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Selbsttätiger Stromunterbrecher mit einem leicht verdampfbaren Elektrolyten
und einer Lichtbogenkammer. Die Erfindung betrifft einen selbsttätigen Stromunterbrecher,
der sich für die Anbringulig in einer schützenden Erdverbindung für Leitungen eignet,
die hohe Spannungen zu übertragen haben. In einer schützenden Erdverbindung dieser
Art ist es wesentlich, daß, sobald sich bei einer Entladung nach der Erde ein Lichtbogen
an der Funkenstrecke gebildet hat, dieser Lichtbogen nicht aufrechterhalten, sondern
wieder unterbrochen wird. Das geschieht bei dem Stromunterbrecher nach der Erfindung
dadurch, daß, während er eilte ungehinderte Anfangsentladung nach der Erde zuläßt,
gleich darauf ein zweiter Bogen in der Erdverbindung leergestellt und in die Länge
gezogen wird, so claß an dieser Stelle oder an der Funkenstrecke selbst die Erdverbindung
unterbrochen wird. Danach ist der Unterbrecher wieder arbeitsfähig. Die Bildung
des zweiten Lichtbogens erfolgt in einer Kammer, die sich in einem einen leicht
verdanipfbareil Elektrolyten enthaltenden Behälter befindet und mit der Flüssigkeit
in noch zu beschreibeilderWeise in Verbindung steht. Der Elektrolyt bewahrt die
-#7orriclitiuig gegen Beschädigung durch Hitze.
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In der Zeichnung ist Abb. i ein senkrechter Schnitt durch eitre Ausführungsform
der Erfindung.
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Die Abb. 2, 3 und d. sind ähnliche Ansichten in kleinerem Maßstabe,
die die Wirkungsweise der Vorrichtung veranschaulichen.
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Abb.5 ist eilte Seitenansicht einer etwas abgeänderten Bauart.
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Die Leitung i von der nicht gezeichneten Kraftleitung ist mit der
Metallhaube 31 eines Isolators 3 verbunden. In der Haube 3 i ist die Stützstange
2i des einen Endstückes 2 einer Hörnerschutzvorrichtung verschiebbar angebracht.
Der Abstand zwischen den Endtücken 2 ist derartig, daß unter normalen Leitungsbedingungen
ein Lichtbogen zwischen ihnen nicht gebildet wird. Die Stützstange des anderen Endstückes
ist mit einer Jletallliatthe 6i verbunden, die auf dem Kopf eines zweiten Isolators
d. angebracht ist. Dieser bestellt aus mehreren Glocken am oberen Ende eines Rohres
5 aus Isoliermaterial, das von einer Hülse in einer Schutzkappe ioi eines Gefäßes
io getragen wird. Das Gefäß ist bis zu einer genügenden Hölle, die von einem
Standrohr g gngezeigt wird, mit einem verdampfbaren Elektrolyten von niedrigem
Widerstand gefüllt, z. B. Wasser, dessen Dichte durch Zusatz passender Stoffe, z.
B. Salz, verändert werden kann, wodurch man nicht nur den Widerstand des Elektrolyten
verändern, sondern auch den Gefrierpunkt herabdrücken kann. Der Elektrolyt ist durch
eine von dein metallenen Gefäß io ausgehende Leitung 103 geerdet. Der untere Teil
13 des Rohres 5 taucht ziemlich tief in den Elektrolyten, der, wie bei 12 angedeutet,
durch das offene untere Ende in das Rohr eintritt, aber im oberen Teil desselben
einen Ausdehnungsraum 1q. frei läßt.
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Strom wird von der Metallhaube 61 nach dein Elektrolyten 12 im Rohr
mittels eines Leiters 6 geleitet. Dieser besteht vorzugsweise aus einem Metallrohr,
daß an seinem oberen Ende offen und im Raum rd. mit einer Öffnung 71 versehen ist,
die einen Überdruck im Raum während der Arbeit des Apparates verhindert. An dem
unteren Ende des Rohres 6 und in leitender Verbindung mit dem Elektrolyten 12 in
dein Rohr 13 ist eine Elektrode 7 angebracht. Diese kann mittels einer über der
Haube 61 angebrachten Schraubenmutter 62 eingestellt werden, um einen Kontakt mit
der
Oberfläche des Elektrolyten 12 im Rohr zu ermöglichen; der Apparat
arbeitet aber auch dann wirksam, wenn die Einstellung nicht genau ist.
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Die Wirkungsweise wird zeichnerisch in den Abb.2, 3 und d., wie folgt,
veranschaulicht: Wenn eine ungewöhnlich starke Spannung auf die Kraftleitung einwirkt,
überspringt sie den Zwischenraum z, 2 und wird durch den geerdeten Elektrolyten
entladen (Abb.2). Der hierbei zwischen den Elektroden 2 sich bildende Lichtbogen
wird jedoch durch die normale Leitungsspannung aufrechterhalten, und Strom fließt
beständig durch die Schutzvorrichtung nach der Erde. Der Unterbrecher arbeitet nicht
unmittelbar, um diese Erdleitung zu unterbrechen. Wie leicht verständlich, kann
der Glühkontakt zwischen der Elektrode 7 und dem Elektrolyten 12 in dem Isolationsrohr
13 die Stromhitze auf der Elektrolytoberfläche konzentrieren. Der letztere Wird
daher verdampft, und das Luftdampfgem,isch in dem Raum 14 dehnt sich so durch die
Hitze des Bogens, der nun zwischen 7 und 1a gebildet wird, aus, daß der Elektrolyt
in den Rohr 13 hinuntergedrückt wird. Der Lichtbogen x (A'bb. 3) wird von dem zurücktretenden
Elektrolyten in die Länge gezogen, bis der Erdstrom hier oder an der Funkenstreck
e 2, 2 unterbrochen wird. Nun kühlt sich der Dampf in der Kammer 14 ab und kondensiert;
dies hat zur Folge, daß infolge Überdrucks im Gefäß io der Elektrolyt in dem Rohr
13 wieder aufsteigt und mit der Elektrode 7 in Berührung- kommt (Abb. q.). Der Apparat
ist so für eine folgende Wirkung bereit.
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Der Schutz des Rohres 5-13 gegen Beschädigung durch Hitze aus dem
Bogen und die sofort wieder einsetzende Arbeitsbereitschaft des Apparates wird weiter
dadurch veranlaßt, daß das Rohr in die Flüssigkeit i i des Behälters eintaucht und
durch sie gekühlt wird. Der Kreislauf der Flüssigkeit, der aus der Arbeitsweise
des Apparates herrührt, verbürgt einen Zufluß der gekühlten Flüssigkeit in das Rohr
13 und hält dieses sowohl innen wie außen kalt.
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In der in Abb. 5 gezeichneten Abart ist die Einrichtung in allen wesentlichen
Punkten die gleiche, mit der Ausnahme, daß die Rohre 17. die den Strom von den verschiedenen
Unterbrechungsstellen 15 für die drei Hauptleitungen führen, in ein gemeinsames
Gefäß 16 eintauchen. Ein besonderes Gefäß für jede Röhre ist jedoch vorzuziehen.
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Der Erfindungsgegenstand kann in Einzelgeiten geändert werden, ohne
vom Wesen der Erfindung abzuweichen. So kann die besondere Form- der untergetauchten
Kammer und des Behälters für den Elektrolyten geändert werden, wie auch die Konstruktion
des Leiters und der damit verbundenen Isolationselemente.
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Aus den Erfahrungen des Betriebes hat sich ergeben, daß der Stromunterbrecher
eine Kondensatorwirkung hat, die sich daraus ergibt, daß die beiden Wassersäulen,
nämlich die innerhalb des die Lichtbogenkammer bildenden Rohres befindliche sowie
die außerhalb dieses Rohres liegende, wie Kondensatorplatten wirken.
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Die flüssigen Korndensatorbeläge haben eine weit größere Kapazität
als Metallplatten und machen den Stromunterbrecher besonders empfindlich für Entladungen
von hoher Frequenz.
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Außer diesen auf der reinen Kondensator-Wirkung beruhenden Vorteilen
wird noch der weitere Vorteil erzielt, daß die Beläge des Kondensators durch den
Widerstand der Wassersäule in dem unteren Teil des Behälters teilweise kurzgeschlossen
werden, so daß die beiden Kondensatorbeläge im selben Augenblick geladen und teilweise
entladen werden.
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Da außerdem der Widerstand der Wassersäule und des Wassers in dem
Behälter vollkommen induktionsfrei ist, kann Resonanz zwischen der Widerstandsverbindung
und der elektrostatischen Kapazität des Kondensators nicht eintreten.