DE574960C - Deionization device for extinguishing the interrupting arc of switches - Google Patents

Description

DEUTSCHES-REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN AM 21.APRIL 1933ISSUED ON APRIL 21, 1933

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

JVl 574960 KLASSE 21c GRUPPE 35 oeJVl 574960 CLASS 21c GROUP 35 oe

Patentiert im Deutschen Reiche vom 2. Oktober 1931 abPatented in the German Empire on October 2, 1931

Zur raschen Lichtbogenlöschung in elektrischen Schaltern verwendet man Blasvorrichtungen und Entionisierungsvorrichtungen, in welche die Lichtbogen mit Hilfe von magnetischen Feldern hineinbewegt werden. Bei den gewöhnlichen Blaseinrichtungen werden dabei Isolierwände angewendet, um welche sich der Lichtbogen herumlegt, wenn er in die Länge geblasen wird, und die ihn dadurch zwingen, sich bedeutend zu verlängern. Die Entionisierungsvorrichtungen, bei denen metallische Gitter oder Bleche verwendet werden,-beruhen dagegen auf der Eigenschaft kühler Oberflächen, welche die Wiedervereinigung der im Lichtbogen vorhandenen elektrischen Ladungsträger zu neutralen Molekülen außerordentlich beschleunigen. Sie sind insbesondere bei Wechselstromlichtbögen wirksam, deren Löschung sie im Augenblick des Stromnulldurchganges durch die hervorgerufene Beschleunigung der Entionisierung bewirken. Man hat ferner auch vorgeschlagen, um Lichtbogen auf dem gleichen Weg der Entionisierung zu löschen, Vorrichtungen zu benutzen, die unter der Einwirkung des Lichtbogens große Mengen von Dampf abgeben. Der Dampf wirkt ebenfalls entionisierend.Blowing devices are used to quickly extinguish arcs in electrical switches and deionization devices, in which the arcs with the help of magnetic Fields are moved into. In the case of the usual blower devices Insulating walls are used around which the arc wraps itself when it extends in length blown, and thereby force it to lengthen significantly. The deionization devices, where metallic grids or sheets are used, -based on the other hand on the property of cool surfaces, which the reunification of the im Arc existing electric charge carriers to neutral molecules extraordinarily accelerate. They are particularly effective with alternating current arcs, they are deleted at the moment of the current zero crossing cause by the induced acceleration of the deionization. It has also been suggested to use the same deionization path to arc arcs to extinguish, to use devices that give off large amounts of vapor under the action of the arc. Of the Steam also has a deionizing effect.

Bei allen diesen Einrichtungen muß der Lichtbogen in eine mehr öder weniger enge Bahn durch Zuhilfenahme von Blasfeldern hineingedrängt werden. Dem setzt der Lichtbogen oft einen beträchtlichen Widerstand entgegen, der die Ursache für das Versagen einer solchen Einrichtung sein kann.In all of these devices the arc must be more or less narrow Train can be pushed in with the help of blown fields. The arc sets that often there is considerable resistance which can cause such a device to fail.

Durch die Erfindung wird ein grundsätzlich neuer Weg beschritten, um eine rasche Lichtbogenlöschung in elektrischen Schaltern durch Entionisierung herbeizuführen. Erfindungsgemäß werden bei einer Vorrichtung, welche aus einer Anzahl quer zur Unterbrechungsstrecke liegenden Wänden· oder Blechen besteht, die die Wände oder Bleche scherenartig angeordnet und beim Ausschalten derart gegeneinander bewegt, daß sie zunächst den Lichtbogen umfassen und sich dann bei 45, der weiteren Bewegung übergreifen.The invention takes a fundamentally new approach to rapid arc extinction in electrical switches by deionization. According to the invention, in a device which consists of a number of walls or metal sheets lying across the interruption section consists that the walls or sheets are arranged like scissors and when switched off in such a way moved against each other so that they first encompass the arc and then at 45, the further movement overlap.

Bei dieser Vorrichtung ist es dem Lichtbogen unmöglich gemacht, auszuweichen. Er wird zwangsläufig¹ in die ihn verlängernde und entionisierende Vorrichtung hineingezwängt. Diese Vorrichtung bewirkt zunächst eine sehr hohe Spannungsaufnahme des Lichtbogens, die man so steigern kann, daß fast die ganze verfügbare Netzspannung auf den Lichtbogen konzentriert wird. Mit Vorteil wendet man dabei für Wechselstrom die induktive Widerstandsvergrößerung durch Schaffung magnetischer Kreise um den Lichtbogen an. Nach dem Erlöschen des Lichtbogens, bei Wechselstrom also im Augenblick des Stromnulldurchganges, setzt die entionisierende Wirkung der großen Oberflächen der Vorrich-With this device it is made impossible for the arc to evade. He is forced into the elongating it and be deionized device inevitably ^first This device first of all causes a very high voltage absorption of the arc, which can be increased so that almost all of the available mains voltage is concentrated on the arc. It is advantageous to use the inductive increase in resistance for alternating current by creating magnetic circles around the arc. After the arc has been extinguished, in the case of alternating current, i.e. at the moment of the current zero crossing, the deionizing effect of the large surfaces of the device

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker stated as the inventor:

Dr. Hans Gerdien in Berlin-Grunewald.Dr. Hans Gerdien in Berlin-Grunewald.

tung ein, die dem Lichtbogenraum sehr schnell seine dielektrische Festigkeit zurückgibt und die Wiederzündung nach dem Erlöschen verhindert. —device that very quickly gives the arc chamber back its dielectric strength and prevents reignition after extinguishing. -

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind also keine Blasfelder erforderlich, und außerdem hat die Einrichtung den besonderen Vorzug, daß sich die isolierenden Trennwände der Vorrichtung zwischen den Elektroden völlig einschieben und den kürzesten Durchschlagsweg zwischen den Elektroden auf diese Weise unterteilen und zusätzlich isolieren. Da die Wände der Vorrichtung dabei selber Träger der dielektrischen Festigkeit sind, kann man eine sehr durchschlagsfeste Trennung der Elektroden erreichen.In the device according to the invention, no blow fields are required, and In addition, the device has the particular advantage that the insulating partitions of the device between the electrodes and insert the shortest Subdivide the breakdown path between the electrodes in this way and in addition isolate. Since the walls of the device themselves support the dielectric strength a very puncture-proof separation of the electrodes can be achieved.

Mit besonderem Vorteil kann man Wände aus magnetischem Material oder solche mit magnetischen Einlagen verwenden. Man kann beispielsweise emaillierte Eisenplatten anwenden. Hiermit erreicht man mehrere Vorteile, nämlich erstens, daß durch die starken magnetischen Felder, die sich durch die Bleche um den Lichtbogen herum schließen, eine zusätzliche Schließkraft für die seherenartige Gegeneinanderbewegung der Bleche ausgeübt wird, zweitens, daß die hohe Selbstinduktion bei Wechselstrom eine besonders starke Steigerung der Lichtbogenspannung bewirkt, und drittens,, daß der Lichtbogen in die Mitte der Vorrichtung hineingezogen wird und dort bestehen bleibt, auch wenn sich die Vorrichtung vollkommen schließt und den Lichtbogen dadurch zwingt, um die Kanten der Bleche herum sich in die Länge zu ziehen. Hinzukommt noch die entionisierende Wirkung kühler Metalloberflächen. Will man den Durchschlag zwischen den Elektroden erschweren, dann kann man die Wände entweder mit Isoliermaterial umkleiden, oder man kann die beiden Endwände am obersten und untersten Ende der Vorrichtung aus starkem Isoliermaterial herstellen und nur die dazwischenliegenden Wände aus Metall. In manchen Fällen kann es vorteilhaft sein, die Wände aus Isoliermaterial oder an der Oberfläche mit einem Isolierüberzug versehenem Blech herzustellen. Man kann die Bleche z. B. aus Aluminium machen und die Oberflächen oxydieren. Die Aluminiumoxydschicht hat schon bei sehr geringer Stärke eine hohe Durchschlagsfestigkeit und blättert nicht ab. Es ist ferner möglich, Wände anzuwenden, deren Inneres aus Isoliermaterial besteht und deren Oberflächen aus Metallblechen hergestellt sind. Diese Wände besitzen dann die nötige Durchschlagsfestigkeit und haben trotzdem eine hohe Entionisierfähigkeit. So kann man z. B. je zwei Bleche durch eine Bakelitschicht trennen. Es kann vorteilhaft sein, Wände aus Fiber oder mit Fiberumkleidung anzuwenden, da dieses Material (besonders präparierte Holzfurniere) die Fähigkeit besitzt, unter der Einwirkung des Lichtbogens große Mengen gasförmiger Zersetzungsprodukte abzugeben, die entionisierend wirken. Man kann ferner Wände aus Widerstandsmaterial, z. B. aus Silit, insbesondere solchem mit hohem Kieselsäuregehalt, verwenden, wobei der Vorteil besteht, daß sich bei etwaigem Durchschlagen der Vorrichtung der hohe Widerstand der Wände in den Lichtbogenpfad einschaltet. Die Wiederlöschung dieses Lichtbogens ist dadurch sehr erleichtert und wird bei Wechselstrom in der Regel beim nächsten Stromnulldurchgang erfolgen.With particular advantage, walls made of magnetic material or those with Use magnetic inserts. For example, you can use enameled iron plates use. This achieves several advantages, namely first that through the strong magnetic fields that close through the sheets around the arc, an additional closing force for the sera-like movement of the sheets against each other is exercised, secondly, that the high self-induction with alternating current is a special one causes a sharp increase in the arc voltage, and thirdly, that the arc in the center of the device is drawn in and remains there even if it is the device closes completely, forcing the arc around the edges the sheet metal around to pull itself out. In addition, there is the deionizing effect cooler metal surfaces. If you want to make the breakdown between the electrodes more difficult, then you can either clad the walls with insulating material, or you can make the two end walls at the top and bottom of the device from strong insulating material and only the intermediate walls of metal. In some cases it can be beneficial to have the Walls made of insulating material or provided with an insulating coating on the surface Manufacture sheet metal. You can z. B. make of aluminum and the surfaces oxidize. The aluminum oxide layer has a high one even with a very low thickness Dielectric strength and does not peel off. It is also possible to use walls, whose interior consists of insulating material and whose surfaces are made of sheet metal are. These walls then have the necessary dielectric strength and still have a high deionisability. So you can z. B. separate two sheets of metal by a layer of bakelite. It can be beneficial be to use walls made of fiber or with fiber cladding, as this material (especially prepared wood veneers) has the ability to under the action of the electric arc give off large amounts of gaseous decomposition products that have a deionizing effect. You can also walls made of resistance material, for. B. from Silit, especially such with a high silica content, with the advantage that if there is Penetrating the device's high resistance walls into the arc path turns on. The re-extinguishing of this arc is thereby made much easier and with alternating current will usually take place at the next current zero crossing.

Die Vorrichtung nach der Erfindung kann sowohl als Luftschalter als auch für Flüssigkeitsschalter angewendet werden. So kann man z. B. die Vorrichtung unter Öl anordnen, um durch die gute Isoliereigenschaft die Durchschlagsfestigkeit der Einrichtung zu erhöhen. Außerdem können Flüssigkeiten wegen der starken Dampfbildung durch den Lichtbogen von besonderem Vorteil für die Beschleunigung des Entionisierungsvorganges sein. Man kann auch Wände aus stark saugfähigem Material (porösem Material) verwenden und diese durch Dochtwirkung oder vorübergehende Befeuchtung (Ansprit- go zen) mit Flüssigkeit durchtränken. Dabei können dann auch halbleitende Flüssigkeiten, z.B. gewöhnliches Wasser, verwendet werden, die den Vorzug der Nichtbrennbarkeit gegenüber dem Öl besitzen.The device according to the invention can be used both as an air switch and for a liquid switch be applied. So you can z. B. arrange the device under oil to through the good insulating properties To increase the dielectric strength of the device. Also, liquids can be due to the strong vapor formation by the electric arc of particular advantage for the acceleration of the deionization process be. You can also use walls made of highly absorbent material (porous material) and use them by wicking or temporarily moistening (sprinkling) soak with liquid. Included semiconducting liquids, e.g. ordinary water, can then also be used, which have the advantage of non-flammability over oil.

In den Figuren sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.Exemplary embodiments of the invention are shown in the figures.

Fig. ι zeigt die Vorrichtung in der Seitenansicht, Fig. 2 in der Ansicht von oben.Fig. Ι shows the device in side view, Fig. 2 in the view from above.

10 bedeutet das feststehende Schaltstück, Ii den beweglichen Schaltstift eines elektrischen Schalters. Der Schaltstift ist an einem Gleitstück 12 befestigt,- das sich in einer Hülse 13 bewegt. Der Strom wird dem Schaltstück 10 zugeführt und von der Hülse 13 abgenommen. Am oberen Ende der Hülse ist eine Puffereinrichtung 14 eingebaut, die das Gleitstück 12 in der obersten Stellung festbremst. In der Hülse ist ein Schlitz 15 vorgesehen, durch den der am Gleitstück befestigte Zap- no fen 16 hindurchgeht. An diesem Zapfen greift der Hebel 17 an, der um die Achse 18 drehbar ist. An dem Hebel 17 kann zur Beschleunigung der Ausschaltbewegung noch eine starke Feder 19 angreifen. Von der Schalterwelle 20 aus wird der Hebel 17 über eine Stange 21 angetrieben.10 means the fixed contact, Ii the movable contact pin of an electrical one Switch. The switch pin is attached to a slider 12 - which is in a sleeve 13 moves. The current is fed to the contact piece 10 and removed from the sleeve 13. At the upper end of the sleeve, a buffer device 14 is installed, which the slider 12 brakes in the top position. A slot 15 is provided in the sleeve, through which the pin 16 attached to the slider passes. This peg engages the lever 17, which is rotatable about the axis 18. The lever 17 can be used to accelerate attack a strong spring 19 during the switch-off movement. From the switch shaft 20 from the lever 17 via a rod 21 driven.

Die lichtbogenlöschende Vorrichtung besteht aus den scherenartig angeordneten Platten 22 bis 31 sowie den Endwänden 32-und 33. Diese Wände und Bleche werden durch zwei Wellen 34, 35 gedreht, die sich im Auf-The arc-extinguishing device consists of the plates arranged like scissors 22 to 31 as well as the end walls 32 and 33. These walls and sheets are through two shafts 34, 35 rotated, which are

riß nach Fig. ι decken. Die mittleren Wände bestehen etwa aus Eisen, die Außenwände aus starkem Schieferasbest. Auf der Welle 34 sitzen die Bleche 22 bis 30 mit den geraden Bezugszeichen, auf der Welle 35 die Bleche 23 bis 31 mit ungeraden Bezugszeichen. Die Wellen 34, 35 werden nun vom Schalthebel 17 aus über eine Schwinge 36 und zwei Zahnräder 37, 38 in entgegengesetztem Sinn in Drehung versetzt. In dem Schlitz der Schwinge 36 gleitet nämlich ein Zapfen 39, der auf dem Hebel 17 befestigt ist, so daß die Schwinge und damit die Zahnräder in zuerst langsame, dann immer rascher werdende Drehung versetzt werden. Dadurch werden die Wellen 34, 35 und damit die Bleche und Wände bewegt, und zwar bewegen sich je zwei Platten 22, 23 usf. immer scherenartig gegeneinander, wie durch die Pfeile im Grundriß (Fig. 2) angedeutet ist. Sie umfassen dabei zunächst den Lichtbogen und zwängen ihn dann zwischen ihre Oberflächen ein. Durch entsprechende Formgebung der Schwinge 36, etwa nach Fig. 4, kann man erreichen, daß die Bewegung der Wände zu einem beliebigen Zeitpunkt einsetzt, etwa so, daß sie sich gleich nach dem Herausziehen des Schaltstiftes zu übergreifen beginnen. Man kann zu dem gleichen Zweck durch versetztes Aufkeilen der oberen gegen die unteren Plattenhalter 40 auf die Wellen 34 und 35 den unteren Platten einen kleineren Ausschlag geben als den oberen Platten, so daß sie sich früher zu übergreifen beginnen.tore after Fig. ι cover. The middle walls are made of iron, the outer walls strong slate asbestos. On the shaft 34, the metal sheets 22 to 30 sit with the straight ones Reference numerals, on the shaft 35 the sheets 23 to 31 with odd reference numerals. the Shafts 34, 35 are now from the shift lever 17 via a rocker 36 and two gears 37, 38 rotated in the opposite direction. A pin 39 slides in the slot of the rocker arm 36, which is attached to the lever 17, so that the rocker arm and thus the gears in first slow, then ever faster turning. This will make the Waves 34, 35 and thus the sheets and walls are moved, namely two plates 22, 23 etc. always move like scissors against each other, as indicated by the arrows in the plan (Fig. 2). They embrace first the arc and then force it between their surfaces a. By appropriately shaping the rocker arm 36, for example according to FIG. 4, one can achieve that the movement of the walls begins at any point in time, for example in such a way that they stop immediately after pulling out the Shift pin begin to reach over. One can use staggered for the same purpose Wedge the upper against the lower plate holder 40 on the shafts 34 and 35 the lower plates give a smaller deflection than the upper plates, so that they are start to spread earlier.

In der Endstellung übergreifen sich die Platten vollkommen, wie in Fig. 3 angedeutet ist. Der Lichtbogen brennt dann bei isolierenden Wänden oder Metallblechen mit isolierender Oberfläche in einer Schlangenlinie längs der großen Oberflächen hindurch. Die Einrichtung hat eine große Wärmeaufnahmefähigkeit und wirkt intensiv kühlend auf den Lichtbogen. Infolgedessen erlischt der Lichtbogen beim Wechselstrom beim ersten Stromnulldurchgang, nachdem er schon zuvor seine Spannungsaufnahme sehr stark vergrößert hat. Das Schließen der Vorrichtung ist dabei durch die Wirkung der magnetischen Kraftlinien in den Eisenplatten beschleunigt worden. Die Luftspalte zwischen diesen Platten kann man durch geeignete Maßnahmen sehr gering halten.In the end position, the plates completely overlap, as indicated in FIG. 3 is. The arc then burns with insulating walls or metal sheets with insulating Surface in a serpentine line along the major surfaces. The device has a high heat absorption capacity and has an intensive cooling effect on the arc. As a result, the arc is extinguished with alternating current at the first current zero crossing, after it has already increased its voltage consumption very much Has. The closing of the device is due to the action of the magnetic lines of force accelerated in the iron plates. The air gaps between these plates can be kept very low by taking suitable measures.

Nach dem. Erlöschen wird: das Durchschlagen der kürzesten Verbindungsstrecke zwischen Schaltstift 10 und Schaltstück 11 sehr erschwert durch die große dielektrische Festigkeit der Endplatten 32 und 33.After this. Will go out: the penetration the shortest connection distance between switching pin 10 and switching piece 11 very made difficult by the high dielectric strength of the end plates 32 and 33.

Claims (8)

Patentansprüche:Patent claims: ι. Entionisierungsvorrichtung zum Löschen des Unterbrechungslichtbogens von elektrischen Schaltern mit Hilfe von einer Anzahl quer zur Unterbrechungsstrecke angeordneten Wänden ader Blechen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände oder Bleche scherenartig angeordnet sind und beim Ausschalten so gegeneinander bewegt werden, daß sie zunächst den Lichtbogen umfassen und sich bei der weiteren Bewegung übergreifen.ι. Deionization device for extinguishing the interruption arc of electrical switches with the help of a number across the interruption path arranged walls of metal sheets, characterized in that the walls or Sheets are arranged like scissors and so moved against each other when switched off be that they first encompass the arc and overlap as the movement continues. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände aus magnetischem Material bestehen oder magnetische Einlagen besitzen.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the walls consist of magnetic material or have magnetic inserts. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände aus isolierendem Material oder aus an der Oberfläche mit einem isolierenden. Überzug versehenen Metallblechen bestehen.3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the walls insulating material or from on the surface with an insulating. coating provided metal sheets exist. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Wände verwendet werden, deren Inneres aus isolierendem Material und deren Oberflächen aus Metallblechen bestehen.4. Apparatus according to claim 1, characterized in that walls are used the inside of which are made of insulating material and the surfaces of which are made of sheet metal. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Wände aus Fiber oder mit Fiberumkleidung verwendet werden.5. Apparatus according to claim 1, characterized in that walls made of fiber or used with fiber cladding. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände aus Widerstandsmaterial, z. B. Silit, bestehen.6. Apparatus according to claim 1, characterized in that the walls Resistance material, e.g. B. Silit exist. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschlußwände an beiden Enden der Vorrichtung aus Isolierstoff, insbesondere Schieferasbest, bestehen, während die dazwischenliegenden Wände aus Metall sind.7. Apparatus according to claim 1, characterized in that the end walls at both ends of the device made of insulating material, in particular slate asbestos, while the intermediate Walls are made of metal. 8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Wände aus saugfähigem (porösem) Material angewendet und diese mit Flüssigkeit, insbesondere einer nicht brennbaren Flüssigkeit, durchtränkt werden.8. Apparatus according to claim 1, characterized in that walls absorbent (porous) material applied and this with liquid, in particular a non-flammable liquid. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings