DE660819C - Elektrischer Schalter fuer Gleich- und Wechselstrom, insbesondere fuer Hochleistungsstromkreise - Google Patents

Description

Es sind bereits elektrische Schalter für Hochleistungsstromkreise bekannt, bei welchen das Trennen der Elektroden innerhalb einer ruhenden oder strömenden Flüssigkeit, der sog. Schaltflüssigkeit, erfolgt.

Es sind ferner Schalter mit bei der Trennung aufeinandergleitenden Kontakten (Gleitkontakten ) bekannt, deren Kontaktflächen an ihrer Oberfläche mit Rillen versehen sind, die zwischen den unmittelbar aneinanderliegenden vollen Kontaktflächen Zwischenräume bilden, im Augenblick des Schaltens wird in diese Zwischenräume Schaltflüssigkeit unter Druck zugeleitet, die kleine miteinander in Verbindung stehende Flüssigkeitsbehälter bzw. eine durch Adhäsions- und Kapillarwirkung sich ausbreitende Flüssigkeitsschicht mit Verästelungen bildet. Da derartige mechanisch hergestellte Rillen einen gewissen Feinheitsgrad nicht überschreiten können, ist bei der Trennung der Kontakte ein Überspringen des Lichtbogens an den massiven vorstehenden Metallteilen dennoch möglich, und auf den Lichtbogen wirkt nur eine durch diese Flüssigkeitsbehälter hervorgerufene Oberflächenkühlung, die, wie die Forschung ergeben hat, einen verhältnismäßig geringen Einfluß auf das Löschen des Lichtbogens hat, außerdem aber deshalb in geringem Maße wirksam ist, weil das Kopfende des inneren Kontaktes beim Trennen der Kontakte freiliegt.

Es ist auch ein elektrischer Schalter bekannt, bei dem das massive Kontaktmaterial der einen Elektrode mit einer Anzahl mechanisch hergestellter glatter öffnungen versehen ist, durch welche aus einem Hohlraum Ströme von Luft oder eines anderen Mittels gegen die zweite volle Elektrode geblasen werden. Da auch hier infolge der mechanischen Herstellung dieser Öffnungen ein bestimmter Feinheitsgrad nicht überschritten werden kann, ist ein Überspringen des vollen Lichtbogens von den massiven Stellen des Kontaktmaterials ohne weiteres möglich, und dieser volle Lichtbogen ist naturgemäß schwer zu entionisieren bzw. zu löschen. Die funkenlöschende Wirkung dieses Schalters ist die, daß durch die Luftströme der Fluß der negativen Ionen in der einen Richtung (entgegen der Strömungsrichtung der Luft o. dgl.) verhindert wird; außerdem s'ollen durch diese Luftströme die Gase des Lichtbogens außer Berührung mit dem Kontakt geblasen werden.

Demgegenüber ist Gegenstand der Erfindung ein elektrischer Schalter, bei dem die Elektroden oder deren Kontakt bildende Teile aus porösen Metallen oder Metallegierungen bestehen, die mit einer Schaltflüssigkeit getränkt sind.

Versuche mit Elektroden aus porösen Metallen, die mit Wasser oder einer anderen Flüssigkeit getränkt sind, haben ergeben, daß

beim öffnen des Stromkreises (versucht wurde hochgespannter Gleichstrom) ein Lichtbogen von derart geringer Intensität entsteht, daß derselbe schon bei ganz kleinem Kontakt-· abstand erlischt. Untersuchungen in dieser Richtung mit dem Oszillographen haben einwandfrei gezeigt, daß Kontaktstellen aus porösem, mit Flüssigkeit vollgesaugtem Metall nur einen Bruchteil der Löschzeit ergeben ίο wie der Vergleichsschalter mit dichten Kontakten.

Beim Erfindungsgegenstand ist die Bereitstellung von Schaltflüssigkeit zwischen den Kontaktflächen nur eine sekundäre Begleiterscheinung. Wesentlich ist, daß poröse Metalle bei Einhaltung gewisser Vorsichtsmaßregeln 8000 bis 9000 und auch wesentlich mehr Poren auf den Quädratmillimeter aufweisen, und diese unvergleichliche Kleinheit, Unzahl und dichte Lage der durch Tränken mit Schaltflüssigkeit entstehenden Tümpel bewirkt, daß der Lichtbogen an seiner Basisfiäche viele solche Tümpel einschließt. Diese Tümpel verhindern einerseits das Entstehen eines Vollichtbogens, ermöglichen also nur die Bildung eines von einer zerrissenen Basisfläche abgehenden Restlichtbogens, und bewirken anderseits, daß in das Innere dieses Restlichtbogens Flüssigkeits- und Dampfteilchen hineingeschleudert werden, die außer einer Oberflächenkühlung eine viel wirksamere Volumskühlung des Restlichtbogens herbeiführen, so daß dieser rasch entionisiert und gelöscht wird.

Die Verwendung von porösem und mit Schaltflüssigkeit getränktem Metall stellt wegen der vorhandenen Vielheit der Poren und Tümpel die wirkungsvollste und zugleich einfachste Art des Intensitätsentzuges für Lichtbogen dar.

Auch das sonst während der kurzen Pause des Stromnulldurchganges auftretende Weißglühendwerden der Kontaktspitze wird durch sehr wirksame Kühlung der Kontaktflächen durch Schaltflüssigkeit vermieden.

In einer praktischen Ausführung der Erfindung wird die Schaltflüssigkeit vor und während der Trennung der Elektroden einem oder beiden porös, en Elektroden bzw. Kontaktteilen zugeführt, zweckmäßig in der Weise, daß die Schaltflüssigkeit durch die eine hohle Elektrode den Kontaktflächen zugeführt wird und dabei in die zweite poröse Elektrode bzw. deren Kontaktteil eintritt.

Die porösen Körper können eine beliebige Form haben; insbesondere eignet sich die Form von Hohlkörpern und Platten. Zweckmäßig haben die porösen Körper die Form eines vertieften Hohlkörpers und eines dazu passenden Gegenkörpers, insbesondere eines Hohlkonus und Gegenkonus.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Längsschnitt.

ι und 2 sind die beiden Elektroden und 3, 4 deren Kontakt bildende Teile, die aus porösem Metall oder einer Metallegierung bestehen. Es eignen sich hierfür die verschiedensten Metalle oder Metallegierungen von höherem Schmelzpunkt, z. B. Kupfer, Silber, Wolfram o. dgl.

Es ist zweckmäßig, dem einen porösen Kontaktteil 3 die Form eines vertieften Hohlkörpers, insbesondere eines Hohlkonus, und dem zweiten Kontaktteil 4 die Form eines dazu passenden Gegenkörpers, insbesondere Gegenkonus, zu geben. Beide Kontaktteile 3, 4 bilden poröse Hohlkörper von geringer Wandstärke und sind auf die hohlen Elektroden 1 bzw. 2 aufgesetzt, und zwar der Kontaktteil 3 zweckmäßig in der Weise, daß er einen Hohlraum 5 am offenen Ende der hohlen Elektrode ι abschließt. Ein rohrförmiger Fortsatz 1' der hohlen Elektrode 1 ragt in ein die Schaltflüssigkeit aufnehmendes Gefäß 6 bis fast zum Boden, und an dieses Gefäß ist z. B. eine Luftpumpe/ angeschlossen. Elektrode und Gefäß sind von einem isoliermantel 8 umgeben.

Werden die Elektroden z. B. durch Anheben der Elektrode 2 voneinander getrennt, dann wird durch das diese Bewegung ausführende nicht dargestellte Organ, z. B. durch einen Schalthebel, schon vor dem Abheben der Elektrode 2 die Luftpumpe 7 betätigt und dadurch der Luftraum in dem Behälter 6 unter Druck gesetzt. Die Schaltflüssigkeit steigt im Rohr 1' hoch, füllt den Hohlraum 5 aus, dringt in den porösen Hohlkörper 3 ein und gelangt von diesem in die Poren des Hohlkörpers 4. Gleichzeitig gelangt die Schaltflüssigkeit durch eine öffnung 3' im Hohlkörper 3 unmittelbar zum porösen Hohlkörper 4 und dringt in diesen ein, wodurch das rasche Tränken des Hohlkörpers 4 gesichert werden soll. Beim folgenden Trennen der Elektroden sind beide Hohlkörper 3, 4 mit Schaltflüssigkeit genügend getränkt, um die beschriebene Wirkung herbeizuführen. Die in der hohlen Elektrode i, 1' befindliche Flüssigkeit fließt nach erfolgter Stromunterbrechung und rascher Beseitigung des Überdruckes in das Gefäß 6 zurück.

Dadurch, daß kurz vor dem Öffnungsvorgang als auch während desselben Schaltflüssigkeit durch die porösen Körper 3, 4 hindurchgepreßt wird, wird erreicht, daß der sich bildende Lichtbogen schon im ersten Stadium der Trennung der Elektroden eine intensive Innenkühlung erfährt und damit weitgehend entionisiert wird. Da ferner durch die Poren der porösen Körper 3, 4 selbst in sehr kurzer Zeit Flüssigkeit schon im ersten Stadium der

Schaltbewegung zwischen die sich entfernenden Elektroden befördert wird, wird auch eine intensive Kühlung der Kontaktflächen erzielt.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Schalter für Gleich- und Wechselstrom, insbesondere für Hochleistungsstromkreise, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden oder deren Kontakt bildende Teile aus porösen Metallen oder Metallegierungen bestehen, die mit Schaltflüssigkeit getränkt sind.

2. Schalter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltflüssigkeit vor und während der Trennung der Elektroden durch eine oder beide poröse Elektroden bzw. Kontaktteile hindurch den Kontaktflächen zugeführt wird und im ersten Fall von der einen Elektrode in die andere Elektrode eintritt.

3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die porösen Elektroden oder Kontaktteile die Form eines vertieften, gegebenenfalls mit öffnung (3') versehenen offenen Hohlkörpers (3) und eines dazu passenden Gegenkörpers (4), insbesondere eines Konus und Gegenkonus, haben.

4. Schalter nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse plattenartige oder hohle Kontaktteil (3 bzw. 4) einen-Hohlraum (5) der Elektrode (1 bzw. 2) abschließt, durch dessen Füllung mit Schaltflüssigkeit der ganze Kontaktteil rasch getränkt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen