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Installationsschalter mit Dreh- odex Druckknopfbedienung Bei allen
elektrischen Schaltern bereitet die Unterdrückung bzw. Löschung des Schaltlichtbogens
Schwierigkeiten. Bei kleinen von Hand ein- und auszuschaltenden Installationsschaltern
hat man den Lichtbogen durch Löschwände in Verbindung mit einer Momentschaltung
zu unterdrücken versucht; man ist also gezwungen, ein besonderes, im Aufbau verwickeltes
Gesperre vorzusehen. Auch bei selbsttätig ansprechenden Überstrom- oder Kurzschlußschaltern
reicht das hier stets vorgesehene Momentschaltwerk nicht aus; man wendet zur Unterdrückung
des Lichtbogens noch eine magnetische Blasung an, die aber nur bei kräftiger Ausbildung
wirksam genug ist.
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Zur weiteren Unterdrückung des Schaltlichtbogens hat man bei größeren
Schaltern vorgeschlagen, den Schaltraum zu evakuieren oder mit einem inerten Gase
zu füllen. Völlig luftleere Schalträume sind schwierig herzustellen und noch schwieriger
zu erhalten; man hat deshalb vorgeschlagen, solche Gase zur Füllung des Schaltraumes
zu verwenden, die bei gewöhnlichem Druck sieh zufolge ihrer Ionenwanderungsgeschwindigkeit
verhalten wie Druckluft, und hat als anwendbare Gase dieser Art u. a. Kohlensäureanhydrid
genannt.
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Wenn man eine ausreichende und auch nach längerem Gebrauch des Schalters
wirksame Lichtbogenunterdrückung erzielen will, kommt es nicht allein an auf die
Art des Lichtbobgen-Löschmittels, sondern auch auf die besondere Ausgestaltung des
Schaltraumes. Es ist für einen Schalter mit evakuiertem Schaltraum vorgeschlagen
worden, die Schaltkammer aus einem zylindrischen Isolierkörper mit an dessen beiden
Stirnseiten angebrachten federnden Metallwänden herzustellen. Diese Metallwände
bestehen dabei aus gewellten Membranen. Die Verbindung der Metallwände mit dem dazwischenliegenden
Isolierkörper ist derart gewählt, daß zur Aufrechterhaltung des Vakuums besondere,
nochmals entlüftete Vorkammern notwendig sind, so daß der Schalter im Aufbau vergrößert
und teuer wird. Die Abdichtung der Trennfugen zwischen der eigentlichen Schaltkammer
und den Vorkammern läßt sich auch in der Werkstatt nur bei Aufwand besonderer Vorsicht
und Übung und auch dann nur unter Anwendung erheblicher Dichtungsmittel erzielen,
die aber der Gefahr der Alterung unterliegen. DieVerwendung von stirnseitig an dem
Schaltkammerisolierkörper angebrachten Metallwänden hat überdies den Nachteil, daß
diese Metallwände entweder nur eine geringe Schaltbewegung der durch sie hindurchgeführten
Elektroden zulassen oder bei größeren Schaltwegen stark auf Biegung beansprucht
werden, so daß auch hierdurch die Gefahr des Nachlassens des Vakuums besteht.
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Die Erfindung bezieht sich auf Installationsschalter mit Dreh- oder
Druckknopfbedienung,
insbesondere also auf Installationsdreh-, Druckknopf-
oder Kipphebeischalter; ferner auch auf Installationsselbstschalter in Stöpsel-,
Element- oder Sockelform. Da die Beherrschung des Unterbrechungsfunkens nur Schwierigkeiten
bei größeren Spannungen bereitet, beschränkt sich die Erfindung auf derartige Installationsschalter
.für Spannungen über zoo V. Die Erfindung macht sich dabei die an sich bekannte
Verwendung von nach außen abgedichteten Schalträumen zunutze, wobei dieser Raum
durch elastische Wandungen hinsichtlich seines Rauminhalts veränderlich und mit
Kohlensäureanhydrid angefüllt ist. Nach der Erfindung wird für Installationsschalter
vorgeschlagen, . den Schaltraum als geschlossene, in den Schaltersockel eingebaute
Kapsel mit federnden Seitenwänden auszubilden, in deren starre Stirnseitenwand die
Unterbrechungskontakte gasdicht eingeschlossen sind. .Der Vorschlag; als Lichtbogenlöschmittel
Kohlensäureanhydrid oder ein ähnliches Gas mit geringer Ionenwanderungsgeschwindigkeit
bzw. im Vergleich zu Luft höherem Molekulargewicht zu verwenden, ist an sich nicht
neu; jedoch ist die Verwendung eines derartigen Lichtbogenlöschmittels bei Installationsschaltern
der vorstehend angegebenen Arten bisher nicht bekanntgeworden. Versuche mit Ausführungen
von Installationsschaltern nach der Erfindung haben ergeben, daß selbst Gleichstrom
mit einer vierzigfach -größeren Stromstärke als bei Abschaltung in Luft unterbrochen
werden kann. Man kann diese hervorragende Wirkung vielleicht darauf zurückführen,
daß Kohlensäureanhydrid oder ein anderes Gas der sonstigen erwähnten Art eine höhere
spezifische Wärme aufweist; also dem Lichtbogen die Wärme äußerst wirksam entzieht.
Es war auch nicht so ohne weiteres zu erwarten, daß sich die in Massenfabrikation
hergestellten Installationsschalter mit einem derartigen gasförmigen' Lichtbogenlöschmittel
versehen lassen. Wenn man jedoch nach der Erfindung den Schaltraum als geschlossene
Kapsel ausbildet und, sei- es fest, sei es lose, in den Schaltersockel einbaut,
so gelingt die Überwindung der Schwierigkeiten, weil es dann möglich ist, alle zur
Bildung der Kammer erforderlichen Teile schon werkstättenmäßig untrennbar miteinander
zu ver--' binden, so daß die Güte der Abdichtung des Schaltraumes nicht davon abhängig
ist, ob bei dem Zusammensetzen des Schalters die den Schaltraum bildenden Gehäuseteile
mit genügender Sorgfalt, also durch ausreichendes Anziehen von Verbindungsschrauben
und durch richtige Anordnung der Dichtungsmittel, gasdicht miteinander verbunden
werden. Ferner bietet die Verwendung federnder .Seitenwände der Kapsel, z. B. in
Form eines Wellrohres, den Vorteil, daß die spezifische Beanspruchung des Baustoffes
auch bei größerem Schaltweg eine geringe bleibt. Die Anwendung der Erfindung bei
Installationsschaltern ergibt außer der Erhöhung der Schaltleistung auch noch weitere
Vorteile. Man kann bei Dreh-, Kipp- oder Druckknopf-Schaltern, wie sie für Lichtleitungen
und ähnlich belastete Stromkreise in Frage kommen, sogar ohne jede Momentschaltung
auskommen. Es läßt sich ein einfacher Installationsschalter mit Drehknopfbedienüng
dadurch herstellen, daß die eine stirnseitige Kapselwandung, in welcher einer der
Unterbrechungskontakte angeordnet ist, unter der Einwirkung eines Druckstückes steht,
welches mit Spiel mit dem Drehschaltgriff gekuppelt wird. Ein derartiger Installationsschalter
besitzt also keinerlei Schaltgesperre, ist also in seinem Aufbau außerordentlich
einfach. Teile der metallenen Kapsel können mit zur Stromleitung herangezogen werden,
in welchem Falle es sich empfiehlt; die Metallteile der Kapsel in als Träger der
Unterbrechungskontakte dienende Isolierstoffteile einzubetten. Als Baustoff kommt
dabei besonders Isolierpreßstoff in Frage, in den sich die Metallteile besonders
gasdicht einpressen lassen.
