DE672505C - Einrichtung zum Loeschen von Lichtboegen - Google Patents

Description

Durch das Hauptpatent 576 932 ist eine Einrichtung zum Löschen von Lichtbögen mittels quer zum Lichtbogen stehender leitender Platten bekanntgeworden, durch die der Lichtbogen in Teillichtbögen aufgespalten wird und bei der die Teillichtbögen auf den Plattenoberflächen durch eine Blaskraft in eine schnelle Bewegung versetzt werden. Die Platten sind so ausgebildet, daß die Teillichtbogen auf den Plattenoberflächen in einer endlosen, in sich geschlossenen Bahn bewegt werden. Infolge der großen Geschwindigkeit, mit der die Lichtbögen zwischen den Oberflächen der Platten umlaufen, können die Lichtbogenfußpunkte die Platten nicht bis zum Schmelzen erhitzen und auch nicht angreifen. Die Lichtbögen bestehen hierbei in Form von Lichtbögen mit sogenannter kalter, d. h. thermisch nicht aktiver Kathode. Es werden daher keine Metalldämpfe entwickelt, die die Entionisierung beeinträchtigen könnten, und der Lichtbogen kommt sehr rasch zum Erlöschen.

Bei der im Hauptpatent als Ausführungsbeispiel gezeigten Lichtbogenlöscheinrichtung sind die Platten, zwischen denen die Lichtbögen aus kreisförmigen Bahnen umlaufen, als ebene Scheiben ausgebildet. Weitere besonders vorteilhafte Ausführungsmöglichkeiten lassen sich unter Verwendung von Plattenanordnungen, die durch metallene Hohlzylinder gebildet werden, schaffen, indem erfindungsgemäß zwei gleichachsig nebeneinander angeordnete, voneinander durch

Isoliermittel getrennte Gruppen konzentrisch ineinandergesteckter Hohlzylinder verwendet werden, zwischen welche Teile ein und desselben Lichtbogens in entgegengesetztem' Drehsinne umlaufen. ' \

Die neue Anordnung hat den Vorzug, daß das Blasfeld eines Elektromagneten, der in der Achse der Lichtbogenlöscheinrichtung untergebracht werden kann, besonders gut ίο ausgenutzt wird, da sich ein Streufeld nahezu vollständig vermeiden läßt. Der Werkstoff für die Metallteile, auf denen die Lichtbogenfußpunkte entlang laufen, ist als Elektrodenfläche besonders günstig 'und sparsam ausnutzbar. Die Anordnung nach der Erfindung gestattet sonach bei gegebenem Abschaltvermögen gegenüber den im Hauptpatent angegebenen Ausführungsformen auch besonders kleine Gesamtabmessungen eines Schalters. Zur näheren Erläuterung der Erfindung dienen die in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele. Abb. 1 zeigt in Seitenansicht und teilweise im Schnitt einen Hebelschalter mit einer Lichtbogenlöscheinrichtung nach der Erfindung. Abb. 2 zeigt die Lichtbogenlöscheinrichtung für sich in der Schnittebene II-II der Abb. 1 gesehen. In den Abb. 3 bis 6 sind zur Veranschaulichung des Aufbaus der Lichtbogenlöscheinrichtung Einzelteile derselben dargestellt. In Abb. 7 ist der Stromverlauf in der gesamten Schalteinrichtung veranschaulicht. Abb. 8 zeigt eine weitere, besonders für höhere Spannungen geeignete Ausführungsmöglichkeit einer Lichtbogenlöscheinrichtung gemäß der Erfindung. Der in Abb. 1 dargestellte Schalter ist auf einer Grundplatte 1 aufgebaut. Auf dieser sind die Hauptkontakte 2, 3 angeordnet, die durch ein lamelliertes Hauptschaltstück 4 überbrückt werden. Dieses wird von einem Schalterarm 5, der in dem Lagerbock 6 drehbar gelagert ist und unter der Einwirkung einer die Ausschaltbewegung unterstützenden Feder steht, getragen. Die Betätigung erfolgt mittels eines Handhebels 7 über einen Lenker 8. Die Teile 7 und 8 bilden miteinander ein Kniegelenk, durch welches die Feder im Einschaltzustand gespannt gehalten wird.

Der Schalterarm 5 trägt weiterhin einen an einem federnden Kontaktträger 9 befestigten Hilfskontakt 10, der mit einem ortsfesten Hilfskontakt 11 zusammenarbeitet, welcher mit dem Hauptkontakt 2 elektrisch verbunden ist. Zweck der Hilfskontakte 10, 11 ist es, während der Öffnungsbewegung der Schaltstücke 4 die Stromführung kurzzeitig zu übernehmen.

Während der Öffnungsbewegung wird der

Strom auf die Abreißkontakte 13, 14 übertragen. Der bewegliche Kontakt 13 ist an einem von dem Hauptschalterarm 5 getragenen federnden Kontaktträger 12 befestigt. Der ortsfeste Lichtbogenkontakt 14 besteht aus einem Stück mit der noch zu beschreibenden Lichtbogenlöscheinrichtung.

Die Lichtbogenlöscheinrichtung als Ganzes ist mit 15 bezeichnet. Sie enthält in ihrem Innern, wie in Abb. 2 besonders deutlich zu sehen ist, eine zwischen den Isolierrohren 20 und 22 angeordnete Magnetisierungsspule 21. Um das Isolierrohr 22 herum liegt ein metallener stromleitender Hohlzylinder 23, der etwas kürzer ist als das Isolierrohr 22 und einen Bestandteil der eigentlichen Lichtbogenlöscheinrichtung bildet. Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht die Lichtbogenlöseheinrichtung aus zwei gleichachsigen, nebeneinander angeordneten und voneinander durch Isoliermittel getrennten Gruppen 24, 25 konzentrisch ineinandergesteckter Hohlzylinder. Die Gruppe 24 besteht aus den gegeneinander zentrierten Hohlzylindern 26, 27, 28, 29, die Gruppe2S aus den Hohlzylindern 30,31,32,33. Die benachbarten inneren Kanten der Hohlzylinder der beiden Gruppen, die sich gegenseitig zu einem geschlossenen walzenförmigen Bauteil ergänzen, besitzen eine schraubenlinienförmige Gestalt, wie in Abb. 4 besonders deutlich zu erkennen ist. Die Schraubenlinienränder 34 der einzelnen Teile endigen in entgegengesetzten Richtungen und sind so angeordnet, daß sie sich einander gegenüberstehen, wie Abb. 3 zeigt. Beide Grupen 24, 25 von Hohlzylindern sind durch eine wendeiförmige Isolierwandung 37 voneinander getrennt, die zweckmäßig aus zwei Stücken von Fiber o. dgl. besteht, die mit einer gebrochenen Trennfuge 38 (Abb. 4) zusammengesetzt sind. Die Schraubenlinienförmigen Kontakte 34 der Hohlzylinder la- i°° gern in Vertiefungen 39 der wendeiförmigen Isolierwand 37. Die Vorsprünge 35 der metallenen Hohlzylinder 26 bis 33 sind durch einen Einschnitt 36 von dem übrigen Teil des Hohlzylinders getrennt. Diese Einschnitte dienen zur Aufnahme der Enden 40, 41 der Isolierwandungen. ,

Wie die Abb. 1 und 3 erkennen lassen, sind die Vorsprünge 35 beider Gruppen 24, 25 von Hohlzylindern der Länge nach abgestuft, und iw zwar sind die Vorsprünge der innersten Hohlzylinder länger als die der äußersten Hohlzylinder, so daß eine von der Seite her gesehen im wesentlichen V-förmige Einlauföffnung für den Lichtbogen gebildet wird. Die vordersten Kanten der Vorsprürige sind außerdem zweckmäßig mit V-förmigen Einschnitten 43, die vorzugsweise in der Mitte der Vorderkante eines jeden Vorsprunges liegen, versehen, so daß eine Einlaufmündung, in welche der zu löschende Lichtbogen hineingetrieben wird, gebildet wird.

Die äußeren Kanten der Hohlzylinder 26 bis 33 werden zweckmäßig mit einer Isolierstoffeinfassung 45 umkleidet und in Zentriermitteln in Gestalt von Endplatten 46 gelagert. Diese in Abb. 5 und 6 besonders dargestellten Endplatten besitzen sternförmige Öffnungen 47, deren innerer kreisförmiger Teil ungefähr dem Durchmesser des Hohlzylinders 23 entspricht. Nach innen vorspringende Teile 48 der Endplatten mit Vertiefungen 49 dienen zum Halten der metallenen Hohlzylinder.

Die Öffnungen 47 zwischen den Halteteilen 48 gestatten das Entweichen der Löschgase ins Freie, so daß die Teillichtbögen ungehindert zwischen den metallenen Hohlzylindern umlaufen können und sich ein die Löschwirkung hemmender Gegendruck nicht bilden kann.

Im Innern des Isolierrohres 20 ist der Kern 51 des Blasmagneten gelagert. Er. ist etwas kürzer als das Rohr 20. An seinen beiden äußeren Enden sind Polstücke 52 befestigt. Diese besitzen zur Zentrierung dienende Erhebungen 53 vom gleichen Durchmesser wie der Kern 51, die sich etwas in das Isolierrohr 20 hinein erstrecken und mit dem Kern mit Hilfe von Schrauben 54 zusammengehalten werden. Zwischen die Endplatten 46 und die Polstücke 52 ist eine Isolierscheibe 55 gelegt, so daß die Kanten der metallenen Hohlzylinder 26 bis 33 gegen die Polstücke isoliert sind. Die Spule 21 und der metallische Hohlzylinder 23 sind zwischen den Polstücken 52 durch ringförmige Ab,-standstücke 56 und 57 aus Isolierstoff zentriert. Die einzelnen Bestandteile der Lichtbogenlöscheinrichtung werden also mit dem Magnetkern 51 durch die Polstücke 52 zu einer geschlossenen baulichen Einheit zusammengefaßt.

Aus dem in Abb. 7 angegebenen Schaltschema ist zu ersehen, daß die Magnetspule . 21 zur Erzeugung des Blasfeldes auf der einen Seite durch einen Leiter 60 mit dem äußeren Hohlzylinder 29 verbunden ist. Ihr anderes Ende ist durch die Leiter 61, 62 mit dem Hauptkontaktstück 2 verbunden. Der ortsfeste Lichtbogenkontakt 14 ist, wie bereits erwähnt, an den Hohlzylinder 29 angeschlossen, so daß jeglicher Strom zwischen den Lichtbogenkontakten 13, 14 auch durch das Hohlzylinderteil 29, Leiter 60, die Spule 21 und die Leiter 61,62 nach dem Hauptkontakt stück 2 hindurchfließen muß. Durch die Spule 21 wird der Elektromagnet 51 erregt, so daß sich zwischen den Polstücken 52 ein Magnetfeld ausbildet, das im wesentlichen parallel zur Achse der.Hohlzylinder verläuft, wie durch Pfeile 59 in den Abb. 2 bis 7 angedeutet ist. Durch dieses Magnetfeld wird bei der Trennung der Lichtbogenkontakte der Lichtbogen in die V-förmige Einlauföffnung der Lichtbogenlöscheinrichtung hineingetrieben.

Die Einrichtung wirkt folgendermaßen: " Beim Öffnen der Hauptkontaktbrücke 4 mittels des Handhebels 7 verläuft der Strom zunächst über die Hilfskontakte 10, 11 und danach über die Lichtbogenkontakte 13, 14. Nach Trennung der Hilfskontakte io, 11 fließt der Strom von dem Hauptkontaktstück 2 über den Leiteroi, 62, die Spule21, den Leiter 60, den Hohlzylinder 29, die Lichtbogenkontakte 14, 13, den Schalterarm 12 und den beweglichen Leiter 16 zum Kontaktstück 3.

Es bildet sich also ein starkes Magnetfeld aus, ■ und der Lichtbogen wird in die V-förmige Öffnung 18, die durch die Vorsprünge 35 der metallenen Hohlzylinder gebildet wird, hineingetrieben, sobald sich die Lichtbogenkontakte 13, 14 voneinander trennen.

Infolge der Längung des Lichtbogens bei der Aufwärtsbewegung des Kontaktes 13 wird der Lichtbogen in seinem mittleren Teil nacheinander mit den Metallzylindern 28, 27, 26, 23, 30, 31, 32, 33 in Berührung gebracht. Sobald der Kontakt 13 seine geöffnete Stellung erreicht hat, ist der Lichtbogen durch die hohlzylindrischen Teile in eine größere Anzahl in Reihe geschalteter Teillichtbögen aufgespalten. Der äußerste Hohlzylinder 33 steht durch den Leiter 63 mit dem Hauptkontaktstück· 3 in Verbindung.

Bei diesem Ausführungsbeispiel hat der Strom in dem Teil des Lichtbogens, der in die Einschnitte der Hohlzylinder zwischen dem Kontakt 14 und dem innersten Hohlzylinder 23 verläuft, bezüglich des Magnetfeldes zwischen den Polstücken 52 die entgegengesetzte Richtung wie der Strom des Lichtbogens zwischen dem Hohlzylinder 23 und dem äußersten Zylinder 33. Da nun das Magnetfeld immer eine Bewegung des Lichtbogens im rechten Winkel zum Stromfluß verursacht, wird der Teil des Lichtbogens zwischen dem Kontakt 14 und dem Zylinder 23 nach abwärts bewegt und läuft zwischen den Hohlzylindern 26, 27 und 28, in der Zeichenebene von Abb. 1 gesehen, im Uhrzeigersinn um. Die Teillichtbögen zwischen diesen Hohlzylindern werden durch die isolierenden Einfassungen 45 der entsprechenden Metallzylinder geführt und bewegen sich daher zunächst auf einer schraubenlinienförmigen Bahn, die schließlich in eine geschlossene, kreisförmige übergehen kann. Die Teillichtbögen zwischen dem Hohlzylinder 23 und dem Hohlzylinder 33 werden nach aufwärts bewegt und laufen zwischen den Hohlzylindern 23, 30, 31, 32, 33 in entgegengesetztem Drehsinn um, ge-

führt einerseits durch die Isolierwandung 37 und andererseits durch die isolierenden Einfassungen 45 und der äußeren Kanten dieser Hohlzylinder. Der Umlauf der Teillichtbögen in beiden Hohlzylindergruppen erfolgt gleichzeitig in entgegengesetzten Richtungen, bis der Lichtbogen erlischt.

Zum Schutz der Endkanten 40, 41 der Isoliertrennwandungen 37 gegen die Wirkungen des Lichtbogens zwischen den Kontakten 13, 14 werden zweckmäßig in den Trennwandungen Einlagen 61 aus schwer schmelzbarem Stoff vorgesehen.

Dieses Ausführungsbeispiel zeigt deutlich, daß sich durch die Ausbildung der Lichtbogenlöscheinrichtung als System konzentrisch ineinandergesteckter Hohlzylinder eine besonders kleine Bauform, erreichen läßt.

Abb. 8 zeigt eine Ausführungsform der Lichtbogenlöscheinrichtung, bei welcher mehrere walzenförmige Bauelemente, bestehend aus je zwei Gruppen ineinandergesteckter metallener Hohlzylinder zum Umlauf von Teilen des zu löschenden Lichtbogens, mit parallelen Achsen übereinander angeordnet sind. Diese Ausführungsform ist besonders zur Unterbrechung von Stromkreisen mit höheren Spannungen geeignet. Durch sie läßt sich die Menge des benötigten leitenden Werkstoffes, im Verhältnis zur Erhöhung des Abschaltvermögens betrachtet, noch weiter herabsetzen.

Hier sind drei Lichtbogenlöscheinrichtungen 70, 71, "/'2 vorhanden, die im wesentlichen der vorstehend beschriebenen Einrichtung 1S entsprechen und die zwischen zwei Polstücken 73 angeordnet sind. Der Kern des Blasmagneten 74 ist hier außerhalb der Hohlzylinder angeordnet. Er trägt die Erregerwindung· 75. Der äußerste Hohlzylinder 76 des Bestandteils 70 der Einrichtung steht in leitender Verbindung mit dem ortsfesten Lichtbogenkontakt ¹JJ. Der bewegliche Lichtbogenkontakt 78, der getragen wird durch den Kontaktträger 79, entspricht dem Kontakt 13 und dem Arm 12 des oben beschriebenen Schalters. Die Einrichtungen 70, 71, 72 sind dadurch in Reihe geschaltet, daß die Hohlzylinder 81, 82 sowie die Hohlzylinder 84, 85 miteinander verbunden sind.

Der Lichtbogen wird zwischen den Kontakten 77, 78 gezogen und durch das Magnetfeld gegen die mit Einschnitten versehenen vorspringenden Kanten der Hohlzylinder der drei Einheiten 70, 71, 72 getrieben. Er kommt nacheinander in Berührung mit der Einrichtung 70, ähnlich wie oben beschrieben, und danach mit den Zylindern der Einheiten 71, J2. Hierdurch wird der Lichtbogen in eine besonders große Zahl in Reihe geschalteter Teile aufgespalten. Unter dem weiteren Einfluß des Magnetfeldes zwischen den Polstücken 73 laufen die Liehtbogenteile zwischen den Kontakten 77 und Hohlzylinder 80, den Hohlzylindern 82, 83 und 85, 86 im Uhrzeigersinn (in der Zeichenebene der Abb. 8 gesehen) um, während die übrigbleibenden Teile des Lichtbogens im entgegengesetzten Drehsinn umlaufen, bis der Lichtbogen erlischt.

Das eine Ende der Spule 75 ist durch den Leiter 88 mit dem Zylinder 76, das andere Ende durch den Leiter 89 mit dem Hauptschalter 90 verbunden. Die Spule 75 ist also mit dem Lichtbogenstrom in Reihe geschaltet. Zur Aufrechterhaltung des Stromes in der Spule nach dem Übergang des Lichtbogens auf den oberen Hohlzylinder 87 ist dieser durch einen Leiter 92 mit dem anderen Hauptschaltstück 91 verbunden. Die Wirkungsweise der Löschung des Lichtbogens in jedem der in Reihe geschalteten Teile 70, 71, 72 ist im wesentlichen die gleiche wie die bei der Einrichtung 15 des vorher beschriebenen Ausführungsbeispieles, jedoch ermöglicht die Verteilung des Lichtbogens auf mehrere derartige Einrichtungen die Unterbrechung von Stromkreisen höherer Spannung bei verhältnismäßig geringem Bedarf an Raum und Plattenwerkstoff.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Einrichtung zum Löschen von Lichtbogen mittels quer zum Lichtbogen stehender leitender Platten, durch die der Lichtbogen in Teillichtbögen aufgespalten wird, von solcher Ausbildung, daß die Teillichtbögen auf den Oberflächen der Platten, die durchs metallene Hohlzylinder gebildet werden, von einer Blaskraft bewegt werden, nach Patent 576 932, gekennzeichnet durch zwei gleichachsig nebeneinander angeordnete, voneinander durch Isoliermittel (37) getrennte Gruppen (24, 25) konzentrisch ineinandergesteckter Hohlzylinder, zwischen welchen Teile ein und desselben Lichtbogens in entgegengesetztem Drehsinn umlaufen.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Lichtbogen unterteilenden Hohlzylinder Ansätze (35), die zweckmäßig unter sich V-förmig (18) der Länge nach abgestuft und in an sich bekannter Weise mit V-förmigen Einschnitten (43) versehen sind, besitzen, welche das Einlaufen des Lichtbogens erleichtern.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gruppen (24, 25) ineinandergesteckter Hohlzylinder sich gegenseitig zu einem geschlossenen, walzenförmigen Bauteil er-

   ganzen und daß sich ihre das Einlaufen des Lichtbogens erleichternden Ansätze (35) so gegenüberstehen, daß eine Einlauföffnung für den Lichtbogen gebildet wird.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teillichtbögen, die in jedem Augenblick zwischen den Zylindern eine im wesentlichen radial zur Mittelachse der Hohlzylinder gerichtete Stellung einnehmen, auf schraubenlinienähnlichen Bahnen umlaufen.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4,

   dadurch gekennzeichnet, daß der Blaselektromagnet konzentrisch als Kern in dem innersten Hohlzylinder untergebracht ist.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß mehrere walzenförmige Bauelemente (70 bis 72) mit konzentrisch ineinander angeordneten Hohlzylindern zum Umlauf von Teilen des zu löschenden Lichtbogens mit parallelen Achsen übereinander angeordnet sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen