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Schaltanordnung Für das Unterbrechen von elektrischen Stromkreisen
sind Schalter bekannt, die aus einem Sicherungselement für die Abschaltung des Kurzschlußstromes
und einem dazu parallelen Hauptschalter für die Führung des Betriebsstromes bestehen.
Bei einer Abschaltung muß der Hauptschalter den Kurzschlußstrom bei einer Spannung
unterbrechen, welche dem Spannungsabfall über dem Sicherungselement entspricht.
Besitzt das Sicherungselement einen nicht zu vernachlässigenden Widerstand, so wird
die Abschaltspannung des Hauptschalters sehr groß, so daß letzterer für eine ziemliche
Abschaltleistung bemessen werden muß. Um dies zu umgehen, müßte der Widerstand des
Sicherungselementes auf einen zu vernachlässigendem Wert reduziert werden. Dies
ist nicht immer möglich, z. B. dann, wenn für die Sicherung Wasser evtl. mit einem
Zusatz, z. B. von Kochsalz, verwendet wird, welches einen verhältnismäßig großen
spezifischen Widerstand besitzt. Anderseits hat aber der Ersatz des Sicherungsschmelzdrahtes
durch Wasser große Vorteile, indem es überall erhältlich ist und die beim Ansprechen
entstehenden Dämpfe ungefährlich sind. Quecksilber dagegen besitzt einen, viel kleineren
spezifischen Widerstand, so daß dieses Material sich in bezug auf den Widerstand
für Sicherungselemente sehr gut eignen würde. Quecksilber ist aber teuer und giftig
und kann deshalb nicht in einem offenen Sicherungselement verwendet werden. Der
schädliche Einfluß der Quecksilberdämpfe an sich läßt sich dadurch vermeiden, daß
das Sicherungselement vollständig abgeschlossen wird. Bei Abschaltungen von großen
Leistungen ist es aber wegen der Explosionsgefahr nicht ohne weiteres möglich, geschlossene
Röhren für die Sicherung zu verwenden.-Es ist bereits bekannt, den Schalterkontakten
einen Widerstand parallel zu schalten, der den ihn durchfließenden Strom nach Öffnen
des Schalters allmählich vernichtet. Zu dem Zweck wird als Widerstandsmaterial eine
in einem explosionssicher geschlossenen Behälter untergebrachte chemische Lösung
verwendet, die durch den Strom zersetzt wird und die dabei ihren Widerstandswert
allmählich ändert. Das Unterbrechen des Stromkreises wird also bestimmt durch die
Zeitdauer des chemischen Zersetzungsprozesses. Eine solche Einrichtung ist aber
nicht gleichwertig mit den bekannten Sicherungen, die rein, physikalisch bei dem
eingestellten Stromwert durch Zerstörung des Schmelzleiters den Strom sofort unterbrechen.
Es ist ferner ein Schalter zum Unterbrechen von elektrischen Stromkreisen bekanntgeworden,
bei dem mehrere Sicherungselemente zu einer Sicherung oder einem Schalter parallel
geschaltet sind, die zeitlich nacheinander zum Ansprechen gebracht werden. Hierbei
ist aber in Reihe mit der Schmelzsicherung ein Widerstand oder eine Drossel geschaltet.
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Gegenstand der Erfindung ist nun eine Schaltanordnung zum Unterbrechen
von elektrischen Stromkreisen, bestehend aus einem Schalter zur Führung des Betriebsstromes
bei eingeschaltetem Stromkreis und aus mehreren
parallel zueinander
und parallel zu den Schalterkontakten angeordneten, zeitlich nacheinander ansprechenden
Sicherungselementen zur Übernahme der Abschaltleistung, bei der erfindungsgemäß
als Sicherungselemente die an, sich bekannten Flüssigkeitssicherungen verwendet
werden, die so ausgebildet und angeordnet sind, daß sie als Überbrückungswiderstände
dienen und die Abschaltung des Stromkreises derart vornehmen, daß in den abzuschaltenden
Stromkreis ein immer größer werdender Widerstand durch die Sicherungselemente eingeschaltet
wird. Die Schaltanordnung gemäß der Erfindung beseitigt alle den bekannten Einrichtungen
anhaftenden Nachteile, und die Anordnung wird einfacher und billiger sowie betriebssicher.
Außerdem dienen die Flüssigkeitssicherungen bei der Anordnung nach der Erfindung
sowohl für die Abschaltung des Stromes als auch gleichzeitig für die Überbrückung
desselben -bis zur endgültigen Abschaltung durch die letzte der parallelen
Sicherungen.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung in den. Fig.
i und 2 schematisch im Längsschnitt bzw. in Ansicht dargestellt. Zur Erleichterung
der Erläuterung der Erfindung in ihrer Wirkungsweise ist in allen Ausführungsbeispielen
angenommen, daß Wasser und Quecksilber für die parallel geschalteten Sicherungselemente
verwendet sind..
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Bei der Ausführung nach Fig. i ist das mit Quecksilber gefüllte Sicherungselement
mit i und das mit Wasser angefüllte Element mit 2 bezeichnet. Als Aufnahmebehälter
für die leitenden Flüssigkeiten dienen Isolierrohre, die in den metallischen Armaturen,4
und 5 miteinander vereinigt sind. Der Armaturteil q. ist als Auffanggefäß für die
beim Ansprechen der Sicherungen ausgestoßenen und verdampften Flüssigkeiten ausgebildet.
An den Armaturen sitzen Kontakte 8 für den Anschluß der Leitungen und zur Zuleitung
des Stromes durch die Sicherungen. Diese Kontakte sind durch die Bürste des Schalters
g überbrückt, der den Betriebsstrom führt. An derri Armaturteil 5 sitzt noch ein
Stutzen 6, der durch das Rohr 3 mit dem Auffanggefäß am Armaturteil q. verbunden
ist. Diese mit Luft angefüllte Verbindungsleitung hat den Zweck, die Bewegung des
Quecksilbers zu beschleunigen. Durch Kippen der miteinander vereinigten Sicherungen.
um den Drehpunkt 7 am Armatur-, teil q. wird die Überbrückung der Kontakte 8 durch
die Bürste g aufgehoben. Zufolge des geringeren Widerstandes des Quecksilbers gegenüber
dem Wasser wird zunächst der Strom durch die Quecksilbersicherung fließen. Das Quecksilber
wird zum Teil verdampft und in den Auffangbehälter hineingetrieben, so daß nunmehr
der Strom über die Wassersicherung fließt. Beim Zerstäuben des Wassers infolge der
Erwärmung durch den Strom wird der Strom durch das Ausstoßen des Wassers aus dem.
Sicherungsrohr in das Auffanggefäß hinein erdgültig unterbrochen.
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Auf diese Weise wird die Abschaltleistung, die der Schalter g bewältigen
muß, außerordentlich klein, und die Schalterkontakte werden sehr geschont. Das Wiedereinschalten
erfolgt durch Rückdrehen des Sicherungselementes. Um dabei zu verhindern, daß Wasser
in das Sicherungsrohr = hineindringt, ehe dieses mit Quecksilber angefüllt ist,
kann in dem Auffanggefäß eine Trennwand io mit Öffnungen 'm vorgesehen werden. Durch
diese Öffnungen wird zunächst das Quecksilber abfließen und dann erst das Wasser.
In das Rohr i hineingelangtes Wasser wird an der Ouecksüberoberfläche sich, sammeln.
Um den Zutritt von Wasser in den Rohrstutzen 6 und damit in die Luftleitung zwischen
dem Sicherungsrohr i und dem Auffanggefäß .überhaupt zu verhindern, ist der Rohrstutzen
möglichst tief angesetzt; er kann auch nach unten abgebogen werden.
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Es ist nicht notwendig, daß die Sicherungsrohre i und. 2 parallel
liegen, wie in Fig. i gezeigt. Die Rohre können auch in einem beliebigen Winkel
zueinander angeordnet sein, wodurch das Einlaufen und Auslaufen der Flüssigkeiten
in beliebiger Weise zeitlich gegeneinander verschoben werden kann. An Stelle des
gemeinsamen Auffanggefäßes für beide Sicherungsflüssigkeiten können ebensogut getrennte
Gefäße verwendet werden. Werden bei gemeinsamem Auffanggefäß für die parallel geschalteten
Sicherungselemente verschiedene Flüssigkeiten verwendet, so dürfen diese nicht mischbar
sein. Es kann ebensogut für beide Sicherungselemente die gleiche Flüssigkeit verwendet
werden.. Die Widerstände der Flüssigkeiten der parallel geschalteten Sicherungselemente
können entsprechend dem Verwendungszweck beliebig gewählt werden. Die Sicherungselemente
können in beliebiger Lage angeordnet sein und gemeinsam oder getrennt für sich betätigt
werden. Die Betätigung kann. z. B. durch Hand, Kurvenscheibe, Motorfernantrieb,
Preßluft usw. erfolgen. Die Isolierrohre der Sicherungselemente können beliebige
Form und Abmessungen erhalten und beispielsweise durch Querschnittsverminderung
der Flüssigkeit so bemessen sein, daß die Verdampfung der Flüssigkeit an beliebiger
Stelle und bei kleinen Strömen erfolgt. Auch kann die Wärmekapazität der Sicherungselemente
den verschiedenen Verhältnissen angepaßt werden, um z. B. eine gewünschte Reihenfolge
des Ansprechens derselben zu erreichen. Der Verdampfungszeitpunkt kann z. B. durch
einen den Flüssigkeitsquerschnitt verringernden Einsatt
innerhalb
des Isolierrohres, dessen Eintauchtiefe einstellbar ist, geregelt werden. Der die
Sicherung überbrückende Schalter kann beliebige Bauart besitzen, er kann z. B. ein
Luftschalter sein, gegebenenfalls mit magnetischer Blasung, oder aber ein Ölschalter,
ein Luftströmungsschalter usw. Gegebenenfalls kann auch der Hauptschalter für den
Betriebsstrom ein Quecksilberschalter bzw. die beschriebene ßuecksilbersicherung
sein, so daß ein besonderer Überbrückungsschalter für die Sicherung entbehrlich
wird. Anstatt die Auffanggefäße für die Sicherungsflüssigkeit geschlossen auszuführen,
können sie ebenfalls offen sein. Ebenso können am Auffanggefäß oder an den Armaturen
Kühlrippen o. dgl. angebracht sein, um der aufgefangenen Flüssigkeit ihre Wärme
zu entziehen.
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Die Fig.2 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit Anwendung der gleichen
Flüssigkeit für beide Sicherungen i und i'. Die Isolierrohre sind hierbei ineinander
angeordnet, wobei das Rohr i' verkürzt sein kann.
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Um einen unerwünschten Überschlag bei einem drehbaren Sicherungsrohr
zu vermeiden, kann das Sicherungselement nach der Abschaltung noch um einen kleinen
Winkel weitergedreht werden, derart, daß die Verbindungen zwischen der Stromzufuhr
und dem Sicherungselement am Ende der Bewegung aufgehoben werden.