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. Kleinselbstschalter mit einer die Schaltkontakte aufnehmenden Funkenkammer
Bei dem Bau von Kleinselbstschaltern ist man bestrebt, einerseits das Volumen des
Schalters zu verkleinern, um an Platz für seinen Einbau in Verteilungsanlagen, Schalttafeln
usw. zu sparen, anderseits die Schaltleistung zu vergrößern, um den Anwendungsbereich
des Kleinselbstschalters zu erweitern und mit Sicherheit auch große Kurzschlüsse
in den Anlagen abschalten zu können. Das Bestreben nach Volumenverkleinerung führt
zu einer kleinen Funkenkammer für die Schaltkontaktteile, in der nur eine verhältnismäßig
kleine Unterbrechungsstrecke zur Verfügung steht. Bei kleinen Unterbrechungsstrecken
pflegt man eine hohe Schaltgeschwindigkeit und eine starke magnetische Blaswirkung
anzuwenden. Der Erhöhung der Schaltgeschwindigkeit ist eine durch die Fabrikation
gegebene Grenze und der Erhöhung der magnetischen Blaswirkung eine im wesentlichen
aus wirtschaftlichen Gründen gegebene Grenze gezogen. Es läßt sich also allein auf
dem Weg der Vergrößerung der Schaltgeschwindigkeit und des magnetischen Feldes die
Schaltleistung bei gegebener Unterbrechungsstrecke nicht über eine gewisse Grenze
hinaus steigern.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß an den Selbstschaltern,
deren Funkenkammer sich an der Stirnseite einer Magnetspule befindet, eine weitere
Steigerung der Schaltleistung bei kleinen Unterbrechungsstrecken sich erzielen läßt,
wenn die vor Beginn des Schaltvorganges in der Funkenkammer befindliche Luftmenge
weitgehend von dem Lichtbogen ferngehalten wird, so daß der Lichtbogen nur eine
geringe Sauerstoffzufuhr erhält. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß
für die beim Schalten von der Unterbrechungsstrecke der Funkenkammer fortzudrückende
Luft parallel
zur Stirnseite der Magnetspule liegende, gegen die
Umgebung des Selbstschalters abgeschlossene, mit Zuführungskanälen versehene Fangkammern
mit Strömungswehren vorgesehen, sind, die ein Zurückströmen der Luft zur Unterbrechungsstrecke
verhindern, solange der Lichtbogen nur eine ganz geringe Sauerstoffmenge zur Verfügung
hat. Je kleiner die Sauerstoffmenge ist, desto kürzere .Zeit kann sich der Lichtbogen
aufrechterhalten, uld um so größer ist die Abschaltleistung. Durch die Ausbildung
der Funkenkammer gemäß der Erfindung wird die bisher erreichte Grenze der Leistungsfähigkeit
des Kleinselbstschalters um ein Vielfaches überschritten.
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Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Zeichnung der Isoliersockel
eines IZ-leinselbstschalters dargestellt. Die Fig.'i gibt die Aufsicht auf den Schnitt
A-B des Schaltersockels, die Fig. 2 und 3 Schnitte G-D und E-F des Schaltersockels
wieder.
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Mit i ist der Schaltersockel des Schalters bezeichnet, der vorzugsweise
aus keramischem Baustoff beteht. Der Schaltersockel hat an der Vorderseite eine
Vertiefung 2, die eine Funkenkammer bildet. An der Rückseite des Schaltersockels
ist ebenfalls eine Vertiefung 3 vorhanden, die zur Aufnahme einer Magnetspule 4
dient. Die Magnetspule 4 hat nicht nur die Aufgabe, eine in der Zeichnung nicht
dargestellte Auslösevorrichtung des Schalters zu steuern, sondern auch die Aufgabe,
die Funkenkammer, die sich an ihrer Stirnseite befindet, einem starken magnetischen
Blasfeld auszusetzen. In der Funkenkammer, die gegen die Umgebung des Selbstschalters
abgeschlossen ist, befinden sich zwei feste Kontaktteile 5, 6, die in der Einschaltstellung
von dem -beweglichen bügelförmigen Kontaktteil 7 überbrückt werden. An beide Seiten
der Unterbrechungsstrecke sind je zwei Paare von plattenförmigen ferromagnetischen
Teilen 8 radial herangeführt, die mit ihren Breitseiten in Richtung der magnetischen
Kraftlinien verlaufen. Diese ferromagnetischen Plattenteile sind mit ihren der Unterbrechungsstrecke
abgewandten Enden in Kanäle 9 eingesteckt, die von der Funkenkammer ausgehen und
sich am Schaltersockel parallel zu der Achse der Spule 4 erstrecken. Die Kanäle
enthalten außerdem Isolierstreifen io, die bei Erwärmung deionisierende Gase ausscheiden.
Gegen die ferromagnetischen Platten 8 wird der Lichtbogen unter Wirkung des magnetischen
Feldes getrieben und an den Plattenteilen in Teillichtbögen zerlegt. Diese Teillidhtbögen
wandern von ihrer erstenAnsatzstelle in von der Unterbrechungsstrecke abgewandter
Richtung und werden insbesondere unter Wirkung des magnetischen Feldes in die parallel
zur Spulenachse liegenden Kanäle 9 getrieben. An den ferromagnetischen Plattenteilen
und in den Kanälen erlöschen die Teillichtbögen durch Kühlung und Entionisierung.
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Um dem Lichtbogen, solange er besteht, sowenig wie möglich Sauerstoff
zuzuführen, sind erfindungsgemäß innerhalb der Funkenkammer besondere Fangkammern
mit Strömungswehren vorgesehen. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Isoliersockel
i, der einen rechteckigeil Grundriß hat, sind vier Fangkammern 1i, 12, 13, 14 angeordnet.
Sie befinden sich in den Ecken des rechteckigen Grundrisses und sind Teile der Funkenkammer.
Die Fangkammern sind wie die Funkenkammer gegen die Umgebung des Selbstschalters
abgeschlossen und stehen mit dem die Unterbrechungsstrecke enthaltenden großen Raum
der Funkenkammer durch Zuführungskanäle in Verbindung, die im Vergleich zu den Fangkammern
eng und lang sind.- Die Verengungen der Zuführungskanäle bilden Strömungswehre.
Zu diesem Zweck sind zwischen der Fangkammer und ihrem Zuführungskanal Vorsprünge
angeordnet. Zugleich sind die Achsrichtungen der Fangkammern und des Zuführungskanals
winkelförmig zueinander angeordnet. Der Innenraum der Fangkammern liegt parallel
zur Stirnseite der Magnetspule in der gleichen Höhe über der Magnetspule wie der
die Unterbrechungsstrecke aufnehmende große Raum der .Funkenkammer.
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Die Wirkungsweise der Fangkammern ist folgende: Tritt an der Unterbrechungsstelle
ein Lichtbogen auf, so wird durch den an der Unterbrechungsstrecke infolge der großen
Wärmeentwicklung entstehenden Gasdruck die in der Nähe befindliche Luftmenge von
der Unterbrechungsstrecke fortgedrückt. Diese Luftmenge wird dabei in die Fangkammern
1i, i2, 13, 14 gepreßt. Die Fangkammern lassen, nachdem die Luftmenge in
sie hineingedrückt ist, die Luftmenge nicht sofort wieder heraus, sondern halten
sie durch die Strömungswehre eine Zeitlang fest. Da die Luftmenge nicht gleich zurückströmen
kann, steht für den Lichtbogen außer der Sauerstoffmenge, die bei seiner Entstehung
unmittelbar an der Unterbrechungsstrecke gewesen ist, infolge der Wärmeentwicklung
und der dadurch eingetretenen Luftverdünnung an der Unterbrechungsstrecke und infolge
der Verdichtung der Luft in den Fangkammern nur eine sehr geringe Dichte aus Sauerstoff
zur Verfügung. In der Funkenkammer gemäß der Erfindung muß daher der Lichtbogen
eher erlöschen, als wenn er sich in einem mit Luft gefüllten Raum befindet. Durch
eine geeignete Gestaltung der Fangkammern läßt sich erreichen, daß die in den Fangkammern
festgehaltene Luftmenge erst zurückströmt, wenn der Lichtbogen bereits erloschen
ist. Besonders günstig ist es, wie die Zeichnung zeigt, die Fangkammern und ihre
Zuführungskanäle so zueinander anzuordnen, daß der Luftstrom starke Umlenkungen
erfährt. Auf diese Weise werden in den Fangkammern große Luftwirbel erzeugt, die
das Zurückströmen der Luftmenge verhindern. Der Lichtbogen selbst hat nicht die
Neigung, in die Zuführungskanäle der Fangkammern einzudringen, da die Zuführungskanäle
und die Fangkammern im Gegensatz zu den die ferromagnetischen Teile enthaltenden
Kanäle 9 sich in gleicher Höhe über der Stirnseite der Magnetspule befinden wie
der die Unterbrechungsstrecke enthaltende große Raum der Funkenkammer.
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Die Fernhaltung der Luft von der Unterbrechungsstrecke
hat
ferner den Vorzug, daß der Abbrand an den Kontakten stark vermindert ist. Es entsteht
also beim Schalten eine verhältnismäßig kleine Menge Abbrandgase, die bekanntlich
die nachteilige Eigenschaft haben, daß sie die Unterbrechung des Lichtbogens erschweren.
Infolge der starken Verminderung der Abbrandgase können die deionisierenden Gase,
die aus den in den Kanälen 9 und gegebenenfalls an der Abdeckung der Funkenkammer
befindlichen Stoffen bei Erwärmung ausgeschieden werden, besonders intensiv auf
den Lichtbogen einwirken.
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Vorteilhaft werden die Außenwände der Fangkammern und ihrer Zuführungskanäle
zum Schutz der Antriebsteile 16 für den beweglichen Schaltkontaktteil 7 herangezogen.
Es geschieht in der Weise, daß diese Wände eine Aufnahmekammer 15 bilden, in die
beim Ausschalten der bewegliche Schaltkontaktteil7 eintaucht. Die Wände sind so
dicht an den Schaltkontakt herangezogen, daß ein geschlossener Raum für die Antriebsteile
16 des Schaltkontaktes entsteht, in den nicht der Lichtbogen eindringen kann.
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Durch die Erfindung wird nicht nur eine erhebliche Steigerung der
Schaltleistung, sondern auch eine weitere Steigerung der Betriebssicherheit und
Lebensdauer von Kleinselbstschaltern erreicht, die mit einer besonders kleinen Unterbrechungsstrecke
in der Funkenkammer arbeiten.