DE327475C

DE327475C - Elektrische Schaltvorrichtung, die gleichzeitig als Handschalter, Strombegrenzer und selbsttaetiger Ausschalter dienen kann

Info

Publication number: DE327475C
Application number: DE1919327475D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1919-05-24
Filing date: 1919-05-24
Publication date: 1920-10-11

Description

Elektrische Schaltvorrichtung, die gleichzeitig als Handschalter, Strombegrenzer und selbsttätiger Ausschalter dienen kann. Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Schaltvorrichtung, die als einfacher Schalter, als Strombegrenzer oder als Selbstausschalter benutzt werden kann.
. Die Einrichtung beruht darauf, daß ein vom Strom durchflossener Leiter seine Form ver-, ändert, wenn er in einem magnetischen Feld gelagert ist. Im vorliegenden Falle besteht der seine Gestalt verändernde, im niagnetisehen Feld liegende Leiter aus einem Ouecksilberfaden, der durch das Magnetfeld so weit abgelenkt wird, bis er zerreißt.
Auf der beiliegenden Zeichnung sind mehrere Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt.
Die Fig. i bis ii zeigen die.verschiedenen Ausführungsformen des Schaltkörpers. -Fig. 12 ist ein Querschnitt eines Apparates, der zum Ersatz eines Schalters, einer Sicherung oder eines Maximalausschalters geeignet ist.
Fig. 13 ist ein Längsschnitt.
Fig. 14 ist eine Ansicht, zum Teil geschnitten.
Fig. 15 bis 18 zeigen eine andere Ausfüllrungsform.
Fig. ig bis 2:2 zeigen Einzelheiten.
In der Einrichtung nach Fig. i und 2, bezeichnet i einen Block aus Isoliermaterial, in dem mit Quecksilber gefüllte Näpfe:2 und 3 eingelassen sind. Diese Näpfe sind durch eine Rinne 4 verbunden, in welcher ein Ouecksilberfaden 5- liegt. Leiter 6 verinittiln die Verbindung des Quecksilberfadens mit einem äußeren Stromkreis. Wenn man diesen Block in ein magnetisches Feld bringt, dessen Kraftlinien durch die Pfeile ii angedeutet sind, und wenn man einen Strom durch den Quecke silberfaden gehen läßt, wird . dieser einer Richtkraft unterworfen, die durch denPfeilio dargestellt ist. Unter diesen Voraussetzungen krümmt sich der Quecksilberfaden in die mit 8 bezeichnete Form. Mit steigender Stromstärke im Faden 5 vermehrt sich die Krümmung des Fadens, bis er endlich am Punkte 9 reißt.
Durch diesen Bruch werden die folgenden Erscheinungen bedingt: i. Der Öffnungsfunke springt zwischen zwei Quecksilberelektroden über und wird dadurch nur kurz. Die Kontakte bleiben immer wirksam.
2. Der Funke entsteht in einem stark rnagnetischen Feld, wodurch eine starke magnetische Blaswirkung hervorgerufen wird-Die Fläche 7, wo sich der Quecksilberfaden befindet, kann entweder geneigt oder mit einer Aushöhlung 12 (Fig. 3 und 4) versehen sein, wodurch nach der einen oder anderen Ausführungsform der Apparat ganz verschiedene Eigenschaften erhält. Wenn die Oberfläche 7 geneigt ist (Fig. i), kehrt das Quecksilber nach der durch die Deformation des Fadens erfolgten Unterbrechung in seine erste Lage zurück, und der.Strom ist wieder geschlossen. Wenn die Stromstärke, die durch das Qui#cksilber läuft, die gleiche ist wie zuvor, krümmt sich der Faden von neuem und reißt ab. -Dies dauert so lange, wie die Stromstärke die gleiche Größe behält. In diesem Falle wirkt die Einrichtung als Strombegrenzer.
Wenn die Oberfläche 7 mit einer Aushöhlung 12 versehen ist, ergießt sich der Quecksilberfaden, der sich proportional zur Stromstärke krümmt, bei einer bestimmten Stromstärke in die Aushöhlung 12. Der Strom wird dabei an zwei Stellen 15 und 16 unterbrochen. Das Quecksilber verbleibt. nach Überschreitung der Erhöhung -13 in der Rinne 1:2. In diesem Falle wirkt die Einrichtung als Sicheru - ng.
Der Vorzug dieser Sicherung besteht im wesentlichen darin, daß die Stromunterbrechung in einem geschlossenen Raum erfolgt und dadurch jede Gefahr einer Entzündung vermieden wird. Außerdem kann man durch eine einfache Drehung des Blockes im Sinne des Pfeiles 17 die Einrichtung in einfachster Weise wieder arbeitsbereit machen. - Durch eine Umdrehung. im umgekehrten Sinne kann man unter Ausnutzung der Wirkung der Schwerkraft dasselbe Ergebnis erreichen, wie es eben als Wirkung einer zu hohen Stromstärke geschildert worden ist, und die überleitung des Quecksilbers in die Rinne 12, erzeugt die Stromunterbrechung, und zwar mit allen Vorteilen, die oben geschildert worden sind. In diesem Falle wirkt der Apparat als Momentschalter mit magnetischer Blaswirkung.
Die Fig. 5 und 6 zeigen Einzelheiten eines Isolierblockes, der aus zwei Stücken 18 und ig hergestellt ist und in dem der Quecksilberfaden 23 in zwei Rinnen 25 endigt, die durch Schraubenbolzen:26 mit dem äußeren Stromkreis in- Verbindung stehen. Schrauben:27 sichern die vollständige Abdichtung, und elastische Messingstücke*:28 gestatten die Verbindung dieses Apparates mit einer festen Unterstützung. Die oben beschriebenen Handgriffe können mit Hilfe des Knopfes:29 ausgeführt werden. Ein unter Wirkung einer Feder 21 stehender Stift .2o, der in Einschnitte 22 eingreift, sichert den Schalter in seinen verschiedenen Stellungen.
Die - Fig. 7 und 8 zeigen eine andere Ausführungsform der Fig. i. Die Drähte 36 und 37 stehen mit den Näpfen 30 und 31 in Verbindung, und der Quecksilberfaden 3o, 32, 33, 31 kann sich nur im Teil 32, 33 deformieren und bis 34 kommen, wo er sich auf der geneigten Fläche 38 _ausbreitet. Der Handgriff 35 ermöglicht die Verwendung des Apparates als einfacher Schalter.
Die Fig. 9 und io zeigen eine Ausführungsform der Fig. 3, in welcher der Quecksilberfaden, der auf dem Tei144 42 beweglich ist, sich unter der elektromagnetischen Einwirkung in die Rinne 39 ergießt. Dieser Apparat ist ebenfalls mit einem Handgriff 35 versehen.
Die Fig. ii, zeigt eine Ausführungsform der vorbeschriebenen Einrichtung, bei der der Qu*ecksilberfaden durch einen festen Faden 47 ersetzt ist, der in zwei Kugeln 45 und 46 endigt, die in kleinen Kalotten liegen, die mit den Näpfen 43 und 44 verbunden sind. Die elektromagnetische Einwirkung auf diesen Faden ist dieselbe wie auf den Quecksilberfaden, aber in diesem Falle erfolgt die Unterbrechung durch die Drehung des Leiters 47, welcher in die Lage 48 kommt und eine der Kugeln außer Kontakt mit dem Quecksilbernapf bringt. , - Die Fig. 1?" 13, 14 zeigen eine vollständige Einrichtung, die als Ersatz -eines Schalters, einer Sicherung oder eines Maximalausschalters dient.
Der Block 18 nach Fig. 5 ragt mit seinem. Schraubenbolzen 26 in eine Durchbrechung 65 des Sockels 49. Dieser Sockel 49 ist ebenso wie der Deckel 5o aus Porzellan, Fiber, Ebonit oder einem anderen Isolationsmaterial hergestellt. Ein Winkelstück 61, das an dem Rahmen 5 1 isoliert. befestigt ist, dient als Führung für den zweiten Bolzen 26 und zugleich als Anschlußkontakt.
Der magnetische Fluß wird durch ein Blech 5 1 geleitet, das durch ein Blechbündel ersetzt werden kann, wenn der Apparat mit Wechselstrom betrieben werden soll. Der Einfachheit halber werden die Einrichtungen nach Fig. 1:2 bis 14 nur bei Anwendung von Gleichstrom beschrieben. Das Blech 51 trägt zwei knieförrnig gebogene Teile 5:2, die die Pole bilden. Dieses Blech ist an seiner Basis durch zwei KniestÜcke 53 befestigt, die auf dem Sockel angeschraubt sind. Eine Feder 58 ersetzt den Stift:2o in Fig. 5. Das Magnetfeld wird durch zwei Spulen 54 erzeugt.
Ein Schleifring 59 mit Schraubenbolzen und Schrauben 6o bildet den Anschlußkontakt auf dem Sockel. Durch Löcher 55 werden Befestigungsschrauben geführt.
- Der Handgriff 59 erlaubt, den Stromkreis zu schließen oder zu öffnen (durch die Überführung des Quecksilbers in den Hohlraum 1:2 des Blockes, Fik. 5).
Wenn die Stromstärke einen bestimmten Wert überschreitet, für den der Apparat eingestellt ist, wird der Strom in gleicher Weise wie durch eine Sicherung unterbrochen.
Nach der Stromunterbrechung genügt eine einfache Bewegung des Knopfes, um den Stromkreis wieder zu schließen, genau in gleicher Weise, wie die s- durch einen Schalter geschehen könnte. Wenn man den Apparat als Strombegrenzer statt als Schalter benutzen will, wählt man die Ausfülirungsform nach Fig. ig. In diesem Falle ist die Fläche, aui der sich der Quecksilberfaden entwickelt, leicht geneigt. - Die Fig..2o-betrifft den Schalter und trägt zu diesem Zwecke eine Rinne, die das Quecksilber aufnimmt und es festhält, bis durch eine Drehung des Knopfes diese Rinne geleert wird und die normalen Verbindungen wiederhergestellt sind. - Die Fig. 15 bis 18 zeigen eine Einrichtung, die als einfacher Schalter, Sicherung oder selbsttätiger Ausschalter wirken kann. In diesem Falle ist d.er Apparat zweipolig und für Wechselstrom bestimmt. Diese Anordnung verwertet die Ausführungsform nach Fig. 9 und io. Ein zweipoliger Block 68 mit Näpfen 8o und Rinnen 8 1 sitzt auf Schrauben 83, die durch eine metallische Armierung 82 gehalten werden und auf einer isolierenden Unterlage 66 gemeinsam mit einem Deckel 67 befestigt sind. Die Näpfe 8o sind mit Schrau-'benköpfen 78 verbunden, die mit biegsamen Streifen 79, die mit den Verbindungsklemnien 87 zusammenhängen, in Kontakt stehen. Der magnetische Kraftlinienfluß wird durch die Bündel dünner Bleche 69 und 70 geleitet, die durch eine rechteckige öffnung 86 im zweipoligen Block hindurchragen' - Zwei Verbindungsstücke 71 und 72 halten die beiden Blechbündel mittels Schraubenbolzen 76 und Schrauben 77 zusammen. Das Magnetfeld wird durch die Spulen 75 erzeugt.
Der Handgriff 2,9 trägt einen kleinen Bolzen 88, der durch eine Feder 89 in die Ausschnitte gi, 92, 93 des Gehäusedeckels gepreßt wird. Der Schalter kann also in drei verschiedene Stellungen gebracht werden. - Die Fig. 21 und 22 zeigen, wie der Apparat als Sicherung oder als Strombegrenzer verwendet werden kann. Die Fig. 21 zeigt den Block in der Stellung für die Sicherung,.wobei das, Quecksilber nach der Stromunterbfechung in der Rinne 81 liegt.- Die Fig. 22 zeigt die Einrichtung als Strombegrenzer, wobei der Block um i8o' gedreht ist. In diesem - Falle fließt das Quecksilber nach der Stromunterbrechung auf der geneigten Fläche zurück und stellt die Verbindung wieder her.
Die Spulen, die für die Erzeugung des magnetischen Flusses dienen, können in Serie oder parallel geschaltet sein. Sie können, und dies zu dem Zwecke, verschiedene Empfindlichkeiten einstellen zu können, Haupt- oder Nebenstromwicklungen aufweisen und gleiche_ oder entgegengesetzte magnetische Wirkungen ausüben.
Die Apparäte können für eine beliebige Anzahl von Stromkreisen verwendet werden. Es genügt, mehrere einpolige Apparate übereinanderzulegen, damit dasselbe Magnetfeld auf verschiedene Blöcke einwirken kann. Die Blöcke selbst sind aus Isoliertnaterial hergestellt, vorzugsweise aus Glas, Porzellan oder Quarz. Die Wirkung ist um so besser, je reiner und trockener das Quecksilber ist. Es ist empfehlenswert, die Blöcke luftleer zu machen und sie mit Leuchtgas oder reinem und trockenem Wasserstoff zu füllen.
Wenn die Apparate auf Wagen montiert werden sollen, kann man an Orten, wo Stöße zu befürchten sind, eine elastische Aufhängung anwenden, um den Onecksilberfaden vor Erschütterungen zu schüizen. In zahlreichen Fällen, besonders bei Apparaten für Gleichstrom, können die magnetischen Spulen weg-.gelassen und vorteilhafterweise das Magnet-. feld durch ein dickes Blech oder ein Blechbündel, das einen permanenten Magneten gleicher Stärke bildet, erzeugt werden.

Claims

PATENT--ANspp,ücHE. i. Elektrische Schaltvorrichtung, die gleichzeitig als Handschalter, Strombe-. grenzer und selbsttätiger Ausschalter dienen kann und die Formveränderung eines vom Strom durchflossenen Leiters verwertet, gekennzeichnet durch einen in einem Magnetfeld befindlichen, stromdurchflossenen Ouecksilberfaden, -der so angeordnet ist, daß er sich unter der Wirkung des Magnetfeldes so weit verlängert, bis 5ein Bruch eintritt. 2,. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Quecksilberfaden dadurch zum Abreißen gebracht wird, daß das Quecksilber in eine zu diesem -Zwecke vorgesehene Aushöhlung des das Quecksilber enthaltenden Isolierkörpers fließt. 3. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche, auf der sich der Quecksilberfaden bewegt und deformiert, eine geneigte Ebene darstellt, so daß das Quecksilber durch sein eigenes Gewicht nach der Unterbrechunz des Fadens die ursprüngliche Verbi'näung wiederherstellt. 4. Einrichtung nach den Ansprüchen i bis 3, gekennzeichnet durch einen geknickten, etwa U-förmigen Quecksilberfaden, .von dem nur ein Teil deformiert werden kann, der auf einer geneigten Ebene liegt, so daß das Quecksilber nach der Unterbrechung zu seiner ursprünglichen Stellung zurückkehrt (Fig. 7 und 8). 5. Einrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen geknickten, etwa U-förrnigen Quecksilberiaden, von dem nur ein Teil deformierbar ist, der nach seiner Ablenkung durch das Magnetfeld in eine dazu vorgesehene Aushöhlung gelangt und so den Strom unterbricht. . 6. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der den Quecksilberfaden enthaltende Block durch zwei Schraubenbolzen drehbar gelagert ist, deren Enden in die Quecksilbernäpfe eingreifen und die durch Schrauben- am Block befestigt sind, um eine gute Abdichtung zu erreichen, wobei die Bolzen Ansätze aufweisen, durch die die Verbindung mit den Außenleitern erfolgen kann. - 7. Einrichtung nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der den Quecksilberfaden enthaltende Block in verschiedene Winkellagen gegenüber der Wagrechten gebracht werden kann, wobei Anschläge oder Einschnitte am Gehäuse seine verschiedenen Stellungen sichern (Fig- 15). 8. - Einrichtung nach den Ansprüchen i bis 5, gekennzeichnet durch derartige Gestaltung der im Isolierblock befindlichen Rinnen und ihrer Verbindungsflächen, daß die Vorrichtung in der einen Lage als selbsttätiger Ausschalter und -in der um igo' gedrehten Lage als Strornbegrenzer wirkt (Fig..:2i und :22).