DE693538C

DE693538C - Lichtbogenloeschvorrichtung

Info

Publication number: DE693538C
Application number: DE1938S0135235
Authority: DE
Inventors: Bryan B Paul; Jerome Sandin
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1937-12-30
Filing date: 1938-12-31
Publication date: 1940-07-12
Also published as: US2160681A; FR848164A; US2236580A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Lichtbogenlöschvorrichtungen, insbesondere für elektrische Schalter. Es sind bereits solche Lichtbogenlöschvorrichtungen bekannt, bei denen eine Anzahl in kurzen Abständen zwischen Isoliertragwandungen angeordneter metallener Entipnisierungsplatten vorhanden ist, durch die der Lichtbogen unterteilt wird. Die Löschung des Lichtbogens erfolgt hierbei durch Wärmeentzug an den Fußpunkten des Lichtbogens. Diese Wirkung für sich allein genügt jedoch oftmals noch nicht, «um praktisch eine einwandfreie Lichtbogenlöschung ohne ' Schwierigkeiten herbeizuführen. . Vor allen Dingen aber halten auch die Isoliertragwandungen, zwischen denen die metallenen Entionisierungsplatten angeordnet sind, den Einwirkungen des Lichtbogens auf die Dauer, nicht stand.

Diese Nachteile lassen sich erfindungsgemäß dadurch auf einfache Weise vermeiden, daß die Isoliertragwandungen, deren Abstand stellenweise verengt ist, aus einem porösen, vorzugsweise fiberartigen Isolierstoff bestehen.

Man kann auf diese Weise eine zusätzliche seitliche Einschränkung des Lichtbogens erreichen, so daß diesem in -höchstem -Maße Wärme entzogen wird, ohne daß eine zerstörende Wirkung bzw. eine vorzeitig übermäßig starke Abnutzung der isolierenden Tragwandungen zu erfolgen braucht. Poröse, vorzugsweise fiberartige Isolierstoffe haben

698

nämlich bekanntlich die Eigenschaft, entweder selbst unter der Einwirkung des Lichtbogens Gase oder Dämpfe auszuscheiden bzw. sich mit Stoffen, z. B. Borsäure, die eine.. solche Abgabe von Gasen bzw. Dämpfen be-».· wirken, einfach tränken zu lassen. Dadurch ist ein einfaches Mittel an die Hand gegeben, um die mit dem Lichtbogen-in Berührung kommenden Isolierwandungen von Lichtbogenlöschvorrichtungen, bei denen die Lichtbogenlöschung im wesentlichen in bekannter Weise durch Wärmeentzug an den Lichtbogenfuß punkten erfolgt, zu schonen, da die Tragwandung unter dem Einfluß des Lichtbogens sich mit einer schützenden gasförmigen Hülle (Leidenfrostsches Phänomen) überzieht. Auch die Löschwirkung kann -unter Umständen bei geeigneter Anordnung und Gestaltung der Tragwandungen durch die angegebene Aus- zo bildung noch unterstützt werden.

Es sind zwar auch bereits Lichtbogenlöschvorrichtungen bekannt, bei denen die Kammerwandungen der Lichtbogenkammer aus porösen fiberartigen Isolierstoffen hergestellt sind, und zwar auch bereits solche mit stellenweise verengtem Abstand der Isolierwandungen. Hierbei soll aber die Lichtbogenlöschung allein durch die Abgabe löschfähiger Gase aus diesen Isolierstoffen ₌ bewirkt werden. so Metallteile, die dem Lichtbogen Wärme entziehen, sind nicht vorhanden.

Es empfiehlt sich dabei auch in bekannter Weise Maßnahmen zu treffen, durch die der Eintritt des Lichtbogens zwischen die Platten gefördert und beschleunigt wird. Hierzu kann . man zunächst in an sich bekannter Weise die Entionisierungsplatten mit V-förmigen Schlitzen versehen. Weiterhin ist es vorteilhaft, die Entionisierungsplatten im Bereich des sich -io verengenden Teiles des Raumes zwischen den ' Isolierwandungen so tief in diese Wandungen einzubetten, daß der Isolierstoff der Wandung über das Metall der Platte hinausragt, so daß der Lichtbogen an diesen Stellen der Platte nicht Fuß fassen kanni'

An Hand der in den Abbildungen gezeigten Ausführungsbeispiele sei die Erfindung genauer erläutert. In Fig. ι und 2 ist ein mehrpoliger Schalter mit Lichtbogenlöscheinrichtungen gemäß der Erfindung dargestellt. 20 ist die Grundplatte eines mehrpoligen Schalters, der unter einer Abdeckkappe 21 angeordnet ist. Die einzelnen Schalterpole ^: mit den zugehörigen Lichtbogenlöschvorrichtungen 48 sind in Einzelkammern 22 untergebrächt. 24 ist das feste, 26 das bewegliche Schaltstück eines jeden Schalterpoles.

Die Lichtbogenlöschvorrichtung 48, von

welcher in den Fig. 3 bis 7, 8 und 9 und 10 bis 12 einige Ausführungsformen gezeigt sind, besteht im wesentlichen aus einer Anzahl l metallener Entionisierungsplatten 52, 54, 56, die in verhältnismäßig schmalen Abständen übereinander und zweckmäßig fächerförmig νΐνΐ>η innen nach außen auseinanderlaufend inzwischen zwei porösen Isolierwänden 50 an-. geordnet sind. Diese Isolierwände bestehen aus porösen, vorzugsweise fiberartigen Stoffen. Neben den üblichen keramischen Isoliermaterialien, wie Porzellan, können mit besonderem Vorteil kaltgepreßte Massen von nachstehender Zusammensetzung hierfür verwendet werden:

22 °/₀ hydrierter Kalk, 38 °/₀ pulverisierter kieselsaurer Kalk, 40 °/o Asbestfiber.

Weiterhin wurden folgende Mischungen als vorteilhaft für derartige kaltgepreßte Isolierteile befunden:

oder

50 °/o Portlandzement,
50 % Asbestfiber

50 °/o Portlandzement,
15 % Schwerspat, ·
35 % Asbestfiber.

Auch mit Hornfiber als Baustoff für diese Wandungen lassen sich günstige Ergebnisse erzielen. Ferner kann man eine keramische, poröse Masse von folgender Zusammensetzung verwenden:

30 % Talkum,
2% Feldspat,
68% Ton.

Die Entionisierungsplatten sind in Schlitzen 58, 60 der seitlichen Isolierplatten 50 gelagert, die in den Fig. 6 und 7 zu sehen sind. Der oberste Schlitz in der Wand 50 hat eine etwas größere Weite als die übrigen Schlitze, in der außer der Metallplatte 52 noch eine zusätzliche Abdeckplatte 62 aus Isolierstoff gelagert ist. Die isolierenden Seitenwandungen 50 werden durch Bolzen 64 zusammengehalten. Sie sind außerdem mit Aussparungen 68 versehen, die zur Aufnahme von Bolzen "J2 dienen, durch die die Anordnung auf der Grundplatte des Schalters befestigt werden kann, so daß. sie sich rasch und einfach auswechseln läßt.

Die Entionisierungsplatten 52, 54, 56 besitzen V-förmige Schlitze 73, durch die dem Lichtbogen der Eintritt zwischen die Platten erleichtert wird. Die einander gegenüberliegenden Flächen der seitlichen Isolierwandungen 50 verjüngen sich vorzugsweise nach innen in Richtung¹ der Verjüngung der Schlitze. Der verengte Teil des Lichtbogenraumes erstreckt sich längs eines beträchtlichen Stückes der V-förmigen Schlitze und erweitert sich

