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Schalter mit mindestens einem als Hohlkontakt ausgebildeten Schaltkontakt
und einem in diesem Hohlraum angeordneten; gegenüber dem Hohlkontakt beweglichen
Kern Es sind elektrische Schalter bekannt, bei denen der Lichtbogen in Kontakt mit
festen Körpern gebracht wird, die entweder durch ihre Kühlwirkung oder durch Gasabgabe
unter Einwirkung des Lichtbogens oder durch ihre Eigenschaft, in der Nähe des Lichtbogens
verdampfbare Flüssigkeit zurückzuhalten, die Löschung des Lichtbogens begünstigen.
Die Löschwirkung ist um -so besser, in je engere Berührung der Lichtbogen mit dem
festen Körper bzw. mit der durch ihn zurückgehaltenen Flüssigkeit gebracht wird.
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Bei ;der üblichen Anordnung, wo der feste Körper als ein geschlossener
oder teilweise offener Mantel die Unterbrechungsstelle umgibt, wird dieses Ziel
nur unvollkommen erreicht, da beim. Zurückziehen des beweglichen Kontaktes der ganze
von ihm vorher ausgefüllte Raum der Lichtbogenbahn zur Verfügung steht und esdeshalb
dem Zufall überlassen bleibt, ob der Lichtbogen mit der Wandung des festen Körpers
in engere Berührung kommt. Die Löschverhältnisse werden besonders ungünstig, wenn
Schalter mit großen Elektrodenquerschnitten, wie sie für große Ströme benötigt werden,
kleine Ströme abzuschalten haben, :die einen kleinen Lichtbogendurchmesser ergeben.
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Dieser Nachteil kann vermieden werden durch einen Schalter mit mindestens
einem hohl ausgebildeten Kontakt und einem in dessen Hohlraum angeordneten, gegenüber
dem. Hohlkontakt beweglichen Kern, der sich während des Ausschaltvorganges in den
Lichtbogenraum.hinein erstreckt und vom Lichtbogen bespült wird, ohne sich über
die ganze Unterbrechungsentfernung (der Kontakte zu erstrecken. Erfindungsgemäß
ist der Kern so beschaffen und angeordnet, daß durch ihn während des Ausschaltvorgangs
Löschmittel längs der Lichtbogenbahn zurückgehalten oder durch ihn hindurch in den
Lichtbogenraum hineingedrückt wird.
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In ider Zeichnung ;sind verschiedene Ausführungsbeispiele Ües. Erfindungsgegenstandes
schematisch dargestellt.
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Beim. Beispiel Fig. i ist in den Hohlkontakt i ein fester Kern 3 einsteckbar.
Letzterer ist ein Teil des Gegenkontaktes z und ,gegen den Hohlkontakt i elektrisch
isoliert.
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Die Löschwirkung wird verbessert, wenn der Lichtbogen durch. magnetische
Blasung um den Kern 3 herumgedreht wird, wodurch er mit immer neuen Teilen des Kernes
3 bzw. des durch ihn zurückgehaltenen Löschmittels in Berührung kommt. Die zu diesem
Zwecke vorgesehenen Blasspulen q. sind mit einem oder beiden Kontakten vereinigt,
indem die letzte Windung als Abbrennring ausgebildet wird. Zur Vergrößerung des
Kraftflusses kann man einzelne Teile des Kernes .3 aus magnetisierbarem Material
herstellen.
Da sich der Kern 3 nur über einen Teil der Unterbrechungsdistanz
erstreckt, wird man zur Erleichterung des Einfahrens in den Hohlkontakt i den Kern
3 an seinem. freier Ende zuspitzen. Vorteilhaft befestigt man ifi. federnd am Gegenkontakt
2 oder fertigt ip@ aus einem elastischen Material ian. Man kann, ihn mit Metalleinlagen
versehen zu dem Zweck, die Potentialverteilung längs des Lichtbogens zu steuern.
Man kann ihn auch aus Widerstandsmaterial herstellen oder als Träger eines solchen
benutzen, dergestalt, daß bei :der Verlängerung des Lichtbogens Teile des Widerstands
ununterbrochen oderstufenweise -dem Lichtbogen parallel geschaltet werden, welche
nach dem nächsten Nulldurchgang des Stromes eine Neuzündung des Lichtbogens über
die den Widerstandsteilen parallel geschaltete Strecke verhindern.
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Um dass Zurückhalben des Uschmittels in der Nähe des Lichtbogens durch
den Kern 3 zu begünstigen, können nachstehende Mittel angewendet werden.
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i. Der Kern wird aus saugfähigem Material hergestellt.
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2. Der Kern ist an seinem Umfang mit Vertiefung,en versehen.
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3. Der Kern ist aus verschiedenen Teilen aufgebaut und so zusammengesetzt,
daß in den Zwischenräumen Löschmittel aufgespeichert wird.
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¢. Der Kern ist ein Hohlkürpe-r mit öffnung.en 5 (Fig. 2) in seiner
Wandung, durch welche der Lichtbogen in Kontakt mit dem Löschmittel tritt.
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5. Der Kern ist im wesentlichen von kleinerem Durchmesser als, die
Höhlung des. Hohlkontaktes, ,aber mit wenigstens einem Wulst oder Kolben 6 (Fig.
3) versehen, welcher eng an die Wandung des Hohlkontaktes i anliegt, dergestalt,
daß das über oder zwischen den Kolben 6 befindliche Löschmittel bei der relativen
Bewegung des Kernes .3 gegenüber denn Hohlkontakt i über den Rand des letzteren
in den Lichtbogen gespritzt wird. Allgemein ist folgendes zu beachten: Sobald sich
beim Ausschalten ein Lichtbogen zwischen dein Hohlkontakt und dem Gegenkontakt bildet,
entstehen infolge .der hohen Lichtbogentemperatur Gase -und Dämpfe durch Zersetzung
fester oder flüssiger Körper, oder ein verwendetes gasförmiges. Löschmittel erfährt
:eine Volumenvergrößerung. Je nachdem :diesen Gasen und Dämpfen größere oder kleinere
Ausbreitungsmöglichkeit geboten wird, .entsteht ein kleinerer oder größerer Druck.
Dieser Druck sucht das zwischen Hohlkontakt und Kern eingeschlossene Löschmittel
in das Innere des Hohlkontaktes zu treiben. Dieser Vorgang kann, wie das Beispiel
Fig. q. zeigt, dazu benutzt `werden, um bei Flüssigkeitsschaltern, bei denen der
Hohlkontakt i aus der Flüssigkeit 7 herausgezogen wird, dem über dem normalen üssigkeitsspieg-el
liegenden Teil der Unter-1?chungsstrecke während der Abschaltung ;;;>r"lf%ssigkeit
zuzuführen.
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*In allen Fällen, wo durch den Kern 3 Löschmittel zurückgehalten werden
soll, muß dafür gesorgt werden, daß das Löschmittel durch den Druck nicht so weit
in das Innere des Hohlkontaktes ,hineingetrieben wird, daß es außerhalb des Bereiches
:der Unterbrechungsstrecke gerät. Ein Mittel, um dies zu verhüten, ist :der schon
erwähnte Kolben am Kern 3, der bei Flüssigkeitsschaltern unterhalb oder oberhalb
oder auf der Höhe des Flüssigkeitsspiegels angeordnet werden kann. Um das Kolbenspiel
klein halben zu können, kann man die innere Wandung des Hohlkontaktes, .durch .die
der Kolben einfahren muß, aus lichtbogenbeständigem, .evtl. nichtleitendem. Material
herstellen, um Lichtbogenansatz und Abbrand @an dieser Stelle zu verhindern. Man
kann aber auch den Hohlrauirn hinter dem Kolben unter Druck setzen, indem man den
Kern 3 mit einer durchgehenden Bohrung 8 (Fig. 5) versieht, durch welche ein Druckausgleich
zwischen -dem Lichtbogenraum. und dem Hohlraum auf der anderen Seite= des Kolbens
6 stattfinden kann. In diesem Falle muß der Hohlkontakt i auf der dem Gegenkontakt
2 entgegengesetzten Seite praktisch ,geschlossen oder mit einem Ventil versehen
sein, das sich bei der Überschreitung eines gewissen Innendruckes schließt.
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Ein anderes. Mittel, das Hineintreiben des Löschmittels in den Hohlkontakt
i an einem gewissen Punkte aufzuhalten, besteht z. B. darin, daß man innerhalb des
Hohlraumes ; des Hohlkontaktes i, aber außerhalb des Bereiches des Kernes 3 einen
Kolben. 9 (Fig. 6) anordnet, der der Bewegung des Hohlkontaktes i nicht folgt oder
eine gegenläufige Bewegung ausführt - und in .der Ausschaltstellung nicht aus. ;dem
Hohlkontakt i heraustritt.
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Ein anderes Mittel, um. das Entweichen von Löschmittel aus tder Umgebung
des Lichtbogens. zu verhindern, besteht darin, auch den Gegenkontakt 2, auf dem.
der Kern sitzt, als Hohlkontakt auszubilden rund in demselben :einen Kolben 9' (Fig.
7) anzuordnen, welcher der Bewegung des Gegenkontaktes 2 nicht folgt.
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Führt man gemäß Fig. 8 den Kern 3 als gegen einen beweglichen Kolben
9' hin offenen Hohlkörper aus (Fig. 8), dessen Wandungen mit öffnungen 5
versehen sind, so findet beim Ausschalten infolge der Relativbewegung des Kolbens
9' gegenüber dem hohlen Kern 3 ein Ausspritzen von Loschmittel
in
den Lichtbogen durch die öffnungen 5 hindurch statt. Durch zweckmäßige Anordnung
der Öffnungen in der Wandung des hohlen Kernes 3 kann man .es erreichen, daß über
die ganze Länge des. Lichtbogens., soweit er längs des Kernes 3 verläuft, ein gleichmäßiges
Spritzen von kühlem Löschmittel in den Lichtbogen stattfindet, was die Löschung
in viel höherem: Maße fördert, als wenn das Löschmittel nur von einem der beiden
Kontakte her eingespritzt wird und verdampft bzw. :dissoziert, bevor es sehr weit
in der Längsrichtung des Lichtbogens hat vordringen können.
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Statt die Druckerzeugung durch Kolben innerhalb des Hohlkontaktes
oder Gegenlcontaktes zu bewirken, kann die Erzeugung des Druckes natürlich ,auch
:durch Vorrichtungen geschehen, die außerhalb der eigentlichen Kontaktrohre angeordnet
und mit diesen verbunden sind. Als Löschmittel kann sowohl eine flüssige als auch
eine gasförmige Substanz verwendet werden.
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Wie das Beispiel Fig.9 andeutet, ist die Ausführung,des Erfindungsgedankens'
auch in der Weise ausführbar, daß sich der Kern 3 von -der Seite :des Hohlkontaktes
i her in den Lichtbogenraum, hinein erstreckt.
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Außer dem. vom Gegenkontakt aus in den Hohlkontakt hmeins:teckbaren
Kern kann man im. allgemeinen, wie bereits bekannt, feste Ringe i o (Fig. i) auch
außerhalb .des Hohl-Icontaktes i anordnen. Diese können sich über die ganze Länge
des.Unterbrechungsabstandes oder Teile,ders:elben erstrecken und den Hohlkontakt
i allseitig oder nur teilweise umschließen. Je nach der Bauart des Sehalters mag
es zweckmäßig sein, @diese äußeren Ringe i o oder andere feste Körper, die kurzerhand
mit dem Sammelbegriff Mantel bezeichnet werden sollen, entweder mit dem Hohlkontakt
i oder mit dem Gegenkontakt z fest zu verbinden oder sie auch unabhängig von diesen
beiden abzustützen. Es ist eine Ausführungsform :des Schalters :denkbar, bei der
das: Löschmittel bzw. die während der Abschaltung im Innern des Mantels erzeugten
Gase und Dämpfe axial paus dem Mantel, dessen Enden als Düsen ausgebildet sein können,
ausgestoßen werden. In einem andern Ausführungsbeispiel können nebendenaxialen öffnungen
noch seitliche öffnungen oder Ventile im Mantel vorhanden sein. Da bei der Abschaltung
großer Ströme der Druck im Innern des Mantels, höher sein wird als bei kleinen Strömen,
wirdderöffnungsquerschnitt dieser Ventile vorteilhaft druckabhängig oder stromabhängig
gemacht, und zwar ,so, daß sich der öffnungsquerschnitt bei großem Druck oder großem.
Strom vergrößert. Die Stromabhängigkeit kann durch :die elektrodynamische Kontraktion
der federnd ausgeführten Windungen der Blasspule erzeugt werden. Diese Kontraktion
kann auch zur Erzeugung :eines in den Lichtbogen gerichteten Flüssigkeitsstrahles
ausgenutzt werden. Der Mantel kann ferner mit Ausnehmungen zum Zurückhalten von
Löschmitteln und mit Kanälen zum Einspritzen unter Drück von flüssigem. oder :gasförmigem
Löschmittel in den Lichtbogen versehen sein. Er kann auch aus saugfähigem Material
bestehen. Man kann ihn auch aus Widerstandsmaterial herstellen oder mit Zwischenelektroden
zur Verbindung mit Widerständen versehen, welche in ähnlicher Weise funktionieren,
wie weiter oben im Zusammenhang mit :dem Kern beschrieben. Allfällig gleichzeitig
auf Mantel und Kern vorhandene Widerstände werden vorzugsweise aufeinander abgestimmt.