DE1197154B

DE1197154B - Contactless device for generating and extinguishing short-term high-current arcs

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Publication number: DE1197154B
Application number: DEM45148A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1960-04-28
Filing date: 1960-04-28
Publication date: 1965-07-22

Description

Kontaktlose Vorrichtung zum Erzeugen und Löschen kurzzeitiger Hochstromlichtbögen Die Erfindung betrifft eine kontaktlose Vorrichtung zum Erzeugen und Löschen kurzzeitiger Hochstromlichtbögen zwischen zwei festen, durch einen Luftspalt getrennten Elektroden mit elektromagnetischer Eigenbeblasung, insbesondere in einem Schalter, der bei ausreichender, wiederkehrender Spannung periodisch arbeitet und vorzugsweise für die stoßartige Speisung von Verbrauchern dient, wobei die beiden den Stromkreis bildenden, gegensinnig vom Strom durchflossenen Leiter im Bereich der Elektroden nahe beieinanderliegen.Contactless device for generating and extinguishing short-term high-current arcs The invention relates to a contactless device for generating and erasing short-term High-current arcs between two fixed electrodes separated by an air gap with electromagnetic self-blowing, especially in a switch that is used in sufficient, repetitive voltage works periodically and preferably for the intermittent supply of consumers is used, the two of which are the circuit forming conductors through which the current flows in opposite directions in the area of the electrodes close together.

Es sind bereits Schalter mit beweglichen Kontakten bekannt, bei denen der beim Ausschalten eventuell entstehende Lichtbogen auf magnetischem Wege mittels einer Blasspule ausgeblasen werden kann. Außerdem ist es bekannt, bei Schaltern mit beweglichen Kontakten den beim Ausschalten entstehenden Lichtbogen durch Preßluft bzw. durch ein anderes Blasmittel zu löschen. Es ist auch bekannt, der Entstehung eines Lichtbogens durch Erhöhen des Druckes einer die Schaltstrecke umschließenden Kammer entgegenzuwirken. Alle diese Maßnahmen dienen jedoch dazu, einen nach dem Ausschalten nicht erwünschten Lichtbogen zu verhindern bzw. auszulöschen. Eine Schaltfunktion hat der Lichtbogen nicht zu erfüllen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kontaktlose Vorrichtung zum Erzeugen und Löschen kurzzeitiger Hochstromlichtbö-en vorzuschlagen, bei der die zerstörende `Nirkur:R der hohen Temperatur des während einer bestimmten Zeit aufrechtzuerhaltenden Lichtbogens verh<nd ürt wird.There are already known switches with moving contacts in which the arc that may occur when switching off by means of a magnetic path can be blown out with a blowing coil. It is also known for switches with moving contacts the arc created when switching off by compressed air or to be extinguished by another blowing agent. It is also known of its origins an arc by increasing the pressure of a circuit surrounding the switching path Chamber to counteract. However, all of these measures serve one-by-one Switching off undesired arcs to prevent or extinguish. A switching function the arc does not have to fulfill. The invention is based on the object a contactless device for generating and extinguishing short-term high-current arcing propose at the destructive `Nirkur: R the high temperature of the during a certain time to be maintained arc is prevailed.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch Le:,ennzeichnet, daß der nicht unterbrochene, in Reihe mit den Elektroden liegende Leiter im Bereich der Elektroden räumlich parallel zu dem durch die Luftspaskstreche unterbrochenen Leiter und in einem durch ciie Stärke der Isolation zwischen ihnen bestimmten Abstand liegt und daß die Isolation den Boden des Luftspaltes bildet.The device according to the invention is characterized in that the uninterrupted conductor in series with the electrodes in the area of the electrodes spatially parallel to the one interrupted by the air gap Conductor and at a distance between them determined by the strength of the insulation and that the insulation forms the bottom of the air gap.

Eine solche bontaktlose Vorrichtung ist in der Lage, sehr hohe Ströme zu schalten, wobei die in dem Stromkreis liegende Induktivität und der in Serie liegende Widerstand sehr gering sind. Durch die erfir_dungsgemäße Ausbildung wird erreicht, daß der die Entladung leitende Lichtbogen durch den in der Nähe der Luftspaltstrecke liegenden ununterbrochenen Leiter von dem Luftspalt und der Isolation fortgeblasen wird, so daß die bei der Entladung entstehende hohe Temperatur die Lichtbogenstrecke nicht zerstören kann. Die Vorrichtung erzeugt dabei eine sehr hohe Temperatur und eine sehr hohe Geschwindigkeit der von der Vorrichtung weggerichteten Welle. Die Zahl der mit einer solchen Vorrichtung möglichen Schaltungen geht weit über die Zahl von bekannten Schaltern für hohe Ströme hinaus.Such a contactless device is able to handle very high currents to switch, with the inductance in the circuit and the in series lying resistance are very low. Due to the training according to the invention achieved that the discharge conducting arc through the near the air gap lying uninterrupted conductor blown away from the air gap and the insulation so that the high temperature generated during the discharge reduces the arc gap cannot destroy. The device generates a very high temperature and a very high speed of the wave directed away from the device. the The number of circuits possible with such a device goes far beyond the Number of known switches for high currents.

Eine besonders vorteilhafte und präzise Steuerung der er7ndungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch möglich, daß eine Zündeinrichtung für den Einschaltvorgang vorgesehen ist. Weitere Aasbildungen und Merkmale des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprüchen in Verbindung mit den Figuren und der Figurenbeschreibung zu entnehn-ren. Mehrere Ausführungsbeispiele werden an Hand von FiUren näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 die Draufsicht auf eine Ausährungsform einer teilweise geschnittenen Vorrichtung gemäß der Erfindung, F i g. 2 die Darstellung der Vorrichtung in einem elektrischen Arbeitskreis, F i g. 3 und 4. Abwandlungsformen der Vorrichtung nach F i g. 1, F i g. 5 einen Luftspaltschalter zur rapiden Beschleunigung von Gasen, F i g. 6 zwei Luftspaltschaltvorrichtungen, die aufeinander zu gerichtet sind, F i g. 7 eine für Ionenvortriebsvorrichtungen geeignete Anordnung und F i g. 8 eine Luftspaltvorrichtung, die für das überziehen eines Gegenstandes mit Metall benutzt wird.A particularly advantageous and precise control of the inventive Device is possible in that an ignition device for the switch-on process is provided. Further forms and features of the subject matter of the invention are the dependent claims in connection with the figures and the description of the figures remove. Several exemplary embodiments are explained in more detail using FiUren. It shows F i g. 1 is a plan view of an embodiment of a partially cut Device according to the invention, FIG. 2 shows the device in one electrical working group, F i g. 3 and 4. Modifications of the device according to F i g. 1, Fig. 5 an air gap switch for the rapid acceleration of gases, F i g. 6 two air gap switching devices facing each other, F i g. 7 shows an arrangement suitable for ion propulsion devices; and FIG. 8 a Air gap device used to coat an object with metal will.

Die Vorrichtung nach der Erfindung ist in Form paralleler Leiter hergestellt, die durch ein Isoliermaterial voneinander getrennt sind. Einer der Leiter ist durchlaufend, der andere unterbrochen. An den offenen Enden des unterbrochenen Leiters sind Elektroden so angebracht, daß sie einen offenen Luftspalt bilden. Die Entfernung zwischen den Elektroden hängt von der Arbeitsspannung und dem Zeitraum ab, für den ein Stromdurchgang durch den Luftspalt gewünscht wird. Zur Herabsetzung der Induktitvität kann der Schalter aus Platten aufgebaut sein, die so breit wie die übertragungsleitung sind. Zur Ionisierung der Luft in dem Luftspalt sind Zündelektroden vorgesehen, die die Entladung einer angeschlossenen Kondensatorbatterie ermöglichen. Hierdurch wird die Brennzeit herabgesetzt und der Stromfluß durch den Schalter gleichmäßig verteilt, wodurch gleichzeitig die Schalterinduktivität verringert wird. An den durch die Zündelektroden ionisierten Stellen tritt über den Luftspalt eine parallele Entladung ein. Dieses besondere Merkmal des erfindungsgemäßen Schalters trägt zu einer sehr niedrigen Induktivität und zu seiner Fähigkeit bei, hohen Strom zu führen.The device according to the invention is made in the form of parallel conductors, which are separated from each other by an insulating material. One of the ladder is continuous, the other interrupted. There are electrodes at the open ends of the interrupted conductor so appropriate that they form an open air gap. The distance between the Electrodes depends on the working voltage and the period of time for which a current passes is desired by the air gap. To reduce the inductivity, the Switches can be constructed from plates that are as wide as the transmission line. Ignition electrodes are provided to ionize the air in the air gap Enable discharge of a connected capacitor bank. This will the burning time is reduced and the current flow through the switch is evenly distributed, whereby the switch inductance is reduced at the same time. At the by the Ignition electrodes in ionized places, a parallel discharge occurs across the air gap a. This particular feature of the switch according to the invention contributes to a very low inductance and its ability to carry high currents.

