DE349452C - Einrichtung zur Verhinderung der schaedlichen Wirkung von Unterbrechungsfunken bei elektrischen Vorrichtungen - Google Patents

Description

Den Gegenstand der Erfindung bildet eine Einrichtung bei elektrischen Vorrichtungen zur Verhinderung der schädlichen Wirkung der bei Unterbrechung des Stromkreises bzw. Lockerwerden oder Entfernen der Kontaktflachen voneinander auftretenden Funkenbildung oder des hierbei entstehenden Lichtbogens bzw. zur raschen und vollständig selbsttätigen Unterbrechung des Stromkreises.

Es ist bekannt, daß bei Unterbrechung elektrischer Stromkreise besonders im Falle von starken Strömen an der Unterbrechungsstellei eine Funkenbildung eintritt oder ein Lichtbogen entsteht, wenn sich die Unterbrechuögsflächen nicht genügend rasch und entsprechend weit voneinander entfernen. So z. B. kommt es häufig vor, daß die mit Schraubengewindefassung versehenen elektrischen Glühlampen von größerer Leuchtkraft zufolge Erschütterungen in der Fassung locker werden bzw. sich aus der Fassung herausschrauben, wobei zwischen den sich langsam voneinander entfernenden Kontaktflächen eine Funkenbildung eintritt evtl. ein Lichtbogen entsteht, wodurch der Lampenkopf bziw. die Fassung schadhaft oder zerstört wird. Besonders schwerwiegend ist der erwähnte Nachteil bei den entlang der Eisenbahnstationen angeordneten Lampen von großer Leuchtkraft.

Die gewünschte Sicherung wird gemäß vorliegender Erfindung dadurch erreicht, daß an der durch die Funken oder durch den Lichtbogen gefährdeten Stelle bzw. in dem Bereich der Kontaktflächen, zwischen denen eine Unterbrechung des Stromkreises eintreten kann, ein stromleitendes Organ angeordnet wird, das unter der Wirkung vorher aufgespeicherter Kraft steht und zufolge Auslösung dieser Kraft seine ursprüngliche Lage ändert. Das erwähnte stromleitende Organ wird hierbei derart verlegt, daß der Strom durch dasselbe bei Unterbrechung des Stromkreises oder auch vorher durchfließt und sois mit im kritischen Zeitpunkt als der eine Unterbrechungspol des Stromkreises zur Wirkung kommt. Die Auslösung· der Kraft, unter welcher das erwähnte stromleitende Organ steht, erfolgt gemäß vorliegender Erfindung durch Wärmewirkung, zufolge welcher das erwähnte stromleitende Organ reißt und unter der auf diese Weise ausgelösten dynamischen Wirkung seine ursprüngliche Lage rasch verläßt. Diese Wärmewirkung

wird durch die elektrische Überlastung des stromführenden Organs oder durch den an dem erwähnten Bestandteil entstehenden Lichtbogen erzeugt.

Die auf das erwähnte stromleitende Organ wirkende Kraft bzw. die zu seiner Entfernung nötige aufgespeicherte Energie wird der Erfindung gemäß von einer beliebig geformten und je nach Bedarf angeordneten. Feder geliefert.

Die weiteren kennzeichnenden Merkmale der den Gegenstand der Erfindung bildenden Einrichtung sind aus der nachstehend folgenden ausführlichen Beschreibung zu ersehen. Auf beiliegender Zeichnung sind einige Ausführungsformen der Einrichtung gemäß vorliegender Erfindung, z. B. im Falle der Anwendung bei elektrischen Glühlampen mit Schraubengewindefassung, schematisch veranschaulicht.

Der Erfindungsgegenstand¹ kann jedoch nicht nur bei elektrischen Glühlampen, sondern bei allen Vorrichtungen verwendet werden, die der schädlichen Einwirkung von Funken oder Lichtbögen ausgesetzt sind, wie

z. B. selbsttätige elektrische Schalter usw.

Bei der Ausführungsform gemäß Abb. ϊ ist die Kontaktplatte 3 am Kopfe 2 der Glühlampe ι mit einem Ansatz 15 versehen;. Auf dem hierbei entstehenden umlaufenden Flansch4 ist.um den Ansatz 15 eine in geeigneter Weise in Ringform zusammengehaltene und entsprechend gespannte Schraubenfeder 5 angeordnet. Der obere Rand der Schraubenfeder 5 liegt höher als die obere Seite des Ansatzes 15, so daß beim Einschrauben der Glühlampe 1 in die Fassung zunächst die oberen Kanten der einzelnen Windungen der Schraubenfeder 5 mit der

■ Kontaktplatte 6 in Berührung kommen, wodurch zwischen den Kontaktplatten. 3 und 6 eine stromleitende Verbindung entsteht. Beim

, weiteren Einschrauben werden· die Win- : düngen der Schraubenfeder 5 zusammengedrückt, bis der Ansatz 15 mit der Kontaktplatte 5 in Berührung kommt. Durch die auf diese Weise -zusammengedrückte Feder wird ein guter Kontakt erzielt und das Heraus-

■ schrauben der Glühlampe in gewissem Maße : verhindert, da durch die Feder 5 einesteils : die Schraubengewinde des Lampenkopfes 2 unter beständiger federnder Spannung gehalten werden, andernteils gegen das Zurückj schrauben ein gewisser Widerstand aus- ' geübt wird.

; Wenn die Lampe 1 zufolge Erschütte- ' rangen oder aus anderen Gründen in der Fassung locker wird und sich der Ansatz 15 von der Kontaktplatte 6 entfernt, dann wird I die Stromführung von der Feder 5 über- ! nommen, ohne daß im Betriebe der Lampe l eine Störung eintreten würde. Sobald sich aber auch die Schraubenfeder 5 von der Kon- : taktplatte 6 entfernt, entsteht zwischen einer ' oder mehreren Windungen und der Kontakt-, platte 6 ein Lichtbogen, durch den die be- ! L reffende Windung oder Windungen aus- ! gebrannt werden, wodurch die dynamische Wirkung ausgelöst wird. Die Feder 5 reißt nun plötzlich und entfernt sich rasch aus dem Bereiche der Kontaktflächen, oder sie wird an der erwähnten Stelle getrennt und fällt herab, wobei der entstandene Lichtbogen unterbrochen wird, bevor noch eine Beschädigung der Lampe verursacht wird. Die Lampe wird hierdurch einfach ausgelöscht und das Be- k>p dienungspersonal aufmerksam gemacht, daß die Lampe in der Fassung locker wurde. Durch Einlegen einer neuen Feder ist die Lampe gegen die schädliche Wirkung des Lichtbogens wieder gesichert und· kann in üblicher Weise wieder benutzt werden, während dieselbe ohne Feder als gewöhnliche ungesicherte Lampe verwendet werden kann. Für die Schraubenfeder 5 ist am Ansatz 15 gemäß Abb. 2 eine Nut 16 mit eckigem Querschnitt oder gemäß Abb. 3 eine Nut 7 mit halbkreisförmigem Querschnitt ausgebildet, damit die Lage der Schraubenfeder 5 am Ansatz 15 beim Ausschrauben der Lampe gesichert ist. Die Nut 16 (Abb. 2) liegt vorteilhaft so hoch, daß eine Reibung des unteren Randes der Schraubenfeder 5 beim Abspringen oder Reißen auf der Fläche unter der Feder nicht eintreten kann, wodurch das Entfernen der Feder von den Kontaktflächen erleichtert wird. Bei dieser Anordnung der Nut fällt die Feder .5 beim Reißen ans der

Nut i6. einfach herab, wenn zufolge einer eventuellen Entspannung oder Enthärtung der Feder ein rasches Abspringen nicht erfolgen sollte.

Wenn in der Fassung eine obere Kontaktfeder 8 angeordnet ist (Abb. 4), wird der Ansatz 15 vorteilhaft in FOrHi₁ eines Napfes ausgebildet, bzw. derselbe erhält die Form einer oben und evtl. auch unten offenen Hülse, wodurch eine Berührung zwischen der Kontaktfeder 8 und Ansatz 15 unter Ausschluß d>er Feder 5 nicht eintreten kann. Durch diese Ausbildung des Ansatzes 15 wird auch die Herstellung desselben vereinfacht.

In gewissen Fällen ist es erwünscht, daß die Schraubenfeder 5 nicht zusammengedrückt, sondern aus ihrer Endlage schon durch eine geringe Kraft verdrängt werde. Zu diesem Behufe wird die Schraubenfeder 5

ao auf einer kegelförmigen Kontaktfläche angeordnet. Diese Ausführungsform ist in Abb. 5 veranschaulicht. Die Schraubenfeder 5 ist am oberen Rand des stumpfen Kegels 9 angeordnet, wo sie durch eine Scheibe 10 ge- ^:

halten wird. Die Schraubenfeder 5 ist näm- , lieh etwas gespannt und hat somit das Be- ^; streben, sich auf einen kleineren. Durchmesser ; zusammenzuziehen. Die Schraubenfeder 5 ! würde sich demnach auf der komischen '■ Fläche 9 aufwärts bewegen, wenn dies durch die Scheibe 10 nicht verhindert würde. Beim Einschrauben der Lampe legt sich die Schraubenfeder 5 gegen die Kontaktplatte 6 und bewegt sich infolge des auf dieselbe wirkenden Druckes auf dem Kegel 9 etwas nach ' unten, beim Ausschrauben der Lampe bewegt j

sich die Feder 5 wieder in die ursprüngliche J

Lage zurück. ·

Der zum Tragen der Schraubenfeder 5

dienende Ansatz 15 kann, gewünschtenfalls ! aus Isoliermaterial hergestellt oder mit einer j Umhüllung aus Isoliermaterial versehen werden. In diesem Falle erfolgt die Stromfüh- ; rung zwischen den Kontaktplatten 6 und¹ 3 ; ausschließlich über die Schraubenfeder 5. Eine solche Ausführungsform ist in Abb. 6 veranschaulicht. Hier ist auf den aus leitendem Material hergestellten Ansatz 15 eine _; Kappe 17 aus Isoliermaterial aufgesetzt, die , mit einer Nut für die Schraubenfeder S ver- ' sehen ist. Auf diese Weise verbleibt zwischen den Kontaktplatten 6 und 3 nach Ent- ; fernen der Schraubenfeder 5 ein großer-, freier Raum, wodurch die Gefährlichkeit des Lichtbogens auch bei großen Stromstärken in gesteigertem Maße vermindert wind

Die Schraubenfeder S kann aus Stahl her- '. gestellt werden. Gemäß den durchgeführten ' Versuchen ist es jedoch vorteilhaft, dieselbe '' aus einem federnden Material herzustellen, das einen geringeren spezifischen elektrischen Widerstand hat, wie z. B. Bronze. Auf diese Weise wird nämlich erreicht, daß die Feder auch bei Lampen mit sehr verschiedenen Leistungen in derselben Ausführung hergestellt werden kann, ohne daß die Windungen der Feder in glühenden Zustand kommen und enthärtet würden bei der Steigerung der elektrischen Belastung, die beim Ausschrauben der Lampe infolge der allmählichen Ausschaltung der parallel geschalteten Windungen auftritt. Die Enthärtung der Schraubenfeder 5 ist mit der Gefahr verbunden, daß die Auslösung der dynamischen Wirkung nicht genügend rasch erfolgt.

An Stelle einer ringförmigen Schraubenfeder kann auch eine geradegespannte Schraubenfeder oder auch eine Plattenfeder verwendet werden.

Bei der in Abb. 7 im Querschnitt und in Abb. 8 in Draufsicht veranschaulichten Ausführungsform erhält die Feder 14 die nötige Spannung in der Weise, daß die beiden Enden der Feder 14 unter Anziehen mit einem leitenden Draht oder Band 12 verbunden werden. Beim Einschrauben der Lampe kommt der gespannte Draht 12 unter weiterem Spannen der Feder 14 in die Nut 11 des Ansatzes 13 zu liegen, wobei die Platte 6 und Ansatz 13 miteinander in Berührung¹ kommen. Beim Ausschrauben der Lampe verläßt der Draht 12 die Nut 11, wobei aber derselbe mit der Kontaktplktte 6 in Berührung bleibt. Der Draht 12 kommt nun infolge der Wärmewirkung des Stromes in glühendem Zustand und wird durchgebrannt, oder aber es verringert sich' die Festigkeit desselben in dem Maße, daß der Draht 12 durch die gespannte Feder 14 zerrissen und dadurch aus dem Bereich der Kontaktfläche entfernt wird.

Bei Anwendung der Erfindung bei selbsttätigen Schaltern stellt die Platte 6 den beweglichen Kontakt dar, der bei Stromunterbreefaung von dem Kontakt 3 getrennt wird. ,

Bei Gleiohstromibetrieb wird die Schaltung vorteilhaft in der Weise durchgeführt, daß das infolge der Wirkung des Lichtbogens reißende stromleitende Organ den positiven Pol bildet, wodurch das Durchbrennen desselben rascher vor sich geht und der den negativen Pol bildende Bestandteil von der Einwirkung des Lichtbogens in gesteigertem Maße verschont bleibt.

Claims (12)

1. Patent-Ansprüche:

   t. Einrichtung bei elektrischen Vorrichtungen zur Verhinderung der schädlichen Wirkung der bei Unterbrechung des Stromkreises eintretenden Funkenbildung oder des hierbei ' entstehenden Lichtbogens, dadurch gekennzeichnet, daß an

   der durch die Funken bzw. durch den ^; Lichtbogen gefährdeten Stelle ein stromleitendes, als der eine Unterbrecbungspol wirkendes Organ (5) angeordnet ist, das unter Wirkung- vorher aufgespeicherter Energie steht, die durch den beim Unterbrechen des Stromkreises am erwähnten '· stromleitendeni Organ gegebenenfalls auftretenden Lichtbogen oder durch Wärme- ! wirkung infolge elektrischer Überlastung dieses stromleitenden Organs ausgelöst wird, wonach das erwähnte stromleitende Organ zufolge der auf diese Weise ausgelösten dynamischen Wirkung seinen Ort unter vollständiger Unterbrechung ■ des Stromkreises verläßt.
2. 2. Ausführungefarm der Einrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das als der eine Unterbrechungsa° pol wirkende Organ aus einer gespannten Feder oder aus einem mittels Feder gespannten Leiter besteht, der bei Unterbrechung des Stromkreises durch die Wirkung des Lichtbogens' oder durch die Wärmewirkung des Stromes zufolge elektrischer Überlastung in einem oder mehreren Punkten durchgebrannt wird und infolgedessen, seinen ursprünglichen Ort rasch verläßt.
3. 3⁽⁾ 3. Au'sführungsform der Einrichtung

   gemäß den Ansprüchen 1 und 2, besonders für elektrische Glühlampen, dadurch gekennzeichnet, daß das erwähnte stromleitende Organ als Schraubenfeder ausgebildet ist, die in Form eines Ringes in gespanntem Zustand' an der einen Kontaktfläche der durch' den Lichtbogen oder durch die Funken gefährdeten Stelle angeordnet ist und an den Kanten ihrer Windungen mit der zweiten Kontaktfläche der gefährdeten Stelle in Berührung kommt.
4. 4. Ausführunigsform der Einrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennizeichnet, d'aß zum Halten der stromleitenden Schraubenfeder ein· Ansatz (15) angeordnet ist, der zwecks Sicherung der Lage der Schraubenfeder mit einer Nut versehen ist.
5. S- Ausführungsform der Einrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut für die Schraubenfeder am Tragansatz in einer solchen Höhe angeordnet ist, daß eine Reibung des unteren Randes der Schraubenfeder beim Abspringen auf der Fläche unterhalb der Feder nicht eintreten kann bzw. dieselbe beim Reißen aus der Nut einfach herabfällt (Abb. 2).
6. 6. Ausführungsform der Einrichtung Po gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz für die stromleitende Schraubenfeder in Form einer oben offenen: Hülse bzw. in Form eines Napfes ausgebildet-ist (Abb. 4).
7. 7. Ausführungsform der Einrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die stromleitende Schraubenfeder am oberen Rand einer stumpfen Kegelfläche angeordnet ist, wobei eine weitere Abwärtsbewegung derselben durch einen Ring oder Scheibe bzw. Flansch auf der oberen Seite des stumpfen Kegel® verhindert wird (Abb. 5).
8. 8. Ausführungsform der Einrichtung gemäß den Ansprüchen 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die stromleitende Schraubenfeder auf einem Tragansatz aus Isoliermaterial oder vom Tragansatz isoliert angeordnet ist, damit nach Entfernen der stromleitenden Feder ein großer, freier Raum zwischen den Kontaktflächen verbleibt (Abb. 6).
9. 9. Ausführungsform der Einrichtung gemäß den· Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erwähnte stromleitende Organ aus einem entsprechend der Stromstärke bemessenen Draht oder Barid besteht, das zwischen oder neben den Kontaktflächen der durch den Lichtbogen oder durch die Funken gefährdeten Stelle angeordnet ist und durch eine Feder beständig gespannt gehalten wird.
10. 10. Auisführungsform der Einrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Kontaktfläche der durch den Lichtbogen oder durch die Funken gefährdeten Stelle mit einer Nut versehen ist, in die der stromleitende Draht oder das Band eintritt, wenn die Kontaktflächen miteinander in Berührung kommen.
11. 11. Ausführungsfomi der Einrichtung gemäß den Ansprüchen I bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das stromleitende Organ aus einem federnden Material hergestellt wird, dessen spezifischer elektrischer Widerstand gering ist.
12. 12. Ausführungsform der Einrichtung gemäß den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle von Gleichstrom das unter¹ der Einwirkung des Lichtbogens reißende stromleitende Organ derart in den Stromkreis geschaltet wird, daß dasselbe den positiven Pol bildet.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.