüs-          sigkeit;    die Isolierscheibe     7a    schliesst dann  den Hohlraum des. Gehäuses i ab. Im Be  trieb erfolgt der Stromübergang von der  Elektrode b über die     Elektrolytstreclie    zwi  schen b und c nach der Elektrode c hinüber.

    Wird     dann    aber die Elektrode c gehoben,  so ist sie vollständig von dem unten durch  die     Scheibe        dz        abgeschlossenen    Isoliergehäuse<I>i</I>  umgeben, so dass die     Elektrolytstrecke    unter  brochen     wird.       In     Fig.    5 ist eine Elektrode b im Längs  schnitt dargestellt, mit welcher es möglich  ist, nach ihrem     Austauchen    aus dem Elek  trolyten zeitweise noch eine     leitende,    Strom  verbindung herzustellen. Die Elektrode be  sitzt die Form einer Tasche, die unten eine  enge- gegebenenfalls schlitzförmige Öffnung  /' aufweist.

   Beim Eintauchen der Elektrode  in die     Elektrolytflüssigkeit,    die sich in einem  (nicht gezeichneten) Behälter befindet, ver  drängt sie einen Teil dieser Flüssigkeit, der  durch die enge Öffnung f in     das    Innere der  Tasche gelangt. Die Flüssigkeit stellt sich  in der Tasche eben so hoch, als sie im Be  hälter steht. Beim Emporheben der Elek  trode<I>b</I>     -wird    die Flüssigkeitssäule<I>g</I>     mit-          gehoben    und fliesst dann, da die Öffnung f  eng ist,     in    dünnem Strahl     l    allmählich auf  den Flüssigkeitsspiegel im Behälter her  nieder.

   In dem     Masse"    als die Flüssigkeits  säule g sinkt. nimmt der Querschnitt des  Strahls l ab; dadurch wächst der innere Wi  derstand der     Elektrolytstrecke,    bis die Flüs  sigkeitssäule gänzlich. abreisst.  



  Für manche Zwecke genügt eine rauhe  Ausbildung der Aussenfläche der Elektrode  b, um eine gewisse Menge der     Elektrolyt-          flüssigkeit    mitzureissen und hernach abtröp  feln zu lassen.  



       Fig.    6 zeigt eine Ausführungsform, bei       -welcher    die Elektroden b und c feststehend  angeordnet sind, dafür aber der Elektrolyt  abgezogen werden kann. Zu diesem Zwecke  ist an die Zelle     n    ein durch einen Hahn<I>k</I>  abschliessbares     Abzugrohr        m.    angeschlossen,  dessen. Mündung sich in einem Vakuum be  finden kann., in welchem Falle     da.A        Abfliessen     des Elektrolyten beschleunigt wird. Nahe  dem untern Ende der Elektroden, die also  nicht bewegbar sind, ist eine Isolierzwischen  wand     u.    angeordnet.

   Sinkt beim Ablassen  des Elektrolyten der Spiegel der Flüssigkeit  in der Zelle     n,    so reisst der Flüssigkeitsfaden  zunächst über der Oberkante der Isolier  zwischenwand     u    ab,, bevor er die Elektroden  b und e verlässt. In dem     Augenblick    aber.  wo der Flüssigkeitsspiegel unter den .Stand o       gesunken    ist, geht der elektrische Strom von      b nach c     nur    unterhalb der     Zwischenwand        zc     her.

   Die     Elektrolytstrecke    wird also augen  blicklich von wenigen     Millimetern    bis auf die  doppelte Länge der Wand     ic    verlängert, so  dass .der     Widersltand        verhältnismässig    gross  ist, bevor der Flüssigkeitsspiegel bis unter  die Unterkante der Elektroden b und c ge  sunken     ist    und der Strom endgültig unter  brochen wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I: Verfahren zum Abschalten elektrischer Ströme, dadurch gekennzeichnet, dass eine Elektrolytstrecke zwischen zwei Elektroden, die nicht metallisch verbunden sind und sich in einem gutleitenden Elektrolyten befinden, unterbrochen wird. UNTERANSPRÜCHE.' l..

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die zwei Elektroden durch den Elektrolyten zu nächst gutleitend verbunden werden, während beim Abschalten der innere Widerstand der E:lektrolytstrecke vergrö ssert wird und hierauf die Elektrolyt strecke zwischen den Elektroden unter- broehen wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch I. da durch gekennzeichnet,. dass der innere Widerstand der E:lektrolytstrecke so vergrössert wird, dass der Strom zwischen den Elektroden praktisch zu Null herab- sinkt. 3.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass der innere Widerstand durch Verlängerung - der Elektrolytstrecke vergrössert wird.- 4. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Elektrolyt strecke zwischen den Elektroden abge drosselt wird. 5. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass' der Elektrolyt zwischen den Elektroden entfernt wird. 6.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichneth da13 beim Abziehen des Elektrolyten zwischen den Elektroden das Abreissen der Flüssigkeit über einem Isolierkörper erfolgt. 7. Verfahren nach Patentaaspruch I, da durch gekennzeichnet, dass mindestens die eine Elektrode aus dem Elektrolyten gezogen wird. B. Verfahren nach Patentanspruch I. da durch gekennzeichnet. da.ss bei der Tren nung der Elektroden von dem Elektro- lyten eine Flüssigkeitsbrücke von ab nehmender elektrischer Leitfähigkeit ge bildet wird.

   PATENTANSPRUCH II: Vorrichtung zur Ausführung des Ver fahrens gemäss Patentanspruch I, gekenn zeichnet durch einen gutleitenden Elektro lyten, mindestens zwei im Betrieb in den Elektrolyten eintauchenden Elektroden, die nicht metallisch miteinander verbunden sind. Lind durch Mittel zur Unterbrechung der Elektrolytstrecke zwischen den Elektroden. UNTERANSPRÜCHE: 9. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass als Elek trolyt eine elektrisch gutleitende aktive Base vorhanden ist. 10.

   Vorrichtung nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, da.ss als Elek trolyt eine wenigstens annähernd 30 %ige KOH-Lösung vorhanden ist. 1.1. Vorrichtung nach Patentanspruch 1I. dadurch gekennzeichnet, dass als Elek trolyt eine elektrisch gutleitende aktive Säure vorhanden ist. 12. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Elek troden feststehend sind und für den Elektrolyten eine Abzugsvorrichtung an geordnet ist. 13.

   Vorrichtung nach Patentanspruch 1I. dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einzelne Elektroden innerhalb eines ru henden Elektrolyten beweglich angeord net sind. 14. Vorrichtung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 13, dadurch gekenn zeichnet, dass für den Elektrolyten eine Abzugsvorrichtung vorhanden ist. 15. Vorrichtung nach Patentanspruch 1I und Unteransprüchen 16 und 14, da durch gekennzeichnet, dass die Abzugs- vorrichtung mit einem Absperrorgan ver sehen ist.

   16. Vorrichtung nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, d < .ss die strom führende Elektrolytstrecke durch fest stehende Isolierwände unterteilt ist.

   <B>17.</B> Vorrichtung nach Patentanspruch 1I und Unteranspruch 16, dadurch gekenn zeichnet, dass die Elektroden durch Lap- pung unterteilt und ihre einzelnen Lap pen durch die Isolierwände voneinander getrennt sind, wobei diese die sieh gegen überstehenden Stromabreisskanten und -ecken der Flektrodenlappen decken. 18.

   Vorrichtung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 16, dadurch gekenn zeichnet, dass die Isolierwände derart beschaffen und angeordnet sind,, dass sie den innern Widerstand der E.lektrolvt- strecke sprungweise zu vergrössern ver mögen. 19. Vorrichtung nach Patentanspruch II, gekennzeichnet durch als Verdrängungs- körper für die Elektrolytflüssigkeit aus gebildete Elektroden.

   ?0. Vorrichtung nach Patentanspruch 1I, gekennzeichnet durch eine zur Mitnahme eines Teils der Elektrolytflüssigkeit ge eignete Ausbildung der Elektroden. \?1. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass bei Serien schaltung mehrerer Elektrolytzellen eine bewegliche, stromführende Brücke ohne Iiontaktschluss innerhalb des gutleitenden Elektrolyten angeordnet ist.

   ??. Vorrichtung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 13, gekennzeichnet, durch ein über der beweglichen Elektrode angebrachtes Isoliergehäuse,, welches diese Elektrode beim Abschalten zu umschlie ssen und vom Elektrolyten abzuschliessen vermag, zwecks Unterbrechung der Elek- trolytstrecke. 23.

   Vorrichtung nach Patentanspruch 1I und den Unteransprüchen 13 und 22, dadurch .gekennzeichnet, dass die beweg liche Elektrode ringförmig ausgebildet und unten mit einer Isolierscheibe ver sehen ist, und dass das Isoliergehäuse ent sprechend ringförmig und im Querschnitt hufeisenförmig ausgebildet ist.