Der in F i g. 1 gezeigte Schalter weist zwei elektrische Leiter in Form von Übertragungsplatten 11 und 12 auf, die aus irgendeinem geeigneten elektrisch leitenden Material, z. B. Kupfer, hergestellt und durch eine Schicht Isolierstoff 13, wie etwa Glimmer (Mylar) oder einen anderen guten elektrischen Isolator, voneinander getrennt sind. Der Leiter 12 ist zur Bildung eines Luftspaltes aufgetrennt, und Elektrodenplatten 14, 15 aus elektrisch leitendem Material, vorzugsweise Messing, sind an die Leiterenden angeschlossen, so daß sie für den Durchgang des Lichtbogens zwischen ihnen eine ausreichende leitende Oberfläche bilden. Eine der Elektrodenplatten ist durch Einstellmittel 20 einstellbar gehalten, damit der Luftspalt für den Stromfluß der verwendeten Spannung und der gewünschten Verzögerungszeit angepaßt werden kann. Die Konturen der Elektroden sind so gewählt, daß die Ionisation, die dazu neigt, ein Vorzünden zu verursachen, verringert wird. Da sich zwischen den Elektrodenplatten hohe Temperaturen entwickeln, ist zwischen dem Luftspalt und dem die Unterlage bildenden Leiter 11 eine zusätzliche Isolation 16, z. B. aus Glimmer (Mylar), Teflon oder Lucite, erforderlich, um der Stoß-, Blas-oder Sprengwirkung in der Nähe des Leiters 11 zu widerstehen.The in F i g. The switch shown in Figure 1 comprises two electrical conductors in the form of transmission plates 11 and 12 made of any suitable electrically conductive material, e.g. B. copper, and are separated from each other by a layer of insulating material 13, such as mica (Mylar) or some other good electrical insulator. The conductor 12 is separated to form an air gap, and electrode plates 14, 15 of electrically conductive material, preferably brass, are connected to the conductor ends so that they form a sufficient conductive surface for the passage of the arc between them. One of the electrode plates is held adjustable by adjusting means 20 so that the air gap for the current flow can be adapted to the voltage used and the desired delay time. The contours of the electrodes are chosen to reduce ionization, which tends to cause pre-ignition. Since develop between the electrode plates to high temperatures, is arranged between the air gap and the sub-layer-forming conductor 11 additional insulation 16, for example. B. made of mica (Mylar), Teflon or Lucite, required in order to withstand the impact, blowing or explosive action in the vicinity of the conductor 11.

Zum Zwecke der Zündung des Funkenspaltes zum Durchschlagen der Luft zwischen den Elektrodenplatten sind Zündspitzen 17 vorgesehen. Diese Spitzen werden durch koaxiale Kabel 18 gespeist und sind in gleichmäßigem Abstand entlang der feststehenden Elektrodenplatte angeordnet. Die Zündspitzen sind im Spalt nahe an der Innenkante der Elektrode angeordnet, so daß der Zündfunke in der Nähe der Innenflächen überspringt. Dies wird durch die Öffnung an der Elektrodenkrümmung erleichtert. Der äußere Leiter 21 des koaxialen Kabels ist bei 22 an die Elektrode angeschlossen, und der innere Leiter 23 mit der daran befindlichen Isolation geht durch die Elektrodenplatte hindurch, und zwar so, daß die Zündspitzen ein wenig in den Luftspaltraum ragen.For the purpose of igniting the spark gap to break through the air Ignition tips 17 are provided between the electrode plates. These tips will fed by coaxial cables 18 and are evenly spaced along the fixed Electrode plate arranged. The ignition tips are in the gap close to the inner edge the electrode so that the spark jumps over near the inner surfaces. This is facilitated by the opening on the electrode bend. The outer conductor 21 of the coaxial cable is connected to the electrode at 22, and the inner one Conductor 23 with the insulation on it goes through the electrode plate, in such a way that the ignition tips protrude a little into the air gap.

Der als flache Platte dargestellte Schalter ist in der Lage, bei einer Induktivität von weniger als 5 - 10-9 Henry und einem Widerstand von weniger als 0,004 Ohm Ströme von mehr als einer Million Ampere@ zu führen. Im Schalter werden die durch die hohen Ströme erzeugten eigenen magnetischen Drücke, welche durch die Rückenplatte in dem Leiter 11 fließen, ausgenutzt, um die elektrisch aufgeheizte Luft hoher Temperatur wie auch Dämpfe aus dem Elektrodenmetall von der elektrischen Isolation und dem Rückenplattenleiter hinter dem Luftspalt abzustoßen.The switch shown as a flat plate is capable of carrying currents of more than one million amperes @ with an inductance of less than 5 - 10-9 henry and a resistance of less than 0.004 ohms. In the switch, the own magnetic pressures generated by the high currents, which flow through the back plate in the conductor 11 , are used to repel the electrically heated air of high temperature as well as vapors from the electrode metal from the electrical insulation and the back plate conductor behind the air gap.

Die Arbeitsweise sei an Hand der F i g. 2 erläutert, die den Schalter in einem geeigneten Kreis zeigt. Der Stromkreis enthält einen Kondensator oder eine Kondensatorbatterie 25, die den Strom für eine Last 24 über den Schalter 10 liefert. Als Hilfe zur Betätigung des Schalters 10 wird ein Strom von einem Kondensator 26 über einen Zündschalter 27 den Zündspitzen zugeführt. Die Kondensatoren werden geladen und der Zündschalter dann geschlossen. Es erfolgt eine Entladung des Kondensators 26 über die Zündspitzen und die Elektrodenplatten zur Erzeugung eines Funkens über den Spalt. Die Spitze 17 hat gegenüber der gegenüberliegenden Elektrode eine entgegengesetzte Polarität, damit die Verzögerung bei der Zündung der Strecke zwischen den Hauptelektroden möglichst klein gehalten wird, so daß die Funkenentladung über der Öffnung die Luft zwischen den Hauptelektroden ionisiert und die Entladung des Hauptkondensators zwischen den Hauptelektroden herbeiführt.The working method is based on FIG. 2, which shows the switch in a suitable circle. The circuit contains a capacitor or a capacitor bank 25 which supplies the current for a load 24 via the switch 10. As an aid to actuating the switch 10, a current is fed from a capacitor 26 via an ignition switch 27 to the ignition tips. The capacitors are charged and the ignition switch is then closed. The capacitor 26 is discharged via the ignition tips and the electrode plates to generate a spark via the gap. The tip 17 has opposite polarity to the opposite electrode, so that the delay in the ignition of the path between the main electrodes is kept as small as possible, so that the spark discharge over the opening ionizes the air between the main electrodes and causes the main capacitor to discharge between the main electrodes .

Die Entladung über den Hauptelektroden heizt die Luft elektrisch auf hohe Temperaturen auf und ebenso die Metalldämpfe der Elektrode im Luftspalt zwischen den Elektroden. Das im Spalt durch die Rückenleiterplatte 11 aufgebaute magnetische Feld treibt die heiße Luft und die Metalldämpfe von der Isolation und der Platte senkrecht zur Achse des Luftspaltes fort. Daher besteht keine zerstörende Wirkung an den Elektroden, der Isolation oder dem elektrischen Leiter parallel zum Luftspalt. Da das magnetische Feld die heiße, ionisierte Luft von der Isolation abstößt, ist die Isolation nur wenig stärker als die normalerweise zwischen den Leitern liegende Isolation. Das magnetische Feld stößt auch die metallischen Dämpfe vom Spalt ab, so daß sich die Dämpfe nicht auf der Isolation niederschlagen und somit keinen Kurzschluß verursachen können.The discharge over the main electrodes electrically heats the air high temperatures and also the metal vapors of the electrode in the air gap between the electrodes. The magnetic built up in the gap by the back circuit board 11 Field drives the hot air and metal fumes from the insulation and panel perpendicular to the axis of the air gap. Therefore there is no destructive effect on the electrodes, the insulation or the electrical conductor parallel to the air gap. As the magnetic field repels the hot, ionized air from the insulation is the insulation is only slightly stronger than that normally between the conductors Isolation. The magnetic field also repels the metallic vapors from the gap, so that the vapors do not settle on the insulation and thus no short circuit can cause.

Die F i g. 3 und 4 zeigen Abwandlungsformen der Vorrichtung nach F i g. 1. F i g. 3 zeigt die Verwendung eines Luftspaltes in einer koaxialen übertragungsleitung. Der äußere Leiter 51 ist ausgeschnitten, und die Isolation 52 ist entfernt, um den inneren Leiter 53 freizulegen. Der innere Leiter ist elektrisch unterbrochen, und die Elektroden 54 und 55 sind an die offenen Enden des inneren Leiters angeschlossen. Eine der Elektroden, beispielsweise 55, ist mit einer Zündelektrode 56 zur Einleitung der Entladung versehen. Die Arbeitsweise ist die gleiche wie die des Schalters nach F i g. 1. Die elektrisch aufgeheizten heißen Gase, die sich durch eine Entladung über der Öffnung bilden, werden senkrecht zur Achse des Leiters durch den magnetischen Druck des äußeren Leiters, der die Öffnung in der Mitte des Leiters hinterlegt, hinausgeblasen. Der äußere Leiter 51 ist mit einer zusätzlichen Isolation versehen, um bei der Lichtbogenentladung einen Kurzschluß zu verhindern.The F i g. 3 and 4 show modifications of the device according to FIG. 1. F i g. 3 shows the use of an air gap in a coaxial transmission line. The outer conductor 51 is cut out and the insulation 52 is removed to expose the inner conductor 53. The inner conductor is electrically interrupted and the electrodes 54 and 55 are connected to the open ends of the inner conductor. One of the electrodes, for example 55, is provided with an ignition electrode 56 for initiating the discharge. The operation is the same as that of the switch of FIG. 1. The electrically heated hot gases, which are formed by a discharge above the opening, are blown out perpendicular to the axis of the conductor by the magnetic pressure of the outer conductor, which lies behind the opening in the middle of the conductor. The outer conductor 51 is provided with additional insulation in order to prevent a short circuit during the arc discharge.