dann wieder in Richtung der Lichtbogenbewegung, wie es in den Fig. i, 3, 5, 6 und 7 gezeigt ist. Eine solche Verjüngung der Eintrittsstelle kann zum Einschnüren des Lichtbogens dienen und auch zur Erleichterung seines Eintritts zwischen die Platten 54 und 56 besonders förderlich sein. Es wurde nämlich gefunden, daß, wenn der Lichtbogen die Seitenkanten der V-förmigen Schlitze in den ίο Platten 54 berührt, das Einlaufen des Lichtbogens in den Raum zwischen den Platten erheblich behindert werden kann; um dieser Schwierigkeit zu begegnen,, werden erfmdungsgemäß die seitlichen Teile der ,Platten 54 zu beiden Seiten- des beweglichen Kontakts 26 so tief in die Kanäle 60 eingebettet bzw. «o tief in ihnen gelagert, daß der Isolierstoff der Seitenwandung, in Richtung auf die Kontakte hin über das Metall der Platten hinausragt.

Eine solche. Ausführungsform ist in Fig. 6 dargestellt. Die oberste Platte 52 braucht nicht ebenso tief in die sich nach innen verjüngenden Teile der Seitenwandung 50 eingebettet zu sein; ihre Anordnung kann entsprechend Fig. 7 gewählt werden, so daß die Platte ein wenig aus der Isolierstoffwand herausragt und den oberen Fußpunkt des noch nicht unterteilten Lichtbogens aufnimmt.
Mitunter, namentlich beim Schalten besonders starker Ströme, wandern die kurzen, zwischen den Platten 52., 54, 56 befindlichen Teillichtbögen bis zum Ende der. Platten hin. Um zu verhüten, daß sie sich hinter den Platten wieder zu einem Einzellichtbogen vereinigen, können Querwände 74 aus Isolierstoff hinter den Platten vorgesehen werden, durch welche der Lichtbogen zerschnitten wird und an denen er sich abkühlt.

Es kann in manchen Fällen zweckmäßig sein, noch weitere Mittel zur Kühlung und Verhütung der Ausbildung von Flammerscheinungen vorzusehen. Zu diesem Zweck ist in Fig. 8 ein mehrfach durchlochter bzw. geschlitzter Isolierkörper zur Ergänzung der Isolierquerwände vorgesehen. Die Querwände sind lu'er mit 76 und 78 und die Öffnungen mit 80 bezeichnet.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 10 bis 12 ist eine ähnliche gitterähnliche Kühlvorrichtung aus Isolierstoff vorgesehen, hinter welcher sich in einem gewissen Abstand noch eine besondere Schutzplatte 82 aus feuerfestem Isolierstoff befindet.

Poröse Isolierstoffe, wie sie für die Seitenwandung der Lichtbogenlöschvorrichtung verwendet werden, können nach der weiteren Erfindung in "folgender Weise imprägniert werden.

Sie werden vor dem Vereinigen mit den Metallplatte» in gesättigter Borsäurelösung getränkt, und zwar für so lange Zeit, bis sie einen beträchtlichen Teil der Lösung aufgesogen haben. Dann werden sie herausgenommen und bei einer Temperatur, bei welcher noch keine Zersetzung der Borsäure eintritt, so lange getrocknet, bis alle Feuchtigkeit praktisch, verschwunden ist. Gegebenenfalls können mehrfache Imprägnierungen vorgenommen werden, um die. Menge der abgelagerten Borsäure in den Hohlräumen der Teile noch zu erhöhen. Die Tränkung in konzentrierter Borsäurelösung erfolgt zweckmäßig wenigstens 30 Minuten laug. Der Trocknungsvorgang erfordert bei einer Temperatur von 12O^a C etwa eine Zeit von 4 Stunden.

Die Anwendung von Borsäure in fester: Form zur Auskleidung von Schaltrohren ist bereits bekannt. Es wurde aber gefunden, daß dann an der Eintrittsstelle des Lichtbogens derartig starke Gaswirbel entstehen, daß der Eintritt des Lichtbogens zwischen die Entionisierungsplatten in nachteiliger Weise erschwert wird. Imprägniert man dagegen die Seitenwandungen der Löscheinrichtung mit Borsäure, wie es durch die Erfindung vorgeschlagen wird, so wird dieser Nächteil· vermieden und doch eine genügende Menge Löschgas abgegeben um zu verhüten, daß der Lichtbogen die isolierenden Seitenwandungen-bestreicht und zerstört. Der bei Einwirkung des Lichtbogens entstehende Wasserdampf begünstigt im übrigen die Entionisierung in an sich bekannter Weise.

Ferner können die Isolierwandungen außer mit Borsäure auch, mit Gips und Ammonium- 95 ■ alaun' imprägniert werden. Borsäure hat den besonderen Vorzug, seine Isoliereigenschaften selbst im flüssigen Zustand beizubehalten.

Eine besondere Ausführungsform der Entionisierungsplatten ist in den Fig. 13 und 14 1°° gezeigt. An Stelle einer einzelnen Platte aus magnetischem Stoff von verhältnismäßig großer Stärke sind zwei dünnere Platten 60, 61 mit einer Zwischenlage 64 aus fester Borsäure "' angewendet. Hierbei ist es von Vorteil, die Borsäurezwischenlage im Bereich des V-förmigen Einschnittes lediglich auf dem gestreckten Teil der beiden Schenkel des V-förmigen Einschnittes bis an die Kanten der Metallplatte heranreichen zu lassen, den Winkel dagegen, in den der Lichtbogen einlaufen soll, von Borsäure freizulassen, so daß der Lichtbogen hier unbehindert Fuß fassen kann, während das Anlaufen des Lichtbogens an die gestreckten Teile der Kanten durch die Dampfbildung verhindert wird.

Claims

Patentansprüche:

i. Lichtbogenlöschvorrichtung unter Verwendung einer Anzahl in kurzen Ab^ ständen zwischen Isoliertragwandungen

angeordneter metallener Entionisierungsplatten, durch die der Lichtbogen unterteilt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Isoliertragwandungen, deren Abstand stellenweise verengt ist, aus einem porösen, vorzugsweise fiberartigen Isolierstoff bestehen.
2. Lichtbogenlöschvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der· Entionisierungsplatten (54, 56), die in an sich bekannter Weise mit einem V-förmigen Schlitz zur Erleichterung des Einlaufens des Lichtbogens versehen sind, im Bereich des sich verengenden Teiles des Raumes zwischen den Isolierwandungen so tief in diese eingebettet ist, daß der Isolierstoff der Wandung (60, Fig. 6) über das Metall der Platte (56) hinausragt, so daß der Lichtbogen nicht an diesen Stellen der Platte Fuß fassen kann.
3. Lichtbogenlöschvorrichtung nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß hinter den Entionisierungsplatten Querwände aus einem porösen Isolierstoff (74, Fig. 4) vorgesehen sind, durch welche die Lichtbogen starker Stromstärke, die über den Bereich der Platten etwa hinauswandern, zerschnitten werden.
4. Licrrtbogenlöschvorrichtung nach Anspruch ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß hinter den Entionisierungsplatten ein mehrfach durchlochter bzw. geschlitzter Körper aus porösen Isolierstoffen vorgesehen ist (78, Fig. 8, Fig. 10).
5. Lichtbogenlöschvorrichtung nach Anspruch ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in kurzem Abstand hinter den Entionisierungsplatten und einer gitterähnlichen Kühlvorrichtung (78) aus feuerfestem Isolierstoff noch eine zusätzliche Isolierstoffischutzwand (82) vorgesehen ist (Fig-10).
6. Lichtbogenlöschvorrichtung nach An; spruch ι bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierstoff mit Borsäure imprä- 4,s gniert ist.
7. Lichtbogenlöschvorrichtung nach Anspruch ι bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle von vollständig aus Metall bestehenden, den Lichtbogen Hinterteilenden Entionisierungsplatten, Plattenpaare angewendet sind, die an Stellen, an welchen der Lichtbogen nicht Fuß fassen soll, mit Zwischenlagen aus Borsäure bzw. mit

■ Borsäure imprägnierten Isolierstoffen aufeinandergelegt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen