DE1052499B - Metallene Loeschkammer fuer elektrische Schaltgeraete - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf metallene Löschkammern für elektrische Schaltgeräte.

Die bei Schaltern für elektrischen Strom benutzten Löschkammern dienen bekanntlich dazu, die Deionisation des beim Öffnen des Schalters entstehenden Lichtbogens zu beschleunigen, besonders in dem Augenblick, wenn der Strom den Nullwert durchläuft. Man kennt zwei Arten von Löschkammern, und zwar einmal Kammern, in welche der Lichtbogen von der Entstehungsstelle hineingetrieben und auf eine zu seiner Löschung notwendige Länge ausgezogen wird, und zum anderen Kammern, welche gerade umgekehrt den Lichtbogen behindern, von der Entstehungsstelle zwischen den Kontakten zu entweichen, und bei denen der Raum um die Kontakte herum so eng bemessen ist, daß um die Kontakte herum eine auf den Lichtbogen wirkende starke Deionisationswirkung entwickelt wird. Bestehen die Wände dieses kleinen Raumes um die Kontakte herum aus Isolationsstoff, so ist nur eine kleine Wärmekapazität und eine schlechte Wärmeleitfähigkeit vorhanden. Dadurch besteht die Gefahr, daß die erhitzten Wände aus Isolierstoff eine Ionisationsquelle darstellen und z. B. bei Wechselstrom Rückzündungen nach Stromdurchgang durch den Nullwert verursachen. Um dies zu verhindern, werden vielfach die Wände der Isolationskammer mit Blech bedeckt oder voll aus Metall angefertigt.

Es sind Schalter bekannt, bei welchen die Kontakte von einem gleichachsigen Mantel aus einem strom- und wärmeleitenden Material umgeben sind und bei denen im Hohlraum des zylindrischen Körpers wenigstens einer der beiden Kontakte untergebracht ist. Es ist auch bekannt, den Mantel aus magnetischem Material anzufertigen, um in ihm durch Dauermagnetismus oder Elektromagneten ein magnetisches Feld zu erzeugen, das je nach der Ausführung der Löschkammer entweder zum Fortblasen des Lichtbogens von den Kontakten oder umgekehrt zum Fixieren des Lichtbogens in der zentralen Zone zwischen den Kontakten dient.

Die Erhndung bezweckt, eine für elektrische Niederspannungsschaltgeräte bestimmte Löschkammer derjenigen Art, bei der die den Strom unterbrechenden walzenförmigen Kontakte von einem gleichachsigen Mantel aus strom- und wärmeleitendem Metall umgeben sind, der Lichtbogen in einem bestimmten Raum gehalten wird und das Löschen des Lichtbogens in der Metallkammer beim Stromnulldurchgang, also wenn sich der Lichtbogen im Stadium der Glimmentladung befindet, erfolgt, so zu gestalten, daß die Abmessungen des Restrumpfes des Lichtbogens auf das geringstmögliche Maß herabgesetzt werden und das Deionisieren intensiver und rascher

Metallene Löschkammer
für elektrische Schaltgeräte

Anmelder:
CKD Modrany, närodni podnik,

Modrany, Prag,
Dr.-Ing. Bohuslav Novotny, Prag,
und Vladimir Ryb äf, Rudna
(Tschechoslowakei)

Vertreter: Dipl.-Ing. A. Spreer, Patentanwalt,
Göttingen, Groner Str. 37

Dr.-Ing. Bohuslav Novotny, Prag,
und Vladimir Rybär, Rudnä (Tschechoslowakei),
sind als Erfinder genannt worden

erfolgt, als es bisher möglich war, woraus sich wieder kleine Abmessungen für die Löschkammer ergeben. Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung von dem im Durchmesser wesentlich größer als die walzenförmigen Kontakte ausgebildeten Mantel wenigstens das eine Ende nach dem Innenraum des Mantels so eingestülpt, daß ein weit in das Mantelinnere vorstehender Hohlzapfen gebildet wird, in den wenigstens einer von den beiden Arbeitskontakten mit einem Zwischenraum hineinragt, der der Größen-Ordnung nach gleich der gegenseitigen Entfernung der Kontakte in der Trennstellung ist. Bei dieser Ausbildung kann beim öffnen der Kontakte unter dem Einfluß des sich bildenden Lichtbogens Strom von dem einen Kontakt über den Mantel und den Hohlzapfen zum anderen Kontakt in Form von Schlingen fließen, welche durch elektrodynamische Wirkung den Lichtbogen hindern, von der Stelle zwischen den Kontakten zu entweichen. Für die Durchführung dieses allgemeinen Gedankens bestehen verschiedene Möglichkeiten, von denen einige erläutert werden.

Um die Kontaktabbrennung durch den Lichtbogen zu verringern oder ganz zu beheben, wird der Lichtbogen zweckmäßig in eine Rotationsbewegung versetzt, die durch Dauermagnete oder entsprechend angeordnete Elektromagnete herbeigeführt wird.

Gegenüber den bekannten Ausführungen unterscheidet sich die Löschkammer gemäß der Erfindung grundsätzlich darin, daß einmal der Metallmantel bei Bildung des Lichtbogens vom Strom durchflossen

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wird und daß zweitens der Lichtbogen durch elektrodynamische Wirkung an seiner Stelle festgehalten wird.

In der Zeichnung ist die Erfindung in beispielsweisen Ausführungsformen in den Fig. 1 bis 7 im Schnitt dargestellt.

Gemäß Fig. 1 ist der Metallmantel der Löschkammer mit 1 bezeichnet, dessen Randende 2 nach dem Innenraum der Kammer zu umgebogen ist und die Arbeitskontakte 3,4 umgibt. Zwischen der Wand 2 der Kammer und den Kontaktenden 3, 4 befindet sich der Luftspalt, welcher der Ordnung nach nicht größer ist als der Abstand der getrennten Kontakte 3, 4, von denen z. B. der Kontakt 3 fest, wohingegen der andere Kontakt 4 in der Pfeilrichtung beweglich ist und durch den Elektromagnet oder von Hand aus usw. betätigt wird. Entsteht z. B. an der Stelle 5 zwischen den Kontakten 3, 4 ein elektrischer Lichtbogen, so bemüht er sich, nach dem Kontaktrand zu kommen und an der Stelle 6 herauszuflammen. Dabei stößt er aber an die innere Wand des Mantels 2. Da diese Wand der Kammer aus Metall mit dem festen Kontakt 3 elektrisch leitend verbunden ist, löscht ein Teil des Lichtbogens zwischen dem Kontakt 3 und der Wand 2, und der Strom fließt weiter bloß von dem Kontakt 3 durch den Mantel 2 (in der Zeichnung gedacht dargestellt) und durch den Lichtbogen in den beweglichen Kontakt 4. Die Stromfäden bilden auf diese Weise eine Stromschlinge 7, welche durch seine elektrodynamische Wirkung den Lichtbogen zwischen dem Kontakt 4 und der Wand 2 zurück zur Stelle 6 treibt. Deshalb verharrt der Lichtbogen in dieser Stelle bis zum Moment des Stromdurchganges durch den Nullwert, in welchem Augenblick er zufolge einer intensiven Deionisation in einem kleinen, mit kalten Wänden aus einem gut wärmeleitenden Metall umgebenen Raum auf einer geringen Länge zur Löschung gelangt.

Eine weitere erfindungsgemäße Ausführung der Löschkammer zeigt die Fig. 2, wo beide Ränder 2, 2' des Mantels 1 der Metallkammer umgebogen sind, wobei sich der Lichtbogen zwischen Kontakt 3 und Mantelteil 2' als auch zwischen Kontakt 4 und Mantelteil 2 bildet. Durch elektrodynamische Kraftwirkung der Stromschlingen 7, 7' sind die Teillichtbogen an Stelle 6 gehalten, gerade so, wie es im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 der Fall war.

Gemäß Fig. 3 ist eine weitere Ausführung der Metallkammer dargestellt, wobei der Kontaktbolzen 8 von einer Spule 9 umgeben ist, welche vom vollen Schaltstrom oder einem Teil desselben durchflossen wird, was man durch Reihen- oder Parallelschaltung erzielt. Die Spule entwickelt ein magnetisches Feld mit Kraftlinien 10. Dieses Feld bewirkt eine Rotation des Lichtbogens um die Schaltkontakte herum längs einer geschlossenen Kurve ihres Umfanges, ohne daß dabei die Höhenlage des dauernden Brennens des Lichtbogens 6 beeinflußt wäre. Es ist auch möglich, beide Schaltkontakte 3, 4 mit Magnetisierungsspulen zu versehen.

Die Magnetisierungsspule kann erfindungsgemäß vorteilhaft durch einen permanenten Magnet 11, wie in Fig. 4 veranschaulicht, ersetzt werden, wobei in dargestelltem Fall dieser Magnet in den hohlen Schaltbolzen 8 eingelegt ist, um seine Schwächung durch Magnetisierungswirkung des geschalteten Stromes zu verhindern. Es besteht jedoch ein Unterschied zwischen der Anordnung mit permanentem Magnet und derselben mit einer Magnetisierungsspule, und zwar darin, daß das Feld 10 des perma-

nenten Magnets 11 den Lichtbogen in jeder halben Stromperiode in Rotation unterschiedlicher Richtung bringt. Diese Erscheinung der rechts- oder linksdrehenden Bewegung des Lichtbogens ist jedoch mit Rücksicht auf den geschlossenen Umfang der Kontakte gleichgültig, was die Löschung des Lichtbogens betrifft, welche Löschung stets beim Durchgang des Schaltstromes durch den Nullwert an der Stelle 6 stattfindet.

Eine weitere Möglichkeit der erfindungsgemäßen Ausführung mit einem permanenten Magnet 11 im Kontakt 3 stellt die Fig. 5 dar. Um die Kraftstärke des magnetischen Feldes an Stelle 6 der Rotation des Lichtbogens, welcher an der Oberfläche des nach innen des Mantels 1 umgebogenen Randes 2 und des Kontaktes 4 brennt, zu erhöhen, ordnet man gemäß der Erfindung in der Aushöhlung zwischen dem umgebogenen Rand 2 und dem Mantel 1 der Kammer einen Ring 15 aus magnetischem Werkstoff an oder sogar einen permanenten Magnet derselben Gestalt. Die Lage des Ringes wird so gewählt, daß an der Stelle 6, wo der Lichtbogen brennt, die Neigung der magnetischen Kraftlinien 10 gegenüber der Achse der Kontakte 3, 4 am nächsten dem Wert 45° wäre bzw. diesen Wert besäße.

Den äußeren Mantel 1 der Löschkammer kann man vorteilhafterweise aus einem elektrisch sowie magnetisch gut leitenden Material herstellen, z. B. aus Eisen, und den Magnet 15 radial oder ungefähr radial magnetisieren. Durch diese Anordnung wird das magnetische Feld an der Stelle 6 wesentlich verstärkt.

Eine weitere Vervollkommnung der Löschkammer nach der Erfindung veranschaulicht die Fig. 6. Um die Richtung des magnetischen Feldes zweckmäßig zu gestalten und seine Stärke zu erhöhen, benutzt man außerhalb des schon beschriebenen permanenten Magnets 11 im Kontakt 3 noch einen weiteren permanenten, vorteilhafterweise walzenförmigen Magnet 16, welchen man in der Aushöhlung des anderen beweglichen Arbeitskontaktes 4 anordnet. Dieser Magnet ist auf solche Weise magnetisiert und der Lage nach gewählt, daß die Richtung seines magnetischen Feldes umgekehrt mit Rücksicht zur Richtung des magnetischen Feldes des Magnets 11 ist. Durch diese Anordnung erzielt man ein resultierendes magnetisches Feld zwischen den Kontakten 3, 4 mit dem Verlauf der Kraftlinien 17 nach Fig. 6. Durch die beschriebene Anordnung erzielt man eine weit bessere Ausnutzung des magnetischen Feldes zum Löschen des Schaltlichtbogens.

Die vorher angegebenen Abarten der konstruktiven Verwirklichung des Erfindungsgedankens können nach Fig. 7 umgestaltet werden. Die Anordnung beruht in einer besonderen Ausbildung der Kontakte 3 und 4, welche je eine Aushöhlung 12 um die Kontaktmitte herum besitzen, so daß Aufsitzflächen 13 in der Gestalt eines Kreisringes entstehen. Die so entstandene Wand 14 an den Kontaktenden verengt die Stromschlinge 7. Die Deformation der Stromfäden hat dann eine verstärkte Ausblasewirkung auf den Lichtbogen in der Richtung zur Stelle 6, wodurch die Betriebsverläßlichkeit der Löschkammer erhöht wird.

Die Löschkammer gemäß der Erfindung ist für die Abschaltung des Wechselstromes besonders vorteilhaft; sie weist jedoch auch beim Abschalten des Gleichstromes entsprechender Spannung gegenüber den bisherigen Löschkammern bedeutende Vorteile auf.

