DE607516C

DE607516C - Schalter oder Sicherung mit Lichtbogenloeschung durch Dampf

Info

Publication number: DE607516C
Application number: DES106467D
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1932-04-15
Filing date: 1932-10-01
Publication date: 1934-12-29
Also published as: GB400838A; DE608712C; DE608711C; US2082028A

Description

Es ist bekannt, den Abschaltlichtbogen eines Schalters oder einer Sicherung in einem Kanal zu ziehen, dessen Wandung aus einem bei Berührung mit dem Lichtbogen Gas abgebenden Faserstoff besteht. Die von dem Stoff abgegebenen Gase durchwirbeln und entionisieren den Lichtbogenraum, so daß der Lichtbogen erlischt, und treten dann aus dem Schalter oder der Sicherung ins Freie. Neben den Gasen wird auch eine kleine Menge Wasserdampf entwickelt, wenn der Faserstoff etwas feucht ist. Läßt man in bekannter Weise den Faserstoff in einen Wasserbehälter eintauchen, so daß er sich mit Wasser vollsaugt, so wird zur Lichtbogenlöschung nur Wasserdampf gebildet, da der Faserstoff infolge des Leidenfrostschen Phänomens nicht vom Lichtbogen angegriffen wird. Die Verwendung von Wasserdampf zur Löschung des Lichtbogens ist insofern vorteilhafter als die von Gas, da sich der Wasserdampf durch Kondensationseinrichtungen niederschlagen läßt, so daß der Dampf nicht ins Freie auszutreten braucht. Der Schalter oder die

a5 Sicherung läßt sich also geschlossen ausführen. Bei Gasen, die zur Löschung des Lichtbogens durch diesen aus einem Faserstoff entwickelt werden, ist eine Kondensation nicht möglich. Die Gase müssen also ins Freie ausströmen, um den Lichtbogenraum zu durchspülen und durch ihren Druck den Schalter oder die Sicherung nicht zu zersprengen. Der Austritt von Gasen ins Freie ist aber mit Rücksicht auf die Feuererscheinung beim Ausschalten und auf die etwaige Überbrückung von Isolierstrecken von Nachteil.

L^Tm nun bei Verwendung von Wasserdampf zum Löschen des Lichtbogens, beispielsweise dadurch, daß eine plötzliche starke Druckentlastung in dem gespannten Dampf herbeigeführt wird, einen besonderen Wasserbehälter zu sparen, in dessen Wasser der den Lichtbogenkanal bildende Faserstoff eintaucht, und dadurch den Schalter oder die Sicherung sowohl gegenüber der bekannten Schalteinrichtung wesentlich zu vereinfachen, als auch in jeder Lage anordnen zu können, wird nach der Erfindung Borsäure, Ammonium-Alaun oder ein ähnlicher fester Stoff mit chemisch gebundenem Wasser verwendet, um einen Körper mit einem Kanal herzustellen, in dem der Lichtbogen gezogen wird. Die genannten Stoffe geben unter der Einwirkung des* Lichtbogens Wasser zur Dampfbildung ab. Erfahrungsgemäß brennt der Lichtbogen jedesmal nur eine dünne Schicht ab, die eine ausreichende Menge Wasser enthält, um. den- für

die Lichtbogenlöschung erforderlichen Dampf zu liefern. Infolgedessen bleibt der Stoff für eine große Anzahl von Abschaltungen verwendungsfähig und braucht nicht jedesmal erneuert zu werden. Der aus Borsäure, Ammonium-Alaun oder einem ähnlichen Stoff, bestehende Körper wird in besonders zweckmäßiger Weise dadurch gebildet, daß der Stoff in Scheiben gepreßt wird, die mit einer ίο mittleren Bohrung versehen sind und in einem Isolierrohr aufeinandergeschichtet werden. Es läßt sich dann das Auswechseln des Stoffes in einfacher Weise vornehmen.

Unter den festen Stoffen, die nach der Erfindung in einem Schalter oder einer Sicherung angewendet werden, ist Borsäure am geeignetsten. Borsäure (H₃BO₃), die unter der Einwirkung des Lichtbogens in Wasser und Boroxyd (B₂O₃) zerfällt, ist ein guter Isolator und behält ihre gute Isolierfähigkeit auch bei hoher Temperatur und in geschmolzenem Zustand. Ferner ist Borsäure nicht hygroskopisch, so daß sie aus der Luft keine Feuchtigkeit aufnimmt und dadurch ihre Isolierfähigkeit verliert. Die Isolierfähigkeit ist aber z. B. bei einer Sicherung" von Bedeutung, da eine leitende Verbindung zwischen den Kappen der Sicherung bei durchgebranntem Schmelzleiter nicht bestehen darf. Die Isolierfähigkeit von Ammonium-Alaun ist nicht so gut wie die der Borsäure. Ammonium-Alaun schmilzt schon bei 89⁰ C und wird dann ein guter Leiter. Um nun auch Ammonium-Alaun [AL₂ (N H₄) (S O₄)₂ 24 H₂ O], das besonders viel Kristallwasser enthält und deshalb zur Dampfbildung besonders gut geeignet ist, in Schaltern und Sicherungen verwenden zu können, werden erfindungsgemäß zwischen den aus Ammonium-Alaun hergestellten Scheiben, die in einem Isolierrohr angeordnet werden, Isolierzwischenräume vorgesehen. Auf diese Weise wird die Trennstrecke in einer Sicherung oder in einem Schalter durchschlagsfest gemacht. Sieht man auch zwischen den aus Borsäure bestehenden Scheiben Isolierzwischenräume vor, so lassen - sich die Schalter und Sicherungen für besonders hohe Spannungen verwenden.

Um den Dampf niederzuschlagen, wird der Schalter oder die Sicherung nach der Erfindung mit einem Kondensator versehen. Bei Anordnung der beispielsweise aus Ammonium-Alaun bestehenden Scheiben mit Isolierzwischenräumen wird erfindungsgemäß in besonders zweckmäßiger Weise der Kondensator unterteilt und die einzelnen Kondensatorteile in den Isolierzwischenräumen zwischen den Scheiben angeordnet. Die Kondensatoren bestehen dann aus mehreren parallelen Metallscheiben, die durch Isolierringe in Abstand gehalten werden.

In den Fig. 1 bis 5 sind Ausführungsbeispiele nach der Erfindung dargestellt, und zwar beziehen sich die Fig. 1 bis 4 auf nach der Erfindung· ausgebildete Sicherungen, wäh- 6g rend es sich bei Fig. 5 um einen Schalter nach der Erfindung handelt.

Nach Fig. 1 besteht die Sicherung aus einem aus Isolierstoff bestehenden Rohr 10, auf das oben eine Metallkappe 11 und unten ein Rohrstück 12 aus Metall aufgeschraubt sind. Auf das Rohrstück 12 ist eine Metallkappe 13 aufgeschraubt. 14 ist der Schmelzleiter der Sicherung, der durch die Öffnung 15 der Kappe 11 hindurchgeführt ist. Das untere Ende des Schmelzleiters 14 ist mit einem Ring 17 verbunden, der auf einer Gleitbahn 18 angeordnet ist. Die Gleitbahn 18 sitzt an einer Scheibe 19, die zwischen dem Rohrstück 12 und der Kappe 13 eingespannt ist. 20 sind aufeinandergeschichtete Scheiben, die z. B. aus Borsäure oder Ammonium-Alaun bestehen. Die aus den Scheiben 20 gebildete und im Isolierrohr 10 untergebrachte Säule ruht auf dem Teller 21 und wird mittels einer Feder 22, die zwischen dem Ring 17 und dem Teller 21 angeordnet ist und durch den Schmelzleiter 14 gespannt gehalten wird, gegen die obere Kappe ϊ ι gedruckt. Die aufeinandergeschichteten Scheiben 20 bilden mit ihren mittleren öffnungen 23, die der rechteckigen Form des Schmelzleiters angepaßt sind, einen Kanal, in dem sich der Schmelzleiter 14 befindet. Oben auf der Kappe 11 ist ein Kondensator 24 aufgeschraubt, der eine große Anzahl Kühlrohre 25 besitzt. In Fig. 2 ist ein Schnitt durch den Kondensator nach der Schnittlinie A-B in Fig. 1 dargestellt.

Schmilzt bei Überstrom der Schmelzleiter an der geschwächten Stelle 26 durch, dann wird der Ring 17 mit dem unteren Ende des Schmelzleiters durch die sich entspannende Feder 22 auf der Gleitbahn 18 nach unten geschoben und ein Lichtbogen in dem durch die Scheiben 20 gebildeten Kanal gezogen. Unter Einwirkung des Lichtbogens wird aus den Scheiben 20 das chemisch gebundene Wasser ausgeschieden und verdampft. Der Dampf durchströmt und entionisiert den Lichtbogenraum, wobei der Lichtbogen gelöscht wird. Der Dampf gelangt durch die Öffnung 15 der Kappe 11 in den Kondensator 24 und wird dort niedergeschlagen.

Bei der in Fig. 3 im Längsschnitt und in Fig. 4 im Querschnitt dargestellten Sieherung ist 10 wieder ein Rohr aus Isolierstoff, und 13 die Metallkappen, die auf die Enden des Rohres aufgeschraubt sind. 14 ist der Schmelzleiter, der in den Kappen 11 und festgelötet oder festgeschweißt ist. Zwisehen den in dem Rohr 10 vorhandenen Scheiben aus Ammonium-Alaun, Borsäure oder

einem ähnlichen Stoff, die mit einer engen Bohrung 27 den Schmelzleiter 14 umgeben, sind Kondensatoren angeordnet. Die Kondensatoren bestehen aus Metallplatten 28, die durch Isolierringe 29 in Abstand voneinander gehalten werden. Die Kondensatoren bilden gleichzeitig Isolierzwischenräume zwischen den Scheiben 20 und verhindern einen Überschlag in der Sicherung nach Durchschmelzen des Schmelzleiters 14, wenn die aus Ammonium-Alaun bestehenden Scheiben 20 infolge der Erwärmung durch den Lichtbogen leitend geworden sind.

Der in Fig. 5 dargestellte Schalter besitzt wie die Sicherungen nach den Fig. 1 bis 4 ein Isolierrohr io, in dem Scheiben 20 aus Borsäure, Ammonium-Alaun o. dgl. aufeinandergeschichtet sind. 11 ist die das Rohr nach oben hin abschließende Metallkappe. 30 und 31 sind federnde Teile des festen Schaltstükkes, in das das als Schaltstift 32 ausgebildete bewegliche Schaltstück eingeschoben wird. Das feste Schaltstück ist mit der Kappe 11 elektrisch verbunden. Der Schaltstift 32 steht mit der das andere, nicht gezeichnete Ende des Rohres abschließenden Metallkappe in leitender Verbindung. Der Antrieb des Schaltstiftes 32, der etwa nach Fig. 1 durch eine gespannte Feder erfolgen kann oder sonst in bekannter Weise ausgebildet ist, ist ebenfalls nicht dargestellt. Auf der Kappen ist wie bei der Sicherung nach Fig. 1 ein Kondensator 24 aufgesetzt. Beim Ausschalten wird der Schaltstift 32 aus dem festen Schaltstück herausgezogen. Dabei ,entsteht ein Lichtbogen, der in den durch die Bohrungen der Scheiben 20 gebildeten Kanal hineingezogen wird. Der Kanal ist in diesem Fall der zylindrischen Form des Schaltstiftes entsprechend zylindrisch und dem Schaltstift eng angepaßt. Unter der Einwirkung des Lichtbogens wird das chemisch gebundene Wasser aus den Scheiben 20 ausgeschieden. Der aus dem Wasser durch den Lichtbogen gebildete Dampf entionisiert den Lichtbogenraum, so daß der Lichtbogen erlischt. Der Niederschlag des Dampfes erfolgt im Kondensator 24.

Claims

Patentansprüche:

1. Schalter oder Sicherung mit Lichtbogenlöschung durch Dampf, der durch den Lichtbogen aus Wasser entwickelt wird, das aus einem festen Stoff unter der Einwirkung des Lichtbogens ausgeschieden wird, gekennzeichnet durch die Verwendung von Borsäure, Ammonium-Alaun oder einem ähnlichen festen Stoff, in dem Wasser chemisch gebunden ist.

2. Schalter oder Sicherung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus dem festen Stoff gebildeter, mit einem Lichtbogenkanal versehener Körper aus einzelnen aufeinanderliegenden Scheiben besteht, die in einem Isolierrohr angeordnet sind.

3. Schalter oder Sicherung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sie bei geschlossener Ausführung mit einem Kondensator für den Dampf versehen sind, der aus dem im festen Stoff chemisch gebundenen und unter der Einwirkung des Lichtbogens frei werdenden Wasser gebildet wird.

4. Schalter oder Sicherung nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Scheiben Isolierzwischenräume angeordnet sind.

5. Schalter oder Sicherung nach-Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Scheiben Kondensatoren angeordnet sind.

6. Schalter oder Sicherung nach Anspruch i, 4, 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoren gleichzeitig Isolierzwischenräume dadurch bilden, daß sie aus mehreren parallelen Metallscheiben bestehen, die durch Isolierringe in Abstand gehalten werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen