Schalter mit Lichtbogenlöschung durch strömendes Druckgas. Es sind bereits Schalter vorgeschlagen worden, bei denen die Löschung des Licht bogens durch strömendes Druckgas erfolgt, das zwischen den Kontakten hindurch geblasen wird.
Die Löschwirkung des Druckgases beruht im wesentlichen darauf, dass es einerseits die in der Lichtbogenbahn vorhandenen Ionen aus dem Bereich der Elektroden entfernt und damit den Wider stand des Lichtbogenweges vergrössert, und dass .anderseits die Fusspunkte des Licht bogens, die im glühenden Zustand durch Verdampfen des E.lektrodenmaterials immer neue Ionenlawinen erzeugen, intensiv ge kühlt werden.
Eine wesentliche Erhöhung der Schalt leistung wird bei derartigen Schaltern er findungsgemäss dadurch erzielt, dass die Kontaktflächen aus schwer verdampfendem Metall bestehen.
Hierdurch wird nicht nur die Menge der der Funkenstrecke zugeführten Metall dämpfe verringert, sondern es wird auch die Elektronenemission an den Fusspunkten des Lichtbogens geringer, da die glühenden Stel len an den Kontakten kleinere Ausdehnung besitzen.
Ein ganz besonderer Vorteil der Verwen dung von schwer verdampfendem Kontakt material besteht noch darin,, dass' hierdurch die hemmende Wirkung des Lichtbogens auf den Druckgasstrom stark verringert wird. Es hat sich nämlich gezeigt, dass ein Licht bogen, der viel Metalldampf enthält, dem Druckgasstrom einen grossen Widerstand bietet. Die von der Verdampfungsstelle her ausgeschleuderten Metallteilchen, die in dem Lichtbogen mit grosser Geschwindigkeit nach der Gegenelektrode zu wandern, bilden näm lich hierbei um den Lichtbogen gewisser massen eine Schutzschicht.
Infolgedessen hindert die Metallgashülle, die sich unter Umständen noch schneller bewegt, als die Ionen im Lichtbogen, den Druckgasstrom bis zu dem Lichtbogen vorzudringen, und zwar selbst dann, wenn der Druckgasstrom eine solche Geschwindigkeit besitzt, dass er an sich in der Lage -wäre, die Ionenkette, die den eigentlichen Lichtbogen bildet, zu zer reissen. Diese Erscheinung kann so weit gehen, dass der Lichtbogen den Druckgas strom nahezu abriegelt und' auf diese Weise die Löschwirkung de Druckgases stark be hindert.
Es könnte sogar der Fall eintreten, dass bei Elektroden aus Material mit niedri gem Verdampfungspunkt durch die explo sionsartige Verdampfung der Lichtbogen entgegen der Richtung des Druckgasstromes in den Schaltraum zurückgetrieben wird und insbesondere bei grossen Stromstärken über haupt nicht zum Erlöschen gebracht werden kann.
Nur wenn geringe Metallmengen ver dampfen und deren Geschwindigkeit und Kraft vom Druckgasstrom beherrscht wer den, ist überhaupt eine Löschung möglich. Die Wirkung eines Druckgasscha;ltebs ist demnach im wesentlichen abhängig von der Beherrschung des Metalldampfes und dies wird gemäss der Erfindung durch Verwen dung schwer verdampfender Kontakte er reicht.
Es ist zwar bereits vorgeschlagen wor den, bei Schaltern Kontaktmaterial hohen Schmelzpunktes zu verwenden. doch dient hier diese Massnahme gänzlich andern Zwecken als bei Druckgasschaltern, auf die sich die Erfindung bezieht. Im allgemeinen hat nämlich die Wahl von Kontakten mit hohem Schmelzpunkt die Aufgabe,. die Kon taktflächen rein zu halten und einen über mässigen Abbrand derselben zu verhindern und so .einen guten Stromübergang bei ge- schlosseuem Schalter zu gewährleisten.
Bei Druckgasschaltern dagegen spielt das Rein halten der Kontaktflächen nur eine unterge ordnete Rolle; es handelt sich hier vielmehr, wie bereits oben erwähnt, darum, den Lösch vorgang zu beschleunigen und die Lösch wirkung des Druckgases zu vergrössern. und zwar dadurch, dass die Bahn des Lichtbogens möglichst frei von Metalldämpfen gehalten wird, so dass sich eine isolierende Druckgas schicht, die nicht mehr durchschlagen wer- den kann, sofort im Augenblicke der Kon takttrennung zwischen die Elektroden ein schieben kann.
Das zu verwendende schwer verdamp fende Metall kann entweder ein reines Ase- tall, zum Beispiel Wolfram, Tantal usw., sein, oder es können auch Metallegierungen verwendet werden. Statt dessen ist es auch möglich, gut leitende Metalle (Kupfer, Nickel oder dergleichen) oder deren Legie rungen zu benutzen, die durch besondere Be arbeitung verdichtet und in schwer ver- dampfbaren Zustand gebracht sind. Die Verdichtung lässt sich zum Beispiel durch Behandlung mittelst eines Walzverfahrens erzielen oder auch durch die Verwendung be sonderer gegossener Formstücke mit Guss haut.
Die Gestalt der zu verwendenden schwer verdampfbaren Kontaktstücke kann beliebig sein, doch sollte sie so gewählt sein, dass selbst bei starkem Lichtbogen dünne Teile der Kontakte keiner starken Heizwir- kung ausgesetzt sind. Dies lässt sich durch entsprechende der Lichtbogenform ange passte Gestaltung und insbesondere durch eine derartige Anordnung erreichen, da.ss die schwer verdampfbaren Kontakte möglichst allseitig von dem Druekgasstrom umspült sind.
Die Kontakte können vollständig aus schwer verdampfbarem Metall bestehen oder auch mit Plattierungen. galvanischen Über zügen oder dergleichen aus solchem Metall versehen sein. Unter Umständen genügt es auch, wenn nur ein Teil der Kontakte aus schwer verdampfendem Metall besteht, und zwar wählt man zweckmässig hierfür die Stellen, an welchen die Fusspunkte des Lichtbogens bei der endgültigen Unterbre chung sitzen.
Man kann zum Beispiel die Anordnung so treffen, dass an dem Teil des Kontaktes, der aus gut leitendem Material, zum Beispiel Kupfer besteht, und der zur Stromleitung dient, überhaupt kein Licht bogen oder ein solcher nur ganz kurzzeitig auftritt, während der eigentliche Trennungs lichtbogen an dem schwer verdampfenden Kontaktteil Fuss fasst. Das führt dazu, dass nur ein Minimum von Metalldampf,t und zwar an einer der Beblasung besonders ausgesetz ten Stelle erzeugt wird, der durch den Druckgasstrom schnell entführt wird.
Die entstehende Metadlgasmenge kann noch wei ter reduziert werden, wenn die Beblasung so eingerichtet wird, dass gerade die E_ndunter- brechungsstellen besonders stark beblasen und gekühlt werden.
Die schwer verdamp fenden Kontaktteile werden zweckmässig in Form von Rippen oder dergleichen in den Kontaktkörper eingesetzt und so angeordnet, dass' unter der Wirkung des Druckgasstromes die Lichtbogenfusspunkte an diesen Rippen entlang bis zur Endunterbrechungsstellung wandern.
Zweckmässig wird die Formgebung der Schalterkontakte so gewählt, dass der End- lichtbogen am obern Ende eines von einem düsenförmigen Ringkontakt umgebenen Mit telkontaktes auftritt. In diesem Fall genügt es, wenn der Mittelkontakt oder dessen Ende aus schwer verdampfendem Metall herge stellt ist. Man kann aber bei dieser Anord nung auch den umhüllenden Kontakt an den Stellen, an denen der Lichtbogen Fuss fasst, also in diesem Fall an einem Ring oder an Teilen dieses Ringes, aus schwer verdamp fendem Metall anfertigen.
Bei Schaltern, die besondere Haupt- und Hilfskontakte besitzen, wobei die Hauptkon takte zur Stromleitung bei geschlossenem Schalter dienen, während die Unterbrechung des Stromkreises endgültig an den Hilfskon takten erfolgt, genügt es,, wenn die Hilfs kontakte oder Teile derselben aus schwer verdampfendem Metall bestehen.
Beim Aus schalten wird hierbei zuerst der Hauptkon takt geöffnet und dann der schwer verdamp fende Hilfskontakt, an dem durch: Beblasung wegen der vorhandenen geringen Metall dampfmenge eine Löschung des Lichtbogens in ausserordentlich kurzer Zeit erfolgt. Bei einer derartigen Bauart ist es möglich, den Hilfskontakt so auszubilden, dass er keinen vollen Kontakt gibt, das heisst an sich schon einen gewissen Übergangswiderstand bietet.
Dieser Übergangswiderstand wirkt dann im Moment des Ausschaltens wie ein Vorscbadt- widerstand und setzt die Grösse des zu un terbrechenden .Stromes bis zu einem gewis sen Grade herab. Der Hilfskontakt kann so geschaltet sein, dass er dauernd parallel zum Hauptkontakt liegt. In diesem Falle bil det der Hilfskontakt gewissermassen eine parallel zu dem Hauptkontakt liegende Fun kenstrecke, an welcher beim Öffnen des Hauptkontaktes der Lichtbogen entsteht und durch den Druckgasstrom gelöscht wird.
