DE1092547B - Elektrische Hochleistungssicherung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Es sind elektrische Schmelzsicherungen mit Löschung des Lichtbogens durch einen vom Lichtbogen selbst erzeugten Drucklöschmittelstrom bekannt, bei welchen in der Löschkammer zwei Unterbrechungsstellen hintereinander angeordnet sind. Dabei dient die eine Unterbrechungsstelle zur Druckerzeugung und die andere zum Löschen.

Schmelzsicherungen mit zwei Unterbrechungsstellen in Serie sind in ihrer Wirkungsweise sehr begrenzt, da die Drucksteigerung und die Zeit der Druckerzeugung unbegrenzt sind und deswegen zur Zerstörung der Löschkammer führen, ehe der Löschvorgang beendet ist.

In der Erfindung wird eine Schmelzsicherung beschrieben, bei welcher diese Nachteile vermieden worden sind. Durch die vorgesehene Anordnung wird sowohl der Druckanstieg und die Zeit der Druckerzeugung als auch die Drucklöschmittelströmung einerseits begrenzt und anderseits so geregelt, daß der Löschvorgang leicht und sicher in der gewünschten Weise erfolgt.

Erfindungsgemäß erfolgt dies dadurch, daß dem Schmelzleiter eine oder mehrere hintereinandergeschaltete Funkenstrecken parallel geschaltet sind, derart, daß der beim Durchschmelzen des Schmelzdrahtes entstehende Lichtbogen auf die Funkenstrecke übergeht und dort durch das ausströmende Drucklöschmittel gelöscht wird. Die dem Schmelzdraht parallel geschaltete Unterbrechungsstelle wird durch einen festen Stiftkontakt, der vor einer stromführenden Ausströmöffnung in einem bestimmten Abstand steht, gebildet. Der feste Kontakt ragt in die Löschkammer hinein und überbrückt damit eine bestimmte Länge des beim Durchschmelzen des Schmelzdrahtes erzeugten Lichtbogens, so daß dieser gezwungen wird, zwischen den Kontakten der Funkenstrecke weiterzubrennen. Zur Erhöhung der Abschaltleistung kann man zwei Funkenstrecken in der Löschkammer anordnen und die festen Stiftkontakte so miteinander verbinden, daß der beim Durchschmelzen erzeugte druckerzeugende Lichtbogen überbrückt wird und an den zwei offenen Löschstellen weiterbrennt. Zur Steigerung der Wirkungsweise ist die schnellste Wanderung bzw. Zuführung des beim Abschmelzen des Sicherungsdrahtes entstehenden Lichtbogens auf der Funkenstrecke von größter Bedeutung, da der Zeitverlust von einigen tausendstein Sekunden den Löschvorgang sehr nachteilig beeinflußt. Die schnellste Wanderung der Lichtbogenfußpunkte wird durch die in der Löschkammer angeordnete erhöhte Kontakte erzwungen, auf welche die Lichtbogenfußpunkte sofort überspringen, wodurch die ursprüngliche Lichtbogenachse in der Löschkammer verschoben wird. Der anfängliche Lichtbogen in der Löschkammer brennt in Elektrische Hochleistungssicherung

Anmelder:

Emil Lange,
Ville d'Avray (Frankreich)

Vertreter: Dipl.-Ing. R. Schomerus, Patentanwalt,
Hannover, Theaterstr. 2

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 21. Januar und 18. Juni 1954

Emil Lange, Ville d'Avxay (Frankreich),
ist als Erfinder genannt worden

den isolierten Einführungen und findet keinen festen Sitz auf den Kappen der Löschkammer und wird somit gezwungen, sofort auf die erhöhten Kontakte überzuspringen. Durch die Verschiebung der Lichtbogenachse wird der Lichtbogen in der Löschkammer in den Bereich eines in der Löschkammer angeordneten Überbrückungskontaktes gebracht, so daß er auf diesen überspringt und dadurch um eine bestimmte Länge verkürzt wird. Der nun zwischen den erhöhten Kontakten brennende Lichtbogen wird durch das ausströmende Drucklöschmittel und die eng zu verlaufenden Kontaktformen an die Löschstelle der Unterbrechungssteile getrieben, wo seine Löschung erfolgt. Vorteilhaft ordnet man für die Unterbrechungsstelle zwei oder mehrere Löschstellen mit den entsprechenden Überbrückungskontakten an. Zur Herabsetzung des zu unterbrechenden Stromes kann man in den Stromkreis vor den festen Löschkontakt in der Unterbrechungsstelle einen Widerstand einschalten. Zur besseren Steuerung des ausströmenden Löschmittels ist es vorteilhaft, die Ausströmöffnung mit einem Ventil abzuschließen, welches das Drucklöschmittel erst bei einer bestimmten Drucksteigerung aus der Löschkammer austreten läßt.

In der Zeichnung sind fünf Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

In der Fig. 1 ist eine Löschkammer 1 durch zwei Kappen 2 und 3 abgeschlossen, die zur Zu- und Ableitung des Stromes dienen. In den Kappen 2 und 3 sind Durchbohrungen 4 und 6 vorgesehen, durch welche ein Schmelzdraht 9 in die Löschkammer 1 ein-. geführt wird. Der Schmelzdraht 9 wird durch die

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Schrauben 5 und 7 an die Kappen fest angeschlossen. Beim Durchschmelzen des Schmelzdrahtes entsteht zwischen den Kappen der Lichtbogen.

In der Kappe 2 ist noch eine Ausströmöffnung 8 angeordnet, vor welcher in einem bestimmten Abstand ein in der Löschkammer 1 angeordneter fester Kontakt 12 steht. Der feste Kontakt 12 ist auf einem elektrisch leitenden Sockel 10 befestigt, der auf der einen Seite in unmittelbarer Nähe des Schmelzdrahtes 9 steht und auf der anderen Seite als Anschlußbolzen 11 ausgebildet ist, an welchem die Verbindung 13 befestigt ist, die mit der Kappe 3 elektrisch verbunden ist. Der dem Schmelzdraht 9 zugewendete Teil des Sockels 10 ist als Lichtbogenfußpunktkontakt ausgebildet.

Die Löschstelle 8 und 12 mit der Verbindung zur Kappe 3 hin stellt die Unterbrechungsstelle dar. Die Unterbrechungsstelle ist durch die Kappen 2 und 3 parallel zum Schmelzleiter geschaltet.

Die Einrichtung wirkt wie folgt. Beim Schmelzen des Schmelzdrahtes durch einen Strom bildet sich ein Lichtbogen zwischen den Kappen 2 und 3, der eine große Drucksteigerung in der Löschkammer 1 erzeugt. Durch den in die Löschkammer 1 hineinragenden Stiftkontakt 12 mit seinem als Lichtbogenfußpunktkontakt ausgebildeten Sockel 10 und der elektrischen Verbindung 13 nach der Kappe 3 wird der zwischen den Kappen 2 und 3 brennende Lichtbogen auf seine gesamte Länge bis auf den Abstand des Stiftkontaktes 12 von der Ausströmöffnung 8 überbrückt, so daß er zwischen Stiftkontakt 12 und Ausströmöffnung 8 weiterbrennt.

Das von dem großen Lichtbogen erzeugte Drucklöschmittel in der Löschkammer 1 strömt durch die Ausströmöffnung 8 aus. Der jetzt dort brennende kleine Lichtbogen an dem festen Kontakt 12 und der Ausströmöffnung 8 wird durch das ausströmende Drucklöschmittel leicht gelöscht.

Man kann die Löschung des Lichtbogens noch leichter gestalten, wenn man in die elektrische Verbindung vom Stiftkontakt 12 nach der Kappe 3 einen Widerstand einschaltet.

Zur besseren Speicherung und Steuerung des ausströmenden Löschmittels aus der Löschkammer ist es vorteilhaft, die Ausströmöffnung mit einem Ventil abzuschließen, welches bei einem bestimmten Überdruck in der Löschkammer 1 anspricht.

In Fig. 2 sind zwei Unterbrechungsstellen angeordnet. Die Löschkammer 15 ist durch die als Zu- und Ableitung des Stromes dienenden Kappen 16 und 17 abgeschlossen. In den Kappen 16 und 17 sind Durchbohrungen 18 und 19 zur Einführung des Schmelzdrahtes 31 in die Löschkammer 15 angeordnet. Der Schmelzdraht 31 wird durch die Schrauben 22, 23 fest an die Kappen angeschlossen.

An den Kappen 16 und 17 sind ferner noch die Ausströmöffnungen 20 und 21 vorgesehen, die mit den festen Kontakten 24 und 30 zwei Unterbrechungsstellen darstellen. Die in der Löschkammer 15 angeordneten festen Kontakte 24 und 30 sind auf die Sockel 25 und 29 aufgesetzt, die gleichzeitig als Lichtbogenfußpunktkontakte dienen. Über die Anschlüsse 26 und 28 und den Widerstand 27 sind die festen Kontakte 24 und 30 elektrisch verbunden.

Der Schmelzleiter 31 ist durch die Kappen 16 und 17 parallel zu der Unterbrechungsstelle 16, 20, 24, 26, 27, 28 und 21 geschaltet.

Die Einrichtung wirkt wie folgt. Beim Schmelzen des Schmelzdrahtes 31 entsteht ein Lichtbogen zwischen den Kappen 16 und 17, der eine große Drucksteigerung in der Löschkammer erzeugt. Durch die metallische Verbindung der festen Kontakte 24 und 30 wird der brennende Lichtbogen auf seine Länge bis auf die Abstände der Stiftkontakte 30 und 24 mit den Ausströmöffnungen 21 und 20 überbrückt, so daß der Lichtbogen nur noch zwischen den Löschstellen, die durch die festen Kontakte und Ausströmöffnungen 30, 21 und 24, 20 gebildet werden, weiterbrennen kann.
Durch das ausströmende, vom großen Lichtbogen

ίο erzeugte Drucklöschmittel durch die Ausströmöffnungen 20 und 21 wird der an den festen Kontakten brennende Lichtbogen leicht gelöscht. Der zwischen die Stiftkontakte 24, 30 eingeschaltete Widerstand 27 erleichtert die Löschung der zwei kleinen Lichtbogen.

Man kann aber auf den Widerstand verzichten, ohne die Wirkungsweise zu beeinträchtigen.

In Fig. 3 ist die Löschkammer 31 durch zwei Kappen 32, 33 abgeschlossen, an welche die Stromzuleitungen 34, 35 angeschlossen sind. Der Schmelzdraht 36 ist durch die Schrauben 37, 38 mit den Anschlußkontakten verbunden und wird durch die Isolierstücke 39, 40 in die Löschkammer 31 eingeführt. In der Löschkammer 31 ist ein langgezogener Kontakt 41 vorgesehen, der durch die Schraube 42 befestigt ist. Der Kontakt 41 befindet sich in der Nähe des Schmelzdrahtes. Der obere Teil 43 des Kontaktes 41 dient zum Sitz des Lichtbogenfußpunktes, der vor der öffnung 44 steht. Auf der Gegenseite ist der Kontakt 41 abgerundet. Neben den isolierten Einführungen 39, 40 sind erhöhte Kontakte 45, 46 vorgesehen, die in einem bestimmten Abstand von dem Kontakt 41 stehen und von denen der Kontakt 45 nahe der Ausströmöffnung 44 angeordnet ist.

Die Einrichtung wirkt wie folgt. Beim Schmelzen des Schmelzdrahtes 36 entsteht ein zwischen den Stromzuleitungen 34, 35 bzw. den Kappen 32, 33 brennender Lichtbogen, der in der Löschkammer 31 eine Drucksteigerung erzeugt. Durch die Isolierstücke 39, 40 wird der Lichtbogen sofort gezwungen, sich in der Löschkammer 31 einen Fußpunkt zu suchen und findet diesen in den den Kappen 32, 33 gegenüber erhöhten Kontakten 45, 46. Durch das Überspringen des Lichtbogens auf die Kontakte 45, 46 brennt der Lichtbogen in einer anderen Achse und gelangt dadurch in den Bereich des Kontaktes 41. Durch den mit einer bestimmten Länge angeordneten Kontakt 41 in der Löschkammer 31 wird der Lichtbogen überbrückt und seine Länge verkürzt. Der Lichtbogen brennt nur noch zwischen den Kontakten 45, 41 und 41, 46.

Durch die sofortige Verschiebung der Lichtbogenachse bei Beginn des brennenden Lichtbogens wird erreicht, daß der die große Drucksteigerung erzeugende Lichtbogen mit großer Länge nur sehr kurze Zeit brennt und anschließend mit kleiner Länge auf den Kontakt 45, 41 und 41, 46 weiterbrennt.

Durch die Druckerzeugung erfolgt eine Ausströmung des in der Löschkammer 31 befindlichen Löschmittels, durch die öffnung 44 und der zwischen den Kontakten 45, 41 brennende Lichtbogen wird auf den oberen Teil 43 des Kontaktes 41 getrieben. Die Form des Kontaktes 41 begünstigt das schnelle Wandern des Lichtbogens nach dem Kontaktteil. Der Lichtbogen brennt jetzt also zwischen Kontaktteil 43 und öffnung 44, wo er durch das ausströmende Drucklöschmittel leicht gelöscht wird. Die Ausströmung des Löschmittels wird durch die zusätzliche Drucksteigerung des zwischen den Kontakten 41, 46 brennenden Lichtbogens unterstützt.

Man kann die Wirkungsweise erhöhen, indem man auf der anderen Kappe auch eine offene Löschstelle

vorsieht. In der Fig. 4 ist eine solche Anordnung dargestellt.

Die Löschkammer 50 ist durch die Kappen 51, 52 abgeschlossen. In der Löschkammer 50 sind die Kontakte 53,54 zum teilweisen Überbrücken des Licht- ·5 bogens angeordnet. Der Schmelzdraht 55 ist an den Kappen 51, 52 durch die Schrauben 56, 57 angeschlossen und wird durch die Isolierstücke 58, 59 in die Löschkammer eingeführt. Die Kontakte 60, 61 sind gegenüber den Kappen 51, 52 erhöht angeordnet to und dienen als Fußpunkt für den Lichtbogen. Die Kontakte 60,61 sind in einem bestimmten Abstand entfernt von der Achse des Schmelzleiters 55 angeordnet. Die Kontakte 53, 54 sind nach den Kappen 51, 52 hin so ausgebildet, daß ihre Teile 62, 63 dem Lichtbogen als Fußpunkt dienen.

Die Kontakte 60, 61 sind zwischen den zwei Unterbrechungsstellen, die durch die zwei isolierten Einführungen 58, 59 und die offenen Kontaktstellen 64, 62 und 63, 65 gebildet werden, angeordnet. Die Form der Kontakte 60, 61 paßt sich der Form der Kontakte 53, 54 an und begünstigt das schnelle Wandern des Lichtbogens.

Die Anordnung wirkt wie folgt. Beim Schmelzen des Schmelzdrahtes 55 entsteht ein Lichtbogen, der der Länge der Löschkammer entspricht und der eine große Drucksteigerung erzeugt. Durch die Einführung des Schmelzdrahtes 55 durch die Isolierstücke 58, 59 brennt der Lichtbogen in diesen Isolierstücken und hat somit bei Beginn des Brennens keinen festen Fußpunkt in der Löschkammer. Die den Kappen 51, 52 gegenüber erhöht angeordneten Kontakte 60, 61 bieten jedoch dem Lichtbogen eine kürzere Wegstrecke, und der Lichtbogen springt sofort auf die Kontakte 60, 61 über. Damit ist aber der Lichtbogen in den Bereich der Überbrückungskontakte 53, 54 gekommen, und der größte Teil des Lichtbogens wird durch dieselben überbrückt.

Der Lichtbogen brennt nunmehr nur noch mit den kleinen Teillängen zwischen den Kontakten 60, 53-53, 54 und 54, 61 weiter.

Durch das ausströmende Drucklöschmittel, welches durch den zuerst lang brennenden Lichtbogen erzeugt wurde, wird der Lichtbogen zwischen den Kontakten 60, 55 und 54, 61 auf die Spitzenkontakte 62, 63 getrieben und brennt nunmehr in den Ausströmöffnungen 64, 65. Der Lichtbogen brennt ferner noch zwischen den Kontakten 53, 54 und erzeugt eine zusätzliche Drucksteigerung.

Durch das ausströmende Drucklöschmittel wird der Lichtbogen in den Ausströmöffnungen 64, 65 mit größter Sicherheit gelöscht.

Zur Erleichterung des Löschvorganges und Herabsetzung des zu unterbrechenden Stromes kann man zwischen die Überbrückungskontakte 53, 54 einen Widerstand oder sonstige strombegrenzende Vorrichtung einschalten.

Die Isolierstücke 58, 59 bestehen vorteilhaft aus einem Material, welches für den Löschvorgang günstig beeinflussende Gase entwickelt.

In der Fig. 5 ist eine Sicherung beschrieben, bei welcher dem Schmelzdraht vier in Reihe geschaltete Löschstellen parallel geschaltet sind.

Die Löschkammer 70 ist durch die Kappen 71, 72 abgeschlossen, und der Schmelzdraht 73 ist an dieselben angelötet. Die Einführung des Schmelzdrahtes 73 in die Löschkammer 70 erfolgt durch die Isolierstücke 74, 75, neben welchen sich die Kontakte 76, 77 befinden, die als Fußpunktkontakte für den Lichtbogen dienen. In der Löschkammer befinden sich die langgezogenen Kontakte 78, 79 zum Überbrücken des Lichtbogens. Die Kontakte 78, 79 besitzen sowohl nach den Kappenseiten als auch nach der Seite der Löschkammer hin Erhebungen 80, 82 und 83, 81, die den als Hohlkontakten ausgebildeten Ausströmöffnungen 84, 87, 86 und 85 gegenüberstehen. Es ergeben sich folgende offene Löschstellen 80, 84-82, 87-83, 86 und 81, 85. Man kann die Hohlkontakte 86, direkt oder über einen Widerstand verbinden. Vorteilhaft ist der Austritt der öffnungen durch eine Isolierwand 88 getrennt.

Die Einrichtung wirkt wie folgt. Beim Schmelzen des Schmelzdrahtes 73 entsteht ein Lichtbogen, der der Länge der Löschkammer entspricht und eine Drucksteigerung erzeugt. Der ohne festen Fußpunkt brennende Lichtbogen findet sofort an den erhöhten Kontakten 76, 77 gegenüber den Kappen 71, 72 einen Fußpunkt. Damit kommt der Lichtbogen in den Bereich der Überbrückungskontakte 78, 79, durch welche er zum größten Teil überbrückt wird und nunmehr in den Teillängen zwischen den Kontakten 76, 78-78, 79-79, 77 weiterbrennt.

Durch das ausströmende Drucklöschmittel und die Form der Kontakte 78, 79 wird der Lichtbogen schnellstens auf die Fußpunktkontakte 80, 82, 83 und getrieben und brennt nunmehr in den öffnungen 84, 87, 86 und 85. Durch das ausströmende Drucklöschmittel wird der in vier kleine Lichbögen aufgelöste Lichtbogen leicht gelöscht.

Für die beschriebenen Ausführungsbeispiele kann als Löschmittel Gas oder Flüssigkeit verwendet werden.

Die Ausströmöffnungen können durch ein Ventil zur Steuerung des ausströmenden Löschmittels abgeschlossen sein.

Claims (7)

Patentansprüche;

1. Elektrische Schmelzsicherung mit Löschung des Lichtbogens durch einen vom Lichtbogen selbst erzeugten Drucklöschmittelstrom und mit zwei oder mehreren in einer Löschkammer angeordneten Unterbrechungsstellen, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schmelzleiter eine oder mehrere hintereinandergeschaltete Funkenstrecken parallel geschaltet sind, derart, daß der beim Durchschmelzen des Schmelzdrahtes entstehende Lichtbogen auf die Funkenstrecke übergeht und dort durch das ausströmende Drucklöschmittel gelöscht wird.

2. Elektrische Schmelzsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte der Funkenstrecke in einem bestimmten Abstand vor stromführenden Ausströmöffnungen stehen.

3. Elektrische Schmelzsicherung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Kontakt der Funkenstrecke in die Löschkammer hin verlängert ist und damit eine bestimmte Länge des beim Abschmelzen des Sicherungsdrahtes entstehenden Lichtbogens überbrückt.

4. Elektrische Schmelzsicherung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fußpunkte des in der Löschkammer brennenden Lichtbogens durch in der Löschkammer erhöhte Kontakte gezwungen werden, auf diese zu überspringen.

5. Elektrische Schmelzsicherung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der anfänglich in der Löschkammer brennende Lichtbogen in den isolierten Einführungen brennt und

keinen festen Sitz auf den Kappen der Löschkammer findet und somit gezwungen wird, sofort auf die erhöhten Kontakte zu springen.

6. Elektrische Schmelzsicherung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen den erhöhten Kontakten und Überbrückungskontakten brennende überbrückte Lichtbogen durch das ausströmende Drucklöschmittel und die eng zu verlaufenden Kontakte an die Löschstelle der zweiten Unterbrechungsstelle ge- ίο trieben wird, wo seine Löschung erfolgt.

7. Elektrische Schmelzsicherung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmöffnungen mit einem Ventil abgeschlossen sind, welches das Drucklöschmittel erst von einem bestimmten Druckwert an aus der Löschkammer austreten läßt.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 651 721, 669 597,
589, 681 390.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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