Es ist klar, daß die einzelnen beschriebenen und in der Zeichnung veranschaulichten konstruktiven

Claims (9)

Lösungen der Löschkammer nach der Erfindung zweckmäßig auf verschiedene Weise kombiniert werden können, ohne daß dadurch der Rahmen des Erfmdungsgedankens überschritten wäre. Patentansprüche:

1. Metallene Löschkammer für elektrische Schaltgeräte, bei der die den Strom unterbrechenden walzenförmigen Kontakte von einem gleichachsigen Mantel aus einem strom- und wärmeleitenden Metall umgeben sind, dadurch gekennzeichnet, daß von dem im Durchmesser wesentlich größer als die walzenförmigen Kontakte ausgebildeten Mantel (1) wenigstens das eine Ende nach dem Innenraum des Mantels so eingestülpt ist, daß ein weit in das Mantelinnere vorstehender Hohlzapfen gebildet wird, in den wenigstens einer von den beiden Arbeitskontakten mit Zwischenraum hineinragt, wobei der Zwischenraum zwischen dem Kontakt (3,4) und dem Hohlzapfen (2) der Größenordnung nach gleich der gegenseitigen Entfernung der Kontakte (3, 4) in der Trennstellung ist, so daß beim öffnen der Kontakte unter dem Einfluß des sich bildenden Lichtbogens Strom von dem einen Kontakt (3) über den Mantel (1) und den Hohlzapfen (2 bzw. 2') zum anderen Kontakt (4) in Form von Schlingen (7 bzw. 7') fließen kann, welche durch elektrodynamische Wirkung den Lichtbogen hindern, von der Stelle (6) zwischen den Kontakten (3, 4) zu entweichen.

2. Löschkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur das eine Ende des Mantels (1) zur Bildung eines Hohlzapfens (2) nach innen eingestülpt und das andere Ende des Mantels (1) mit dem festen Abschaltkontakt (3) fest, elektrisch leitend verbunden ist, derart, daß beide Kontakte (3, 4) in den Hohlzapfen (2) hineinragen (Fig. 1).

3. Löschkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (1) bei Einstülpung an beiden Enden zu je einem Hohlzapfen (2, 2') gegenüber den Kontakten (3, 4) isoliert ist, die beiden Kontakte (3, 4) je in einem der Hohlzapfen (2, 2') stehen und der Zwischenraum zwischen den beiden Hohlzapfen (2, 2') sich in Höhe der Berührungsstelle der zusammengeführten Kontakte (3,4) befindet (Fig. 2).

4. Löschkammer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der feststehende Kontakt (3) als Bolzen (8) ausgebildet und in be-

kannter Weise von einer gleichachsigen Magnetisierungsspule (9) umgeben ist, welche entweder in Reihe mit den Arbeitskontakten (3, 4) oder parallel zu denselben geschaltet ist (Fig. 3).

5. Löschkammer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß gegenüber dem beweglichen Kontakt (4) in bekannter Weise gleichachsig mit demselben ein permanenter, beispielsweise walzenförmiger, wesentlich in der Achsenrichtung magnetisierter Magnet (11) angeordnet ist, vorteilhaft in einer Aushöhlung (8) des Mantels (1), dessen Ende den Kontakt (3) bildet (Fig. 4).

6. Löschkammer nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Raum zwischen dem Hohlzapfen (2) und der Innenwandung des Mantels (1) ein Ring (15) aus magnetischem Werkstoff in solcher Lage vorgesehen ist, daß die Richtung der magnetischen Kraftlinien (10) an der Stelle (6) des Lichtbogens gegenüber der Achse der Kontakte (3, 4) mit Vorteil um 45° geneigt ist und die magnetische Feldstärke an der Stelle (6) je nach den Eigenschaf ten des magnetischen Werkstoff es des Ringes (15) optimal ist (Fig. 5).

7. Löschkammer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (15) ein Permanentmagnet ist.

8. Löschkammer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auch in einer Aushöhlung des bolzenartig ausgebildeten beweglichen Arbeitskontaktes (4) ein permanenter Magnet (16) in einer solchen Weise vorgesehen ist, daß die Richtung seines magnetischen Feldes (17) umgekehrt gegenüber der Richtung des magnetischen Feldes des Permanentmagnets (11) im festen Kontakt (3) ist (Fig. 6).

9. Löschkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der beiden Kontakte (3, 4) mit Aushöhlungen dergestalt versehen sind, daß sich die Kontakte (3., 4) am Umfang der Endflächen der Kontakte z. B. in Gestalt von Kreisringflächen aufeinandersetzen, und daß die Tiefe der Aushöhlung im Kontakt (3 bzw. 4) derart ist, daß die entstandene Wand (14) die Stromschlinge (7) verengt (Fig. 7).

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 496 330, 579 295, 496, 850771, 869 673;

USA.-Patentschriften Nr. 2411 892, 2 411 893, 506 991.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 809·769/409' 3.59