DE254063C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVl 254063 KLASSE 21/. GRUPPE

BERTALAN DUSCHNITZ in BERLIN.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 30. Juli 1910 ab.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Bildung des Lichtbogens zwischen Elektroden ohne Hilfe eines die Elektrodenenden verbindenden festen Leiters und ohne die Elektroden miteinander in Berührung zu bringen. Nach der Erfindung erfolgt vielmehr die Lichtbogenbildung dadurch, daß die die Elektrodenenden trennende Zwischenstrecke durch fein verteilte Stoffe oder Dämpfe ionisiert wird. Dies geschieht nach der Erfindung

ι dadurch, daß zwischen den unter Spannung stehenden Elektroden durch einen kräftigen Hilfsstrom geeignete Stoffe zur explosionsartigen raschen Zersetzung, die als Verbrennung, Verdampfung usw. vor sich geht, gebracht werden, so daß die beide Elektroden trennende Zwischenstrecke hinreichend ionisiert und der Lichtbogen gebildet wird, worauf der Hilfsstrom geschwächt oder unterbrochen wird, so daß die explosionsartige Zersetzung aufhört, der Lichtbogen aber bestehen bleibt. Zur Ausführung des Verfahrens kann man bei parallel oder geneigt nebeneinander angeordneten Elektroden einen oder mehrere Stromleiter im Hilfsstromkreis anordnen, die längs der einen oder beider Elektroden zwischen den Elektroden liegen und mit der einen Elektrode an der jeweiligen Wurzelstelle des Lichtbogens, wo die Explosion erfolgen soll, in leitender Verbindung stehen. Hierbei dient also der Leiter des Hilfsstroms mit seinem stromleitend mit der Wurzelstelle des Lichtbogens verbundenen Ende entweder selbst als Explosivstoff oder der Explosivstoff liegt an der Berührungsstelle der Elektrode oder endlich zwischen dem Ende des Hilfsstromleiters und der Wurzelstelle des Lichtbogens. Immer aber muß der Leiter des Hilfsstroms und der Explosivstoff auf der der andern Elektrode zugewandten Seite liegen. Für eine beliebige Elektrodenstellung kann die Erfindung so ausgeführt werden, daß ein im Hilfsstromkreis längs einer Elektrode oder geneigt zu einer der Elektroden angeordneter Leiter von dieser durch Luft isoliert derart angebracht ist, daß er sich selbsttätig, z. B. durch sein Eigengewicht, mit seinem freien Ende gegen die Elektrode anlegt. Die Ausschaltung oder Schwächung des Hilfsstroms nach der Lichtbogenbildung kann auf beliebigem Wege erfolgen, z. B. elektromagnetisch oder mit Hilfe der Ausdehnung eines geeigneten Körpers oder in sonstiger Weise. Ohne besondere Hilfsapparate kann eine Schwächung dadurch bewirkt werden, daß der Hilfsstrom ständig im Nebenschluß zum Lichtbogen liegt und man die Netzspannung wesentlich höher wählt als die Lichtbogenspannung; in diesem Fall wird zweckmäßig der Hilfsstromkreis aus einem leitenden Material von verhältnismäßig hohem Widerstände gebildet. Durch geeignete Beseitigung des Nebenschluß Widerstandes kann man dann erreichen, daß die den Lichtbogen einleitende Explosion nur bei der höheren Netzspannung eintritt, während sie bei der niedrigeren Lichtbogenspannung wegen des Sinkens der Spannung im Hilfsstromkreis nicht mehr eintritt. Dieser Nebenschlußstromkreis kann zum Teil oder ganz aus Leitern mit bei wachsender Temperatur sinkendem Widerstand gebildet werden, wodurch weiter erreicht wird, daß die Differenz der Stromstärken beim Einschalten und beim Brennen der Lampe vergrößert wird, so daß die Explosion inten-