F i g. 4 zeigt eine weitere Abwandlungsform des Schalters nach F i g. 1, und zwar einen Luftspaltschalter, der für eine aus parallelen Platten bestehende Übertragungsleitung hoher Spannung geeignet ist. Der Schalter wird durch das Öffnen eines Leiters 58 und durch Umbiegen jeder der so gebildeten Enden in nebeneinanderliegende rechte Winkel gebildet. An diesen Endstücken sind die Elektroden 61 und 62 befestigt und durch eine Isolation 59 und eine einstellbare Isolation 60 voneinander getrennt. Die Stellung der einstellbaren Isolation bestimmt die Spannung, bei der der Schalter betätigt wird. Die Zündelektrode 63 wird durch die Elektrode 61 hindurch so eingesetzt, daß ihr Ende in den offenen Spalt hineinragt, um die Entladung des Hauptkreises einzuleiten. Die vorstehende Isolation im Schalter verhindert, daß sich unter der hohen Spannung ein Lichtbogen über dem Spalt bildet, bevor dies gewünscht wird. Der durch die Bogenentladung erzeugte magnetische Druck treibt die heißen Gase von der Isolation fort, um deren Beschädigung zu verhindern.F i g. 4 shows a further modification of the switch according to F i G. 1, namely an air gap switch, which is used for a consisting of parallel plates High voltage transmission line is suitable. The switch is activated by opening it a conductor 58 and by bending each of the ends so formed into adjacent ones right angle educated. The electrodes are on these end pieces 61 and 62 attached and by an insulation 59 and an adjustable insulation 60 separated from each other. The position of the adjustable insulation determines the voltage, at which the switch is operated. The ignition electrode 63 is through the electrode 61 inserted through so that its end protrudes into the open gap to the Initiate discharge of the main circuit. The protruding insulation in the switch prevents that under the high voltage an arc is formed across the gap before this it is asked for. The magnetic pressure created by the arc discharge drives the hot gases away from the insulation to prevent damage.

Die in den F i g. 1, 3 und 4 abgebildeten Vorrichtungen betreffen einen Luftspaltschalter in einer parallelen übertragungsleitung, in dem die eigenen magnetischen Drücke, die den hohen Strömen zugeordnet sind, die elektrisch auf hohe Temperatur aufgeheizte Luft sowie die Metallelektrodendämpfe von der Isolation zwischen der übertragungsleitung und den Elektroden forttreiben. Dieses Prinzip kann mit guten Ergebnissen für andere vorteilhafte Vorrichtungen gemäß den Darstellungen in den F i g. 5, 6, 7 und 8 angewendet werden.The in the F i g. 1, 3 and 4 relate to the devices shown an air gap switch in a parallel transmission line in which the own magnetic pressures associated with the high currents that are electrically at high Temperature heated air as well as the metal electrode fumes from the insulation between the transmission line and electrodes. This principle can be used with good results for other advantageous devices according to the illustrations in Figs. 5, 6, 7 and 8 can be applied.

F i g. 5 zeigt eine Vorrichtung mit parallelen elektrischen Leitern 64 und 65, die durch einen Isolierstoff 66 voneinander getrennt sind. Die Enden der elektrischen Leiter haben die Form eines »L«. Der Leiter 65 erstreckt sich um das Ende der Isolation herum und bildet mit dem Leiter 64 einen Luftspalt 67 zwischen den Leiterenden, an die entsprechende Elektroden angeschlossen werden. Der Luftspalt liegt einem Teil des elektrischen Leiters 65, der einen Schenkel des »L« bildet, direkt gegenüber und erzeugt um den Leiter einen magnetischen Druck, der die heißen Gase während der Entladung über dem Spalt von diesem forttreibt. Eine solche Vorrichtung kann in Windkanälen für hohe Geschwindigkeiten benutzt werden, wie z. B. in einer durch Ionen angetriebenen Turbine, in der die Gase auf ein Turbinenrad gerichtet werden, oder sie kann für den Zweck benutzt werden, einen Funken zur Zündung magnetisch in ein explosives Gemisch zu treiben; es kann sich hierbei um ein hochexplosives Gemisch, eine Verbrennungskraftmaschine oder irgendeine andere gewünschte Explosionseinrichtung handeln.F i g. 5 shows a device with parallel electrical conductors 64 and 65, which are separated from one another by an insulating material 66. The ends the electrical conductors have the shape of an "L". The conductor 65 extends around around the end of the insulation and forms an air gap 67 with the conductor 64 between the conductor ends to which the corresponding electrodes are connected. The air gap is part of the electrical conductor 65, which forms one leg of the "L", directly opposite and creates a magnetic pressure around the conductor called the hot Propels gases away from the gap over the gap during discharge. Such a device can be used in high speed wind tunnels such as B. in a ion-powered turbine in which the gases are directed to a turbine wheel or it can be used for the purpose of magnetically igniting a spark to drift into an explosive mixture; it can be a highly explosive one Mixture, an internal combustion engine or any other desired explosive device Act.

F i g. 6 zeigt die Verwendung zweier Vorrichtungen gemäß F i g. 5, die gleichzeitig aufeinander zu gezündet werden, um eine intensive Wärmekonzentration an dem Punkt zu erzeugen, an dem die heißen Gase zusammentreffen.F i g. 6 shows the use of two devices according to FIG. 5, which are ignited at the same time towards each other to create an intense concentration of heat at the point where the hot gases meet.

F i g. 7 zeigt die Verwendung eines Luftspaltschalters als ionischen Vertriebmechanismus. In dieser Vorrichtung wird der Luftspaltschalter durch Elektroden 67 und 68 gebildet, die an die Enden von Leitern 69 und 70 angeschlossen sind. Der Luftspalt liegt einem Teil des Leiters 70 parallel, der zum Bilden einer offenen Öse umgebogen ist. Der Leiter erstreckt sich um das Ende der Isolation 71, so daß das Ende gegenüber dem Ende des anderen Leiters liegt, der sich um einen Teil der Öse erstreckt. Die Entladung eines Kondensators 72 über dem Luftspalt ionisiert die Luft in dem Spalt, und der magnetische Druck, der durch den Teil des Leiters, der dem Luftspalt gegenüberliegt, erzeugt wird, treibt die ionisierten Gase vom Luftspalt fort. Durch Verwendung einer gesteuerten Zündung kann eine Zeitsteuerung gewonnen werden, und durch eine Hochleistungsladeeinrichtung läßt sich eine Entladung mit hoher Wiederholungsgeschwindigkeit erreichen, die den Antrieb vervielfacht. Die von der Vorrichtung fortgerichtete Kraft des heißen ionisierten Gases liefert eine Vortriebskraft zum Antrieb des Mechanismus.F i g. 7 shows the use of an air gap switch as an ionic one Distribution mechanism. In this device the air gap switch is made by electrodes 67 and 68 connected to the ends of conductors 69 and 70. Of the Air gap is a part of the conductor 70 parallel, which is used to form an open Eyelet is bent. The conductor extends around the end of the insulation 71 so that the end opposite the end of the other conductor that is around part of the Eyelet extends. The discharge of a capacitor 72 across the air gap ionizes the air in the gap, and the magnetic pressure exerted by the part of the conductor, which is opposite the air gap, drives the ionized gases away Air gap continued. By using a controlled ignition, a time control can be achieved can be obtained, and discharge can be carried out by a high-performance charger with high repetition speed that multiplies the drive. Provides the force of the hot ionized gas directed away from the device a propulsive force to drive the mechanism.

Es wurde festgestellt, daß die oben beschriebenen Vorrichtungen im Spalt eine Temperatur von ungefähr 20 000° Kelvin erzeugen, wobei die durch den magnetischen Druck senkrecht zur Schalterachse entstehende Stoßgeschwindigkeit der erhitzten Luft in der Größenordnung von 20 Mach bei Luftdruck in Meereshöhe liegt. Wenn der Luftdruck abnimmt, wie es etwa in größeren Höhen der Fall ist, werden Temperaturen in der Größenordnung von Millionen Grad mit Stoßgeschwindigkeiten in der Größenordnung von 300 Mach erreicht; durch die magnetische Isolation wird dabei eine Beschädigung der Schalterelemente verhindert.It has been found that the devices described above im Gap generate a temperature of around 20,000 ° Kelvin, with the through the magnetic pressure perpendicular to the switch axis resulting impact velocity of heated air on the order of Mach 20 at sea level air pressure. When the air pressure decreases, as is the case at higher altitudes, temperatures become on the order of millions of degrees with impact velocities on the order of magnitude achieved from 300 Mach; the magnetic isolation will cause damage the switch elements prevented.

F i g. 8 bezieht sich auf eine Vorrichtung, die für das Überziehen von Gegenständen mit einer dünnen Metallschicht, wie etwa Silber oder Platin, geeignet ist. Die Vorrichtung ist aus parallelen Leitern 77-und 73 gebildet, die durch ein Isoliermaterial 74 voneinander getrennt sind. Einer der Leiter, 77, erstreckt sich um das Ende des Isoliermaterials und auf den anderen Leiter zu. Der Abstand zwischen den Enden der Leiter bildet einen Spaltschalter, der parallel zu dem den Rücken bildenden Leiter 77 liegt. Die Elektroden 75 und 76 bestehen aus dem Werkstoff, der auf dem Gegenstand niedergeschlagen werden soll, und sind an den Enden der Leiter angebracht. Eine Entladung über dem Luftspalt sorgt dafür, daß Teile der Elektroden verdampfen und daß die Elekttodendämpfe im Luftspalt vom Spalt durch den magnetischen Druck weggeblasen werden. Der magnetische Druck wird dabei durch die Leiter erzeugt, die parallel zum Luftspalt liegen. Wiederholte Entladungen über dem Spalt bewirken eine Ablagerung des Metalls in jeder gewünschten Stärke.F i g. 8 relates to a device used for enrobering of objects with a thin metal layer such as silver or platinum is. The device is made up of parallel conductors 77- and 73 passing through a Insulating material 74 are separated from one another. One of the ladder, 77, extends around the end of the insulating material and towards the other conductor. The distance between the ends of the ladder forms a gap switch that is parallel to that of the back forming head 77 is located. The electrodes 75 and 76 consist of the material who is to be knocked down on the object, and are at the ends of the ladder appropriate. A discharge across the air gap ensures that parts of the electrodes evaporate and that the electrode vapors in the air gap from the gap through the magnetic Pressure to be blown away. The magnetic pressure is generated by the conductors, which are parallel to the air gap. Cause repeated discharges across the gap a deposit of the metal in any desired thickness.

Im Betrieb der obengenannten Vorrichtung hängt die Zündzeitverzögerung von dem Abstand der Elektroden, der Betriebsspannung und der Anwesenheit einer Zündelektrode für das Zünden der Entladung ab. Für den Schalter kann ein Arbeitsbereich geschaffen werden, in dem die Zeitverzögerung für die Schaltbogenentladung auf 0,1 Mikrosekunden nach der Zündentladung verringert wird. Es ist ersichtlich, daß die Zündzeit ohne die Zündelektrode nicht in engen Grenzen steuerbar ist; der Zündzeitpunkt wird unregelmäßig sein, und daher ist für eine schnelle programmierte Zündung eine Zündentladung erforderlich. Es gibt viele Fälle, in denen eine Steuerung der Kontaktgabe nicht wichtig ist.In the operation of the above device, the ignition timing delay depends the distance between the electrodes, the operating voltage and the presence of an ignition electrode for igniting the discharge. A work area can be created for the switch in which the time delay for the arc discharge to 0.1 microseconds after the ignition discharge is reduced. It can be seen that the ignition time without the ignition electrode cannot be controlled within narrow limits; the ignition timing becomes irregular and therefore an ignition discharge is required for rapid programmed ignition. There are many cases in which controlling contact is not important.

Die Steuerung durch eine Zündelektrode kann in allen beschriebenen Schaltern dadurch entfallen, daß die Spannung an der Kondensatorbatterie gesteigert wird, bis der Schalterspalt von selbst durchschlägt.The control by an ignition electrode can be described in all Switches are omitted because the voltage on the capacitor bank is increased until the switch gap breaks through by itself.

Eine sehr geringe Induktivität in den übertragungsleitungen wird dadurch erreicht, daß die Leitungen des Schalters kurz gehalten werden, daß sie so breit wie zulässig gemacht und daß die beiden Leiter dicht nebeneinander angeordnet werden, während die dazwischenliegende Isolation so dünn gehalten wird, wie es der Sicherheitsfaktor für überspannungen zuläßt. Dies ergibt sich einfach aus der Gleichung L = 1,3 -10-2 dl/w für die Induktivität einer aus parallelen Platten bestehenden übertragungsleitung, wobei L in Mikrohenry angegeben ist. Die Leitungslänge ist mit 1, die Breite mit w und der Trennabstand mit d - alles in Zentimetern gemessen - bezeichnet.This creates a very low inductance in the transmission lines achieves that the lines of the switch are kept short that they are so wide made as permissible and that the two conductors are placed close to each other, while the insulation in between is kept as thin as the safety factor for surges. This is easy to see from the equation L. = 1.3 -10-2 dl / w for the inductance of a transmission line consisting of parallel plates, where L is given in microhenry. The line length is 1, the width is w and the separation distance with d - all measured in centimeters - denoted.

Für den Betrieb wird beispielsweise bei dem Schalter der F i g. 2, der in einer übertragungsleitung liegt und aus parallelen Platten besteht, die Zündelektrode durch einen Kondensator mit 0,01 EtF, der für 75 kV ausgelegt ist, gespeist, und die Lastkondensatorbatterie von 100 J, die parallel zum Schalter liegt, wird auf 20 kV aufgeladen, wodurch ein Strom von mehr als 108 A entsteht. Ein solcher Lastkondensator ist zum Erzeugen eines hohen Stromes für Vorrichtungen für thermonukleare Untersuchungen oder für irgendeine andere Vorrichtung, die für den Betrieb hohe Ströme oder hohe Spannungen benötigt, geeignet.For operation, for example, the switch is shown in FIG. 2, which lies in a transmission line and consists of parallel plates, the ignition electrode fed by a capacitor with 0.01 EtF, which is rated for 75 kV, and the 100 J load capacitor battery that is in parallel with the switch is on 20 kV, which creates a current of more than 108 A. Such a load capacitor is for generating a high current for devices for thermonuclear investigations or for any other device required to operate high currents or high Tensions needed, suitable.

Von den beschriebenen Vorrichtungen ist die in F i g. 3 gezeigte wegen ihrer koaxialen Geometrie besonders für geschlossene Räume oder Gefäße geeignet und kann als ein Vakuumschalter oder als ein unter Druck zu setzender Schalter betätigt werden, und zwar etwa zu dem Zweck, für eine gegebene Spaltlänge den Hochspannungsdurchschlagpunkt hinaufzusetzen.Of the devices described, the one shown in FIG. 3 shown ways their coaxial geometry is particularly suitable for closed rooms or vessels and can be operated as a vacuum switch or as a pressurized switch become, for example, the high-voltage breakdown point for a given gap length to go up.

Claims

Claims: 1. Contactless device for generating and erasing Short-term high-current arcs between two fixed, separated by an air gap Electrodes with electromagnetic self-blowing, especially in a switch, which works periodically and preferably when there is sufficient recurring voltage is used for the jerky supply of consumers, the two of which are the circuit forming conductors through which the current flows in opposite directions irr. Area of the electrodes close together, characterized in that the uninterrupted, in Row with the electrodes lying conductors spatially parallel in the area of the electrodes to the conductor interrupted by the air gap distance and in one by the thickness the isolation between them and that the isolation is the Forms the bottom of the air gap.

2. Apparatus according to claim 1, gc l% characterizes by an ignition device for the switch-on process.

3. Device according to the claims 1 and 2, characterized in that at least one ignition electrode (17) by a the electrodes attached to the second conductor goes through it and into the air gap is enough (Fig. 1).

4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that that the conductors are flat plates, panels or discs that are covered by a layer or panels of insulating material are separated from each other, and that the electrodes so attached to the two opposite ends of the second conductor are that an axis of the air gap formed between the electrodes is parallel goes to the first conductor through the electrodes (Fig. 1).

5. Device according to the Claims 1 to 4, characterized in that one of the electrodes (14) is attached in this way is that thus the air gap distance between the electrodes is adjustable or adjustable is (Fig. 1).

6. Device according to claims 1 to 5, characterized in that that the fixed electrode (15) is provided with at least one ignition electrode is (Fig. 1).

7. Air gap switch with a device according to claims 1 to 6, characterized in that the coaxial inner and outer conductors (53 and 51) has, which are separated by an insulation (52) that part of the inner conductor (53) is exposed through a cutout of the outer conductor (51) and the insulation and that the inner conductor is interrupted at its exposed part and with his separated ends forms an air gap, with electrodes at these ends (54 and 55) are attached, which a predetermined air gap in the inner conductor directly form with respect to a part of the outer conductor that can be switched into a load circuit (Fig. 3). B.

Switch according to Claim 7, characterized in that one of the electrodes is provided with an ignition electrode (56) (FIG. 3).

9. Switch according to the claims 1 to 8, characterized in that the first @@ zw. inner ladder and the second bz .. outer conductors can be used in two lines of the same isolating circuit (F i g. 1).

10. Switch according to: Anspiüchen 1 to 9, characterized in that the electrodes are plate electrodes (Fig.;). Considered publications: German Patent No. 472 305; Austrian patent specification No. 114 642.