AT151519B - Elektrischer Stromunterbrecher. - Google Patents

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 
 EMI1.1 
 



   Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Stromunterbrecher, z. B. Schalter und   Sicherungen.   bei denen der Lichtbogen in einer vorzugsweise rohrförmigen Schaltkammer gezogen wird, deren Wan- dungen aus einem Stoff bestehen, der unter dem Einfluss der Lichtbogenwärme gasförmige Druckmittel abgibt, welche den Lichtbogen löschen. Unter Gasen sind in diesem Zusammenhang sowohl Gase als auch Dämpfe zu verstehen. An die gasabgebenden Stoffe werden sowohl mechanisch als auch thermisch und chemisch vielseitige Anforderungen gestellt. Der Stoff soll einerseits selbst bei Erwärmung hohe Festigkeit besitzen, anderseits in der Lichtbogenwärme an seiner Oberfläche Gase abgeben, ohne dass seine Oberfläche sieh in ihrer Beschaffenheit dauernd ändern darf. Diese Anforderungen werden in hinreichendem Masse nur von wenigen Stoffen erfüllt.

   Die Eigenarten des Stoffes begrenzen die Leistungsfähigkeit der Schaltstelle und bestimmen ihre Abmessungen. Anderseits hängen die Abmessungen des
Schalters auch von der Nennspannung, dem Nennstrom und dem höchsten Kurzsehlussstrom ab, den er abzuschalten vermag. Infolge starker Abhängigkeit vom Baustoff der Wandung ist es nur in einem verhältnismässig engen Bereich der Spannung, des Nennstromes und der   Kurzscblussleistung   möglich, befriedigende   Löschverhältnisse   zu erhalten. 



   Das Anwendungsgebiet derartiger Stromunterbrecher wird dadurch erweitert, dass die dem Lichtbogen ausgesetzte Oberfläche der Schaltkammerwandungen aus mindestens zwei Stoffen besteht, von denen erfindungsgemäss der eine im wesentlichen zum mechanischen Aufbau der Schaltkammer dient (Grundstoff), während der bzw. die andern Stoffe (Zusatzstoffe), zusammen mit dem Grundstoff, das Lösehgas abgeben. Hiedurch wird eine weitgehende Unabhängigkeit der Abmessungen der Anordnung von den gegebenen Stoffen erreicht und die Betriebsspannung, der Nennstrom und die Abschaltleistung lassen sieh weitgehend steigern. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung stellt der mechanisch feste Stoff, dessen   Gas- bzw. Dampfentwicklung nieht entscheidend   ist, den Körper der   Schaltkammer   dar und die Zusatzstoffe, die im wesentlichen die Gas-bzw.

   Dampfbildung bestreiten, sind an der   Innenfläche   der Kammer angebracht. 



   In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. 



   Fig. 1 zeigt den Querschnitt einer   Sehaltröhre,   bei der das Rohr 1 aus Grundstoff Rillen enthält, die im wesentlichen in Richtung der Schaltbewegung verlaufen. Diese Rillen werden mit dem Zusatzstoff 2 gefüllt. Es können auch mehrere Zusatzstoffe gleichzeitig nebeneinander verwendet werden. Die Zusatzstoffe können in die Rillen eingeschmiert, eingepresst, eingegossen oder in sonst geeigneter Weise eingebracht und dann darin zur Erhärtung gebracht sein. Sie können aber auch als   Formstüeke   eingesetzt sein. Die Rillen können   keilförmig   ausgebildet sein. Dann können Keile aus Zusatzstoffen leicht ausgewechselt werden. Vorzugsweise werden die Keile derart angeordnet, dass nach der Austrittsöffnung des   Schaltstüekes   zu die Gasabgabe sich vergrössert.

   Dadurch wird erreicht, dass bei kleineren Strömen, bei denen die   Lichtbogenlöschung   länger als bei grossen Strömen dauert, verhältnismässig stärkere Gasentwicklung stattfindet. Die Rillen können   schwalbenschwanzförmig   oder T-förmig ausgebildet sein, um ein besseres Festhalten zu sichern. 



   Fig. 2 zeigt eine Anordnung, bei welcher die Wandungen gewölbeartig aus Sektorstücken 4, 5, 6 innerhalb eines Halterohres zusammengesetzt sind. Die Form des Schaltraumes kann anstatt kreisrund auch rechteckig oder oval sein. In manchen Fällen genügt auch eine geringere Anzahl von Wandungsstücken, da ja die entstehenden Gase und Dämpfe sich sofort vermischen. 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 



   Eine bei Verwendung flacher   Schaltstücke   günstige Form zeigt Fig. 3. Die Segmente 7 und 8 können aus gleichen oder verschiedenen Stoffen bestehen. Die Zusatzstoffe können auch in Zellen oder wabenartigen Aussparungen des Grundstoffes angeordnet sein. Für die Zusammenarbeit ist es günstig, wenn der Abbrand verschiedener Stoffe angenähert gleich stark ist. Durch die Freiheit in der Einteilung der Oberfläche unter den verschiedenen Stoffen ist es möglich, die Zusammensetzung des Gases sowie dessen Menge in weiten Grenzen zu beeinflussen. 



   Es ist auch möglich, verschiedene Stoffe übereinander anzuordnen, wobei die einzelnen den Schaltraum bildenden Elemente vorteilhafterweise durch Axialdruck zusammengehalten werden. Dabei können zwei oder mehr verschiedene Stoffe   übereinandergeschichtet   werden. Dies wird vorzugsweise so   durchgeführt,   dass Stoffe grösserer Gasabgabe später mit dem Lichtbogen in Berührung kommen. 



  Dabei kann so verfahren werden, dass in der Nähe der Kontakte schwerer verdampfbare Stoffe sitzen, ferner können z. B. bei   Sehaltkammern,   in denen die kleinen Ströme an besonderen Stellen gelöscht werden, diese Stellen für stärkere Gasabgabe eingerichtet sein. Werden Körper (Füllstücke) in den Schaltraum zur   Löschung   kleiner Ströme eingeführt, so können diese auch aus mehreren Stoffen aufgebaut sein oder im ganzen aus Material stärkerer Gasabgabe bestehen. 



   Die Zusatzstoffe können auch in   Ring-oder Schraubrillen   des   Grundkörpers angebracht werden.   



  Es können auch verschiedene Stoffe in kleineren Stücken, z. B. in   Plättchen   oder   Könerform,   miteinander verbunden werden. Dies kann durch Pressen, Sintern, Kleben od. dgl. erfolgen. Verschiedene 
 EMI2.1 
 gleichartig nebeneinander angeordnet sein. Es kann aber auch ein Stoff (Grundstoff) die andern Stoffe, die in Körnerform od. dgl. vorliegen, umhüllen und dadurch zusammenhalten. 



   Die Verwendung zweier oder mehrerer Stoffe zum Aufbau der Schaltraumwandungen bietet ausser der beschriebenen Arbeitsteilung der verschiedenen Stoffe und der Dosierung der Gasmengen weitere Vorteile, wenn die   Vergasungs-bzw. Verdampfungsprodukte der Ausgangsstoffe   miteinander oder   eventuell mit den Ausgangsstoffen selbst in ch emische Reaktion bzw, ch emische Beeinflussung treten.   



   Es werden z. B. oft organische Stoffe, z. B. Hartgummi, Fiber u. dgl.. zum Aufbau der Schalt-   kammern verwendet. Bei Berührung mit dem Lichtbogen entstehen dabei brennbare kohlenstoffhaltige  
Gase. Durch unvollkommene Verbrennung mit der in der Röhre vorhandenen Luft wird Kohlenstoff frei und schlägt sieh als Russ nieder. Um diesen   unerwünschten     Niedersclag zu   vermeiden, ist es vorteilhaft, gleichzeitig mit oder besser vor der Vergasung des organischen Stoffes die Verbrennung nicht unterhaltende Gase, z. B. Kohlendioxyd, Stickstoff, Wasserstoff, entstehen zu lassen, etwa durch Vergasung von Ammoniumkarbonat od. dgl.

   Die entstehenden Gase vertreiben bzw. verdünnen die in der Röhre vorhandene Luft so stark, dass überhaupt keine Verbrennung stattfindet und die kohlenstoffhaltigen Gase unzersetzt die Sehaltröhre verlassen. Ein anderes Mittel zur   Verhütung von Russbesehlag   besteht in der Verwendung von Stoffen, die Sauerstoff in ausreichender Menge abgeben, um den Kohlenstoff restlos zu verbrennen. Der Kohlenstoff verbrennt dabei zu Kohlendioxyd, welches höhere   Lösch-   fähigkeit als Sauerstoff besitzt. Bei Verwendung von Sauerstoff abgebenden Stoffen (z. B.   Ammonium-   nitrat) muss dafür gesorgt werden, dass dieser Stoff nur in erforderlicher Menge vergast wird, und sich nicht selbsttätig zersetzt.

   Dies kann vorteilhaft dadurch erreicht werden, dass die   Körner   dieses Stoffes vom Grundstoff oder einem besonderen Stoff umhüllt und zusammengehalten werden. 



   Bei Verwendung zweier oder mehrerer Stoffe zum Aufbau der Röhre ergibt sich die Möglichkeit, verschiedenartige Stoffe mit Vorteil zu verwenden. Als Grundstoffe kommen insbesondere in Betracht organische Stoffe, wie z. B. Hartgummi, synthetische   gummiähnliche   Stoffe, Fiber, Holz, Kunstholz, Hartpapier, Viskose, Hartleinen. Diese Stoffe können in der   üblichen   Handelsqualität verwendet werden. Sie lassen sich jedoch dem speziellen Verwendungszweck durch besondere Herstellung anpassen. Hartgummi besteht in der Regel aus Rohgummi, Schwefel und Füllstoffen. Die Füllstoffe können fehlen. Der Stoff besteht dann nur aus Kohlenstoff, Wasser-   stoff und Schwefel. Bei der Vergasung entstehen gut löschende Gase, jedoch tritt eine gewisse Verrussung   der Schaltstelle ein.

   Durch geeignete Zusatzstoffe lässt sich die Gasentwicklung und die   Lösehwirkung   beeinflussen. Werden erdartige Metalloxyde und Salze in Mehl-oder Staubform verwendet, so ergibt sieh eine Verringerung der Gasentwicklung, jedoch begünstigt das Eindringen von staubförmigen Teilchen in die   Lichtbogennähe   die   Lichtbogenlöschung.   Es können Stoffe wie Marmorstaub, Gips, Aluminiumoxyd,   Siliziumoxyd, Magnesiumoxyd, Talkum, Specksteinmehl, Porzellanmehl u.   dgl. verwendet werden. Durch Verwendung leicht zerfallender Stoffe kann die Gasbildung erhöht werden. Es können Salze verwendet werden, insbesondere metallfreie Salze, wie Ammoniumverbindungen, Hydrazinverbindungen usw., die vollständig in Gase und Dämpfe zerfallen. Werden Stoffe verwendet, wie z. B. 



    Ammoniumnitrat,   die Sauerstoff abgeben, so kann der Kohlenstoffgehalt durch Zugabe von Kohlenstoff als Füllstoff erhöht werden. Der Kohlenstoff verbrennt dann mit dem freigewordenen Sauerstoff. 



  An Stelle von Kohlenstoff kann auch besonders hoher Schwefelgehalt treten. 



   Die Füllstoffe werden in der Regel beim Vulkanisiervorgang dem Gummi zugesetzt. Es ist aber auch möglich, den Grundstoff mit feinen Öffnungen zu versehen bzw. kapillarporös zu machen. 



  Dann kann der Zusatzstoff durch Tränkung, eventuell nach voraufgehender Evakuierung, oder unter Druck eingebracht werden. Auf diese Weise können z. B. Paraffine, Wachse, Seifen (insbesondere 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 metallfreie), Asphaltmassen, Kompoundmassen, Bakelite usw. mit dem porösen   Hartgummi   oder einem andern porösen Grundstoff vereinigt werden. Diese Stoffe erstarren oder   erhärten durch Abkühlung   oder chemische Umwandlung und bilden mit dem porösen Grundstoff einen einheitlichen Körper. 



   Auf   ähnliche   Weise können Tränkungen mit konzentrierten Salzlösungen vorgenommen werden. Die porösen Körper können aber auch mit Flüssigkeiten getränkt werden und dauernd mit diesen in Ver- bindung stehen bleiben, so dass sie sich durch Kapillarwirkung, statischen Druck oder beides stets mit Flüssigkeit füllen. Es können Wasser, wässerige   Salzlösungen.   Glyzerin und ähnliche Öle und Fette usw. verwendet werden.   Ähnliche   Massnahmen können bei andern organischen Grundstoffen, sowie bei keramischen Grundstoffen verwendet werden. Die letzteren werden durch Tränkung überhaupt erst zur Gasabgabe befähigt. Es kommen in Betracht : poröse Tone, Porzellane, Gläser, ferner gesinterte
Metalloxyde, wie Aluminiumoxyd,   Magnesiumoxyd. Glimmer-und   Asbeststoffe usw.

   Synthetische gummiartige Stoffe, wie Isopren, ferner Fiber. Kunstharz und Viskose, lassen sich   ähnlich   wie Hart- gummi durch geeignete Zusätze zur günstigeren Gasabgabe befähigen. Als Füllstoffe können auch
Flüssigkeiten dienen, die sich mit der Grundmasse beim Herstellungsvorgang nicht mischen und als
Bläschen in der Grundmasse eingesehlosen bleiben. Bei Schichtstoffen, wie   Hartpapier. Hartleinen   u. dgl., lassen sich die Zusatzstoffe vor dem Kleben in   Pulver- oder Körnerform einführen.   



   Das Holz lässt sich infolge seiner besonderen Struktur besonders günstig imprägnieren, da seine
Poren an sich abgeschlossen sind und eine Imprägnierung osmotisch.   d.   h. durch Zellwände hindureh erfolgt, so dass nach der Imprägnierung und Trocknung die Imprägnierstoffe mit der   Aussenluft nicht   mehr in Verbindung stehen. Da bei Zersetzung der Holzbaustoff die Zellulose in Kohlenstoff und Wasser zerfällt, muss für sofortige Verbrennung des Kohlenstoffes gesorgt werden, um Russbildung zu ver- meiden. 



   Als   Zusatzstoffe können   Stoffe verwendet werden, die in der Liehtbogenwärme restlos in Gase zerfallen, z. B. Ammoniumsulfat. An Stelle von Hartgummi kann auch Weichgummi treten. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektrischer Stromunterbrecher mit   Lichtbogenlöschung durch gasfölmige Dir. ekmittel   die aus den Wandungen einer vorzugsweise   rohrförmigen     Schaltkammer,   deren dem Lichtbogen ausgesetzte Oberfläche aus mindestens zwei Stoffen besteht, durch den Liehtbogen erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, dass von diesen beiden Stoffen der eine im   wesentlichen zum mechanischen Aufbau   der   Sehaltkammer   dient (Grundstoff), während der bzw. die andern Stoffe (Zusatzstoffe), zusammen mit dem Grundstoff, hauptsächlich das Löschgas abgeben.

Claims (1)

1. 2. Stromunterbrecher nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Schaltkammer bildender, aus mechanisch festen Stoffen bestehender Körper auf der Innenseite mit Aussparungen, z. B. Rillen, versehen ist, in denen sich Zusatzstoffe befinden (Fig. 1).

   3. Stromunterbrecher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen des Grundkörpers wabenartig ausgebildet sind.

   4. Stromunterbrecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zum mechanischen Aufbau der Schaltkammer dienende Stoff und die zur Gasabgabe dienenden Stoffe zu einem einheitlichen Körper zusammengepresst sind.

   5. Stromunterbrecher nach den Ansprüchen 1 bis 4, mit mindestens zwei zur Gasabgabe dienenden Stoffen, dadurch gekennzeichnet, dass Stoffe benutzt werden, die verschiedenartige gasförmige Produkte abgeben.

   6. Stromunterbrecher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Stoffe benutzt werden, deren Reaktionsprodukte keine festen Niederschläge bilden.

   7. Stromunterbrecher nach Anspruch 6 mit organischen Grundstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass als Zusatzstoffe solche mit hohem Sauerstoffgehalt verwendet werden, so dass der bei Vergasung des Grundstoffes freiwerdende Kohlenstoff gasförmig gebunden wird.

   8. Stromunterbrecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Zusatzstoffe metall- freie Salze verwendet werden, die unter dem Einfluss der Lichtbogenwärme restlos in gasförmige Produkt e zerfallen.