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Zur Erhöhung der Schaltleistung kann es zweckmäßig sein, die Lichtbogenlöschung
durch an sich bekannte; aneinander vorbeigleitende Isolierwände zu erhöhen; es werden
dann die Unterbrechungskontakte, wie an sich bekannt, allseitig von Isolierstoff
umhüllt und nur an den kontaktgebenden Flächen freigelassen. Besonders günstige
Wirkungen lassen sich erzielen, wenn die die Unterbrechungskontakte tragenden Isolierkörper
sehr dicht aufeinandergleiten, z. B. aufeinander eingeschliffen sind.
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Die Erfindung ermöglicht es auch, Überstrom- oder Kurzschlußschalter
in einfacher Weise mit hoher Schaltleistung herzustellen. Derartige überstrom- oder
Kurzschlußschalter weisen bekanntlich zwischen dem Schaltgriff und dem beweglichen
Schaltstück ein verriegelbares Federsprungwerk auf, beispielsweise; ein Sprungwerk
mit Kniehebelgesperre, welches auf elektromechanischem, thermischem oder kombiniertem
Wege bei Überstrom bzw. Kurzschluß auslöst. Zur Erzielung der an sich bekannten
mechanischen Blasung können die Enden des Blasmagneten oder diese selbst im Innern
der Schaltkapsel angeordnet werden. Besonders zweckmäßig ist die Anwendung einer
an sich bereits bekannten Ausbildung des Blasmagneten; wobei die freien Enden der
Blasmagnetschenkel nach ihrem Austritt aus der Spulenwicklung U-förmig nach innen
umgebogen sind, so daß
sie parallel verlaufend zwischen den Magnetspulen
liegen. Bei dieser Ausbildung des Blasmagneten entfällt jegliche Streuung und daher
auch jeder Verlust an Blasenergie. Die Spulen des Blasmagneten können außerhalb
und die Enden der Magnetschenkel innerhalb der Kapsel angeordnet werden. Um in diesem
Falle die Blasmagnetschenkel vor der Einwirkung des etwa doch entstehenden Lichtbogens
zu schützen, können zwischen den Schenkeln und den Unterbrechungskontakten Isoliertrennwände
angeordnet werden, z. B. solche in Form eines Isolierrohres.
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Die Zeichnung läßt eine Reihe von Ausführungsformen erkennen. Abb.
i und 2 lassen im Schnitt, und zwar in der Ausschalt-bzw. Einschaltstellung einen
Kipphebelschalter, nach der Erfindung ausgebildet, erkennen. Abb. 3 zeigt einen
Überstromschalter; Abb. 4. bis 6 lassen besondere Ausführungsformen erkennen.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. i und 2 besitzt der Schaltersockel
i eine Ausneliinung 2, in welche die Schaltkapsel lose eingelegt ist. Die Schaltkapsel
besteht aus einem Wellrohr, welches am oberen und unteren Ende durch Isolierscheiben
d: abgedeckt ist. In der unteren Anschlußscheibe .I ist isoliert der eine Schaltkontakt
5 angeordnet, während in der oberen Scheibe d., die beweglich ist, der zweite Schaukontakt
6 eingebettet ist. In einer Schalterbrücke 7 sind, um den gleichen Drehpunkt gelagert,
ein Handgriff 8 und ein Druckstück 9 angeordnet. Die Ausführung ist derart getroffen,
daß der Handgriff 8 gegenüber dein Druckstück 9 Spiel besitzt und erst nach gewisser
Zeit nach Anlegen am Stift io das Druckstück mitnimmt. Da das Wellrohr der Kapsel
3 in sich federt, öffnen sich die Kontakte beim Umlegen des Handgriffes 8 in die
in Abb. i gezeichnete Ausschaltstellung von selbst, während in der Einschaltstellung
(Abb.2) das Wellrohr derart zusammengedrückt ist, daß die Schaltkontakte 5, 6 in
Berührung kommen. Das Innere der Kapsel 3 ist mit Kohlensäure angefüllt. Der Schalter
ist, wie bei derartigen Installationsschaltern üblich, durch eine Kappe i i abgedeckt.
Die Anordnung läßt erkennen, daß der Schalter in außerordentlich kleinen Abmessungen
gehalten werden kann; die Ausführung ist selbstverständlich nicht nur als Kipphebel-,
sondern auch als Druckknopf- oder als Drehschalter möglich.
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Abb.3 veranschaulicht schematisch die Ausbildung des Schalters als
Überstromschalter. Wiederum sind in der Kapsel 3 die Unterbrechungskontakte 5 und
6 angeordnet, wobei der eine derselben mit dem Isolierschaltstiick 12 beweglich
ist. Die Metallteile der Kapsel 3 sind in den Isolierpreßstofftei: 12 eingepreßt,
so daß auch hier das Innere der Kapsel nach außen völlig luftdicht abgeschlossen
ist. Beim Ausführungsbeispiel isi angenommen, daß das bewegliche Schaltstück 12
zusätzlich unter der Wirkung besonderer Schaltfedern 13 steht. Zwischen dem
Handgriff 8 und dem Schaltstück 12, ist ein an sich bekanntes Federsprungwerk in
Gestalt. eines Kniegelenkes 14 angeordnet, auf dessen Knickpunkt 15 ein Elektromagnet
16 sowie ein mittelbar beheizter Thermostat 17 einwirken. In üblicher Weise spricht
der Elektromagnet hauptsächlich bei Kurzschlußströmen, der Thermostat 17 bei lang
andauernden hohen Belastungen an und bringt das Kniegelenk 17 zum Durchknicken,
worauf unter Einwirkung der Federn 13 die Kontakte 5, 6 geöffnet werden.
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Abb. d. zeigt eine Ausbildungsform; die ebenso bei Handschaltern nach
Art des in Abb. i und 2 dargestellten Kipphebelschalters wie auch bei überstromschaltern
nach Art des in Abb.3 veranschaulichten anwendbar ist. Das Schaltstück 12 ist als
Schieber 18 ausgebildet, in welchem der bewegliche Kontakt 6 ällseitig von Isblierstoff
umhüllt angeordnet ist. Das untere Schaltstück d. hat Isolierstoffansätze i9, welche
Durchbrechungen zur Aufnahme der federnd angeordneten festen Kontakte 5 besitzen.
Beim öffnen der Kontakte gleiten die Isolierflächen der Teile 18 und i9 dicht aneinander
vorbei und verhindern zusätzlich das Entstehen eines Lichtbogens. Die gleiche Anordnung
ist bei einer drehenden Schaltbewegung ebenso möglich.
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Abb. 5 zeigt eine Anordnung, die insbesondere bei Überstromschaltern
zur Bewältigung hoher Leistungen zweckmäßig ist. Das obere Schaltstück 12 trägt
den beweglichen Kontakt 6, das untere Schaltstück den festen Kontakt 5. Auf dem
unteren Isolierstück q. sind die Schenkel 2o eines Blasinagneten angeordnet, die
freien Enden 21 desselben sind [J-förinig nach innen umgebogen. Zwischen den Unterbrechungskontakten
und den Magnetschenkeln sind Isoliertrennwände 22 angeordnet worden.
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Die Anordnung nach Abb. 6 unterscheidet sich von derjenigen nach Abb.5
dadurch, daß der Blasmagnet teilweise innerhalb und teilweise außerhalb der Kapsel
3 angeordnet ist. Bei dieser Anordnung liegt die Spule 23 außerhalb der Kapsel,
die Enden 2 i der Magnetschenkel innerhalb der Kapsel. Bei der Ausbildung nach Abb:6
ist angenommen, daß die Isoliertrennwände ein Rohr 24. bilden.
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Bei allen Ausführungsbeispielen ist angenommen, daß nur eine einzige
Unterbrechungsstelle vorgesehen ist. Bekanntlich lassen sich Schalter, insbesondere
in Form
von überstromschaltern mit Mehrfachunterbrechung ausbilden.
Das gleiche ist selbstverständlich auch bei Schaltern nach der Erfindung möglich,