siver wird und der Lichtbogen schneller entsteht. Es ist so möglich, den Lichtbogen in einer ganz kurzen Zeit nach Einschaltung des Stroms selbsttätig herzustellen.
Die zur Einleitung der den Lichtbogen veranlassenden explosionsartigen Zersetzung dienenden Stoffe können von sehr verschiedener Beschaffenheit sein. Wesentlich ist nur, daß sie bei genügender Erwärmung ganz oder teilweise in fein verteilte Partikel oder Dämpfe zerfallen, die, sei es infolge der Hitzewirkung oder durch mechanische, chemische oder elektrische Einwirkungen, von der Erwärmungsstelle aus nach verschiedenen Seiten fortge- schleudert werden. Die gebildeten Explosionsprodukte können fest, flüssig oder dampfförmig sein. Geeignete Körper sind z. B. Metalle, Kohle und sonstige Leiter, die bei der zu erreichenden Temperatur lebhafte Verbrennungs- oder Verdampfungserscheinungen zeigen, z. B. Metalldraht, wie Kupfer o. dgl., ferner Stoffe, die aus Leitern (z. B. Kohle, Graphit, Metallpulver u. dgl.) und Nichtleitern (Gips, Metalloxyden, Erdalkalien, Zelluloseprodukten, Gummi u. dgl.) zusammengesetzt sind. Da zur Einleitung der Explosion die auf elektrischem Wege erzielte sehr hohe Temperatur zur Verfügung steht und man zur Erhitzung der Explosionsstelle einen beliebig großen Stromstoß gemäß der Erfindung benutzen kann, so ist fast jeder Stoff in geeigneten Dimensionierungen als »Explosivkörper« im Sinne der Erfindung verwendbar, da es nach der Erfindung nur darauf ankommt, eine durch Wärmezufuhr erzeugte Zerstäubung bzw. Vergasung von Teilen des Körpers herbeizuführen. Es ist nicht erforderlich, daß der Explosivkörper aus einem Stück besteht, vielmehr kann er auch aus zwei Teilen bestehen, wodurch man erreichen kann, daß die Hitzewirkung an der Berührungsstelle der beiden Teile des Glühkörpers beim Stromdurchgang äußerst intensiv wird; so kann der Körper z. B. aus zwei sich berührenden Kohlenstiften gebildet werden. Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform ist die, den Explosivkörper aus einer in der Lichtbogennähe verbrennenden bzw. sonstwie zu verzehrenden Isolationsmasse zu bilden, die den Leiter des Hilfs- stroms seiner Länge nach isoliert. Besteht z. B. der Leiter aus Kupferdraht, der seiner Länge nach mit einer organischen Isolierung oder einer Emaille isoliert ist, und bringt man das unisolierte Ende des Leiters in leitende Verbindung mit dem Ende der einen Elektrode, so tritt bei Einschaltung des Stromes ein plötzliches Erglühen des Drahtendes ein, welches die Isolation in der Nachbarschaft der Glühstelle zur Explosion bringt und die Lichtbogenbildung veranlaßt. Wird nun der Hilfsstrom ausgeschaltet, so wird die Isolation des Hilfsleiters nur in der nächsten Nachbarschaft des Lichtbogens verzehrt, so daß sich der vor der Explosion und Stromeinschaltung vorhandene Zustand wieder herstellt. Der Hilfsleiter selbst brennt dabei mit den Elektroden ab. Eine besonders zweckmäßige Art der explosionsfähigen Isoliermasse erhält man, wenn man eine beliebige feste Isoliermasse mit einer mehr oder minder gut leitenden flüssigen Masse, z. B. schwarzer Tusche, Chlorcalciumlösung o. dgl., tränkt. So kann der Leiter z. B. aus einem Metalldraht bestehen, welcher von einer Hülle aus Papier umgeben ist, die mit schwarzer Tusche getränkt ist. Dann erfolgt beim Einschalten des Hilfsstroms ein explosionsartiges Erglühen am Ende des Leiters, wobei die Lichtbogenbildung an der Glühstelle durch die reichlich auftretenden Explosionsgase und Metalldämpfe begünstigt und beschleunigt wird.

Die Isolierung des Leiters, an dessen Spitze sich hierbei die zur Lichtbogenbildung dienende Glüherscheinung und Explosion abspielt, wird dabei so gewählt, daß sie nur in der Nähe des Lichtbogens verdampft, so daß der Leiter nur dort bloßgelegt wird und bei der nächsten Lichtbogenbildung zwischen dem Leiter und der Elektrode anderer Polarität ein genügender Kontakt vorhanden ist. Dabei muß die Anordnung so getroffen werden, daß stets zwischen dem Hilfsleiter und der Elektrode anderer Polarität ein genügender Widerstand vorhanden bleibt, damit der Hilfsstrom eine genügende thermische Wirkung entfalten kann. Statt den Leiter des Hilfsstroms mit einer explosionsfähigen Isolation zu versehen, kann man die Explosivmasse auch auf der Elektrode an der dem Leiter des Hilfsstroms und der anderen Elektrode zugewandten Seite anordnen. Hierbei bedient man sich zweckmäßig als Explosivmasse eines leitenden Stoffes von hohem Widerstand, wie z. B. einer Mischung von Gips und Graphit, die bei Stromdurchgang einen sehr hohen Wärmeeffekt ergibt. Je nach dem Widerstand, welcher an der Glüh- bzw. Explosionsstelle vorherrschen soll, kann man die Zusammensetzung der angewandten Mischung ändern. Mit Hilfe eines organischen oder unorganisehen Bindemittels, wie z. B. Gummi oder sonstige organische Kolloide oder Metalle in kolloidaler Form, gegebenenfalls mit organischen Stoffen gemengt, kann man Massen herstellen, die bei Durchgang eines genügend starken Stromes entweder selbst an der Erhitzungsstelle explodieren oder benachbarte Teile durch ihre pyrometrische Wirkung zur Explosion bringen.

Der Hilfsstromleiter, an dessen jeweiliger Spitze sich die Explosion abspielt, muß dabei aus einem derart hitzebeständigen Stoff be-

■ stehen, daß er nur in unmittelbarer Nähe des Lichtbogens durch dessen Wirkung zerstört wird und die Explosion sich ebenfalls nach Ausschaltung oder Schwächung des Hilfsstromes nicht, über größere Strecken des Leiters fortpflanzen kann. Dieser Bedingung genügt z. B. ein seiner Länge nach durch einen organischen Stoff, z. B. Seide, isolierter Kupferdraht.

ίο In der beiliegenden Zeichnung ist eine solche Ausführungsform in schematischer Darstellung beispielsweise veranschaulicht. Die Elektroden stehen hier parallel zueinander. Die Leitung ι ist mit der Elektrode 4, die Leitung 2 mit der Elektrode 5 verbunden. Von der Leitung ι geht eine Zweigleitung 3 zu dem Leiter 6, welcher längs der Elektrode 5 angeordnet und von ihr durch eine Isolation a getrennt ist. Die Isolation α kann die oben beschriebenen Eigenschaften, bei Erhitzung besser leitend zu werden, besitzen. Vor Beginn des Betriebes muß das Ende des Leiters 6 in der Nähe der Stelle b blankgelegt und eine leitende Verbindung mit. der Elektrode 5 hergestellt werden. Schaltet man den Strom ein, so fließt dieser von der Leitung 1 aus durch die Leitung 3, Leiter 6, Punkt b, durch Elektrode 5 zur Leitung 2 zurück. Hierbei erhitzt sich wegen des verhältnismäßig großen Widerstandes die Stelle b sehr stark, wodurch eine explosionsartige Zersetzung, sei es des Drahtendes 6 oder der Isolation α im Punkt b oder beides, stattfindet, so daß der zwischen den Brennenden der Elektroden 4 und 5 befindliche Raum leitend wird und zwischen den Elektroden ein Lichtbogen entsteht. Brennen nun die Elektroden um ein Stück ab, so brennt auch Leiter 6 und Isolator α um dasselbe oder annähernd dasselbe Stück ab, wobei sich am jeweiligen Ende des Metalleiters 6. das aus der Zeichnung ersichtliche Schmelztröpfchen bildet, welches eine genügend leitende Verbindung mit der Elektrode 5 aufrechterhält. Schaltet man eine solche Lampe aus und nach beliebiger Zeit wieder ein, so bildet sich an der Stelle b eine Glühstelle, die Explosion erfolgt aufs neue, und der Lichtbogen bildet sich wiederum. Ist die Isolationsmasse α so gewählt, daß sie bei Stromdurchgang gut leitend wird, so tritt die Glühwirkung mit Hilfe dieser Isolationsmasse an dem jeweiligen Ende des Leiters 6 bei Einschaltung des Hilfsstromes ein. Die Anordnung muß dann so getroffen werden, daß die leitend gewordene Stelle des Isolators α einen noch genügenden Widerstand behält, um bei den jeweiligen Stromverhältnissen ins Glühen zu geraten.

Der Leiter des Hilfsstromes kann auch eine andere Lage in bezug auf die Elektrode anderer Polarität haben, z. B. kann er in einer der anderen Elektrode zugekehrten Längsnut der einen Elektrode angeordnet sein. Die Erfindung ist auch für andere Elektrodenlagen, z. B. für geneigt nebeneinanderliegende Elektroden, verwendbar. Die Erfindung ist für Gleichstrom sowohl wie auch für Wechselstrom anzuwenden.

Claims (11)

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur Bildung des Lichtbogens zwischen Elektroden, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen kräftigen Hilfsstrom zwischen den unter Spannung stehenden Elektroden geeignete Stoffe zur explosionsartigen Verbrennung, Verdampfung oder Zersetzung gebracht werden und der Hilfsstrom nach genügender Ionisation der beide Elektroden trennenden Zwischenstrecke geschwächt oder unterbrochen wird, so daß die explosionsartige Zersetzung aufhört und der durch sie verursachte Lichtbogen zwischen den Elektroden bestehen bleibt.

2. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 für parallel oder geneigt nebeneinander angeordnete Elektroden, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Hilfsstromkreise ein oder mehrere längs der einen oder beider Elektroden mit der einen Elektrode an der jeweiligen Explosionsstelle in leitender Verbindung stehende Stromleiter auf der der anderen Elektrode zugewandten Seite angeordnet sind.

3. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Hilfsstromkreise längs oder geneigt zu einer Elektrode angeordneter Leiter von dieser durch Luft isoliert, aber so angeordnet ist, daß er selbsttätig, z. B. durch sein Eigengewicht, mit seinem freien Ende gegen die Elektrode anliegt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausschaltung oder Schwächung des Hilfsstromes auf elektromagnetischem Wege erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwächung des Hilfsstromes dadurch erfolgt, daß die Elektroden an eine bedeutend höhere Netzspannung gelegt werden, wie die Lichtbogenspannung ist, wobei der Hilfsstrom im Nebenschluß zum Lichtbogen liegt.

6. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (z. B. Kupfer) seiner Länge nach durch einen festen Stoff, der in Lichtbogennähe verbrannt bzw. verzehrt wird (z. B. eine organische Isolierung oder Email) isoliert ist.

j. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter aus einem \ isolierten Metalldraht besteht, wobei die Isolation mit schwarzer Tusche getränkt ist.

8. Elektrode zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sie ihrer Länge nach dort, wo der Leiter des Hilfsstromes mit ihr in Kontakt kommen kann, mit einem leitenden Stoffe von hohem Widerstände versehen ist, welcher beim Stromdurchgang einen sehr großen Wärmeeffekt ergibt (z. B. eine Mischung von Gips und Graphit).

g. Elektrode nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff von hohem Widerstand mit organischen oder unorganischen Kolloiden zubereitet wird.

10. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsstromleiter aus einem Stoffe besteht, der unter der Wirkung des Lichtbogens nur in dessen Nähe zerstört wird und auf dem sich die Explosion nach Ausschaltung oder Schwächung des Hilfsstromes nicht fortpflanzt, so daß die Explosion sich nur an der mit der Wurzelstelle des zu bildenden Lichtbogens in leitender Verbindung stehenden jeweiligen Spitze des im übrigen seiner Länge nach isolierten Hüfsstromleiters abspielt.

11. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter in einer der anderen Elektrode zugekehrten Längsnut der einen Elektrode angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.