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Publication number: DE249711C
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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 2\a. GRUPPECLASS 2 \ a. GROUP

Dr. GEORG SEIBTiN BERLIN-SCHONEBERG.Dr. GEORG SEIBTiN BERLIN-SCHONEBERG.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine spezielle Konstruktion eines abgeschlossenen Elektrodenpaares, das als Stromunterbrecher, als Löschfunkenstrecke oder als Lichtbogen zu dienen bestimmt ist.The present invention relates to a special construction of a closed pair of electrodes, as a circuit breaker, as a quenching spark gap or as an electric arc serve is intended.

Das Wesen der Erfindung ergibt sich aus folgenden Betrachtungen.The essence of the invention results from the following considerations.

Läßt man in Luft zwischen zwei Elektroden aus Metall eine elektrische Entladung übergehen, so werden die Oberflächen mehr oder weniger schnell oxydiert, je nachdem das verwendete Metall mehr oder weniger zu Verbindungen mit Sauerstoff hinneigt. Verwendet man z. B. Kupferelektroden für einen gewöhnliehen Deprezunterbrecher, so findet man, daß der Unterbrecher einige Sekunden ganz vorzüglich arbeitet, dann aber sich mit Kupferoxyd überdeckt und Funken bildet, wodurch die Schnelligkeit der Stromunterbrechung leidet.If an electrical discharge is allowed to pass between two metal electrodes in air, so the surfaces are oxidized more or less quickly, depending on what is used Metal tends more or less to compounds with oxygen. If you use z. B. Copper electrodes for a habitual borrowed Deprez interrupter, one finds that the interrupter is excellent for a few seconds works, but then it is covered with copper oxide and sparks are formed, as a result of which the speed at which the current is interrupted suffers.

Das Kupferoxyd wirkt offenbar als ein Wärmeisolator, der die schnelle Abführung der Wärme in die Elektroden verhindert. Aus diesen Gründen benutzt man für in Luft arbeitende Stromunterbrecher gewöhnlich PIatin, da dieses sich am schwersten mit Sauerstoff verbindet. Seltener werden Gold- oder Silberelektroden verwendet.The copper oxide apparently acts as a heat insulator that allows rapid dissipation which prevents heat from entering the electrodes. For these reasons one uses for in air Working circuit breakers usually PIatin, as this is the most difficult with oxygen connects. Gold or silver electrodes are used less frequently.

Sorgt man indessen dafür, daß die Luft von der Unterbrechungsstelle vollständig fern bleibt, so liegt kein Grund vor, das teure Platin zu verwenden, im Gegenteil wird es zweckmäßigerweise durch die gut leitenden Metalle, Silber oder Kupfer, ersetzt. Sollten sich trotzdem Funken bilden, so können diese doch immer nur die eine Wirkung haben, nämlich kleine Partikeln des Metalls an den Übergangsstellen zu schmelzen und zu verdampfen, eine Oxydation aber kann nicht oder nur in " geringem Maße stattfinden. Zwischen den einzelnen Unterbrechungen liegt, selbst wenn die Unterbrechungszahl 1000 in der Sekunde oder mehr beträgt, genügend Zeit, um das verdampfte Metall wieder erkalten und in den festen Aggregatzustand übergehen zu lassen. Die Oberfläche der Elektroden zeigt daher stets reines Metall.However, care is taken to keep the air completely away from the point of interruption remains, there is no reason to use the expensive platinum, on the contrary it will expediently replaced by the highly conductive metals, silver or copper. Should If sparks are still formed, they can only have one effect, namely to melt and vaporize small particles of the metal at the transition points, but oxidation cannot take place or can only take place to a small extent individual interruptions, even if the number of interruptions is 1000 per second or more, enough time to cool the evaporated metal again and return to the to let pass solid aggregate state. The surface of the electrodes therefore shows always pure metal.

In Fig. ι ' ist eine einfache Konstruktion gezeichnet, durch die der Erfindungsgedanke verwirklicht werden kann, α und b bedeuten zwei Stäbe aus gut leitendem Metall, c einen Gummischlauch, der fest über die Elektroden gezogen wird, und d die übrigbleibende kleine Kammer mit Luft. Es ist notwendig, daß der Gummischlauch fest aufsitzt und vollständig abdichtet. Zur Erreichung dieses Zweckes empfiehlt es sich, in die Metallstäbe Dichtrillen einzudrehen und um den Schlauch eine Bandage aus Draht oder Bindfaden zu legen. Die Kammer d kann niemals vollständig beseitigt, aber doch so klein gemacht werden, daß ihr Luftinhalt keine besonderen schädlichen Wirkungen ausübt. Es ist außerdem möglich, sie mit einem neutralen Gase zu füllen, z. B. Stickstoff, Kohlensäure oder Wasserstoff. Wasserstoff hebt die Wirkung des Unterbrechers, da er die Wärme sehr gut leitet und verteilt.In Fig. Ι 'a simple construction is drawn through which the inventive concept can be realized, α and b denote two rods made of highly conductive metal, c a rubber hose that is pulled tightly over the electrodes, and d the remaining small chamber with air . It is necessary that the rubber hose is firmly seated and completely sealed. To achieve this, it is advisable to screw sealing grooves into the metal rods and to put a bandage made of wire or string around the hose. Chamber d can never be completely eliminated, but it can be made so small that its air content does not have any particular harmful effects. It is also possible to fill it with a neutral gas, e.g. B. nitrogen, carbonic acid or hydrogen. Hydrogen increases the effectiveness of the interrupter, as it conducts and distributes the heat very well.

Die vorstehenden Erwägungen gelten in gleicher Weise wie für Unterbrecher auch für sogenannte Löschfunkenstrecken und für Licht-The above considerations apply in the same way as for interrupters to so-called extinguishing spark gaps and for light

bögen, vornehmlich für solche, die zur Erzeugung schneller elektrischer Schwingungen dienen.arcs, primarily for those that generate rapid electrical vibrations to serve.

An eine Löschfunkenstrecke wird die Anförderung gestellt, daß sie starke Ströme gut leitet und für schwache als großer Widerstand oder Isolator wirkt. Folgen starke und schwache Ströme schnell aufeinander, so sollen die erwähnten Eigenschaften der FunkenstreckeA quenching spark gap is required to have strong currents conducts and acts as a large resistor or insulator for the weak. Follow strong and Weak currents quickly overlap, this is what the properties of the spark gap are supposed to be

ίο auch schnell zur Wirkung kommen. Benutzt man z. B. eine Löschfunkenstrecke in dem Primärkreise eines gekuppelten Schwingungssystems, so können beim Einsetzen der Entladung Stromstärken von mehreren hundert Ampere auftreten, die nach winzigen Bruchteileilen einer Sekunde auf wenige Ampere oder auf Null sinken. Die Energie ist dann im sekundären: Kreise angespeichert, und die Löschfunkenstrecke soll ihr Zurückströmen verhindern.ίο also come into effect quickly. Used one z. B. an extinguishing spark gap in the primary circuit of a coupled vibration system, when the discharge starts, currents of several hundred amperes can occur, which are tiny For a fraction of a second they drop to a few amps or to zero. The energy is then stored in the secondary: circles, and the quenching spark gap should flow back impede.

Ein anderes Anwendungsgebiet für Löschfunkenstrecken ergibt sich in Starkstromanlagen, wo sie mit Vorteil als Überspannungssicherungen benutzt werden können. Sie verhindern in höherem Grade das Nachhinken des Maschinenstromes als die gewöhnlichen Funkenstrecken und machen daher die großen Erdwiderstände ganz oder zum Teil entbehrlich. Another area of application for extinguishing spark gaps is in high-voltage systems, where they can be used with advantage as overvoltage protection. You prevent the lag of the machine stream to a greater degree than the ordinary Spark gaps and therefore make the large earth resistances completely or partially unnecessary.

In der Hochfrequenztechnik wird zur Zeit für Löschfunkenstrecken vielfach eine Konstruktion verwendet, die aus übereinandergeschichteten, durch isolierende Zwischenlagen voneinander getrennten und durch äußeren Druck stark zusammengepreßten Metalltellern besteht. Als isolierendes Material ist Glimmer und Preßspan vorgeschlagen worden. Nach den Erfahrungen des Antragstellers wird hierdurch der Luftzutritt zur Entladungskammer zwar erschwert, es ist aber praktisch außerordentlich schwierig, ihn vollständig zu verhindern. Kleine Ungleichmäßigkeiten in der Dicke der Zwischenlagen genügen zur Bildung von Kanälen zwischen dem Außenraum und der Entladungskammer, durch die dann infolge der hohen Druckschwankungen ein »At-.' men« stattfindet.In high-frequency technology, a design is currently often used for extinguishing spark gaps used, which consist of stacked layers, separated from each other by insulating intermediate layers and external There is pressure from strongly compressed metal plates. Mica is used as an insulating material and pressboard have been proposed. According to the applicant's experience, this will result the air access to the discharge chamber is made more difficult, but it is practically extraordinary difficult to prevent it completely. Small irregularities in the thickness of the intermediate layers are sufficient for formation of channels between the outer space and the discharge chamber, through which then as a result the high pressure fluctuations an "At-." men «takes place.

Die vorliegende Konstruktion ist frei von diesem Übelstande. Denn da der Hüllkörper aus nachgiebigem Material hergestellt werden kann, so wird dadurch dem Auftreten größerer Druckdifferenzen schon von vornherein vorgebeugt und zweitens läßt sich die Hülle über eine sehr weite Strecke hin mit den Elektroden verbinden, so daß eine große Dichtfläche erzielt wird.The present construction is free from this drawback. Because there is the enveloping body Can be made from compliant material, this will make the occurrence larger pressure differences are prevented from the outset and, secondly, the Connect the sheath to the electrodes over a very long distance, so that a large Sealing surface is achieved.

Auf diese Weise wird der gewünschte Schutz des Entladungsraumes gegen das Nachdringen von Luft oder anderen Stoffen mit größerer Sicherheit gewährleistet.In this way, the desired protection of the discharge space against penetration is achieved guaranteed by air or other substances with greater certainty.

Hinsichtlich der Verwendung des beschriebenen Elektrodenpaares als Lichtbogen sei erwähnt, daß nach den Untersuchungen von Simon und anderen Lichtbögen um so besser befähigt sind, elektrische Schwingungen zu erzeugen, je steiler die Charakteristik ist. Die steilste Charakteristik aber erhält man, wenn man von der Wirkung magnetischer Felder absieht, mit Metallelektroden, insbesondere solcher guter Wärmeleitfähigkeit. Ein Mangel der bisherigen Konstruktionen bestand darin, daß für genügende Abschließung des Sauerstoffes nicht gesorgt war. Es bildete sich daher stets eine unreine Schicht an den Oberflächen, die wärmeisolierend wirkte und die Vorteile der Metalle nicht voll zur Geltung kommen ließ.With regard to the use of the described pair of electrodes as an arc, it should be mentioned that after the investigations of Simon and other arcs so much the better are able to generate electrical oscillations, the steeper the characteristic. the but the steepest characteristic is obtained when one looks at the effect of magnetic fields refrains from using metal electrodes, especially those with good thermal conductivity. A lack the previous constructions consisted in that for sufficient closure of the oxygen wasn't worried. An impure layer was therefore always formed on the surfaces, which had a heat-insulating effect and did not allow the advantages of the metals to come into their own.

In der Fig. 2 ist eine etwas abgeänderte Konstruktion dargestellt. Der Gummischlauch ist an den Enden umgebördelt und durch die Schrauben 5 und die Unterlegescheiben R auf die Körper der Elektroden fest aufgepreßt. In Fig. 2, a slightly modified construction is shown. The rubber hose is crimped at the ends and pressed firmly onto the body of the electrodes by means of the screws 5 and the washers R.

Fig. 3 zeigt eine Variante mit nach außen umgebördeltem Schlauch.Fig. 3 shows a variant with an outwardly flanged hose.

Es braucht kaum besonders hervorgehoben zu werden, daß der Gummischlauch auch durch andere geeignete Materialien, die luftdicht sind und isolieren, ersetzt werden kann, z. B. durch eine Guttaperchahülle o. dgl.Needless to say, the rubber hose, too, needs to be emphasized be replaced by other suitable materials that are airtight and insulate can e.g. B. through a gutta-percha sheath or the like.

Die Benutzung als Unterbrecher von Strömen wird dadurch möglich, daß das abdichtende Material nachgiebig ist, die Elektroden daher durch äußeren Druck zur Berührung gebracht und wieder voneinander entfernt werden können.The use as a breaker of currents is possible because the sealing Material is flexible, so the electrodes are brought into contact by external pressure and then separated again can be.

Wird die Einrichtung als Funkenstrecke oder als Lichtbogen verwendet, so gewährt sie vermöge der Eigenart ihrer Konstruktion die Annehmlichkeit, den Elektrodenabstand in ziemlich weiten Grenzen ändern zu können, ohne daß der luftdichte Abschluß gestört wird.If the device is used as a spark gap or as an electric arc, this is granted it is due to the peculiarity of its construction the convenience, the electrode spacing to be able to change within fairly wide limits without the airtight seal being disturbed will.

Es sei bemerkt, daß sich mit der beschriebenen Konstruktion eine sehr wirksame Kühlung verbinden läßt.It should be noted that the construction described results in a very effective cooling can connect.

Fig. 4 stellt eine Anordnung dar, bei der das Elektrodenpaar in einen Behälter mit Flüssigkeit gebracht ist. Die Flüssigkeit muß ein Isolator sein, wenn sie über den Hüllkörper hinwegreicht. Ragt dagegen der Hüllkörper der oberen Elektrode über die Flüssigkeit hinaus, so kann auch Wasser verwendet werden.Fig. 4 shows an arrangement in which the pair of electrodes in a container with Liquid is brought. The liquid must be an insulator if it is over the Enveloping body reaches away. On the other hand, the enveloping body of the upper electrode protrudes over the In addition to liquid, water can also be used.

In Fig. 5 ist eine Konstruktion gezeichnet, bei der durch scheibenförmige Ansätze eine energische Luftkühlung erzeugt wird.In Fig. 5, a construction is drawn in which by disc-shaped approaches a energetic air cooling is generated.

Handelt es sich um die Erzeugung elektrischer Schwingungen von sehr beträchtlicher Energiemenge oder um die UnterbrechungIt concerns the generation of electrical vibrations of very considerable Amount of energy or the interruption

sehr starker Ströme, so wird man zweckmäßigerweise eine große Anzahl von Eletrodenpaaren in Reihe schalten.very strong currents, it is expedient to use a large number of pairs of electrodes connect in series.

Claims

Patent Claims:

i. Electrode pair acting as circuit breaker, extinguishing spark gap or arc, characterized by one brought over the opposite ends of the electrodes and with it the electrode bodies so intimately connected insulating enveloping body that a complete Completion of the discharge chamber against the outside space is achieved.

2. Pair of electrodes according to claim i, characterized by the use an insulating sleeve made of flexible material, e.g. B. soft rubber.

1 sheet of drawings.