Hierbei braucht unter Umständen der Haupt kontakt überhaupt nicht durch Druckgas be- blasen zu sein. Der Elektrodenabstand der durch den Hilfskontakt gebildeten Funken strecke kann entweder unveränderlich sein oder es kann die Anordnung so getroffen werden, dass die Funkenstrecke zunächst auf einen Minimalabstand eingestellt ist und während der Ausschaltbewegung der Haupt kontakte deren Kontaktabstand vergrössert.
An Stelle der vörgenanjiben Anordnung kann mau den Hilfskontakt auch sa ausbil den, dass er im Augenblick der Trennung ,der Hauptkontakte kurzzeitig geschlossen wird. Beide Anordnungen haben den Vor teil, dass der Hilfskontakt nicht vorbelastet, also auch nicht vorgewärmt ist, wodurch in Verbindung mit der Kühlwirkung des Druckgases die Erzeugung von Metalldampf noch weiter vermindert wird.
In der Zeichnung sind einige Ausfüh rungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Abb. 1 und 2 zeigen eine Kontaktanord nung" bei welcher dem bewegten Kontakt teil Rippen aus schwer verdampfbarem Me tall aufgesetzt sind.
Der Kontakt 1, der sieh gleitend in; dem düsenförmigen Gegenkon- takt 2 bewegt, besitzt mehrere Rippen 3 aus schwer verdampfbirem Metall, an welchen der Unterbrechungslichtbogen unter Einfluss des von unten zuströmenden Druckgases em- porwandert;
in Abb. 3 und 4 ist eine Anordnung ge zeichnet, in der sowohl der bewegte Kon takt l eine Walframspitze 4 trägt. als auch der feststehende Düsenkontakt 2 mit Rippen 3 aus schwer verdampfbarem Metall ver- sehen ist. Der Düsenkontakt 2 ist auf eine aus Isolierstoff bestehende Kammer 5 auf gesetzt, der durch die Stutzen 6 Druckgas zur Lroschung des Unterbrechungslichtbogens zugeführt wird. Der Kontakt 1 mit End stück 4 kann bis auf Trennabstand aus der Kammer 5 herausbewegt werden.
Abb. 5 und 6 stellen eine Kontaktanord nung dar, bei welcher die Endunterbrechung in einer Funkenstrecke erfolgt. Der be wegliche Kontakt 1, welcher nach Düsen kontakt 2 hin den Stromschluss vermittelt, trägt eine Abbrennspitze 4 aus schwer ver brennbarem Metall. In der Düse 2, mit die ser leitend verbunden, sitzen von den Rip pen 7 getragen, mehrere Kontakte 8,, welche gleichfalls aus schwer verdampfbarem Me tall bestehen. Zwischen diesen Kontakten 8 und der Abbrennspitze 4 ist ein geringer Ab stand; gegebenenfalls können Kontakte 8 Stift 4 berühren, sie dienen dann als Hilfs kontakte.
Wenn nun der Kontakt 1 zum Ausschalten nach unten bewegt wird, so verlässt zuerst der aus gut leitendem Mar terial bestehende Kontaktteil 12 den Düsen kontakt 2. Nun wird die Luftstrecke zwi schen 4 und 8 durchschlagen, der Licht bogen zwischen 12 und 2 erlischt. Der zwi schen 4 und 8 bestehende Lichtbogen wird durch das von unten einströmende Druckgas gelöscht.
Ebenfalls eine Kontaktanordnung mit Vielfachfunkenstrecke zeigt Abb. 7. In der Düse 2 sind mittelst der Isolierstange 10 mehrere konzentrische Rohre 11 voneinander isoliert befestigt. Die obern Enden dieser Rohre 11 können aus einem Ring schwer verdampfenden Metalls bestehen, bezw. ein fach verschiedene Wolframspitzen-. -Rippen oder dergleichen 15 erhalten.
Der Gegen kontakt besteht aus dem Stromzuführungs- rohr 1, welches ausser dem Kontaktstift 13 den Kontaktring 14 durch Rippen mit Nabe 9 verbunden trägt. Dieser Gegenkontakt wird bei der Ausschaltung nach unten be- weLyt, wobei der Stromkreis 1, 9,- 14 nach 2 unterbrochen und bei 14 ein Lichtbogen ge zogen wird. Das innerste Rohr 11 hat aber über Stift 13 noch das Potential von Kon takt 1. Der Lichtbogen wird also die klei nen Funkenstrecken zwischen den einzelnen Rohren 11 überbrücken und durch das von unten durch die konzentrischen Rohre 11. eintretende Druckgas zum Erlöschen kom men.
Die Unterbrechung auf Spannungsab stand erfolgt im weiteren Verlauf der Schalt bewegung dadurch, dass auch Stiftkontakt 13 vom innersten Rohr 11 auf Trennentfer nung bewegt wird.