DE660819C - Electrical switch for direct and alternating current, especially for high-power circuits - 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.There are already electrical switches for high-power circuits known in which the separation of the electrodes within a stationary or flowing liquid, the so-called switching fluid.

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.There are also switches with contacts that slide on each other during separation (sliding contacts ) known whose contact surfaces are provided with grooves on their surface, the form gaps between the full contact surfaces that are directly adjacent to one another, At the moment of switching, switching fluid is under pressure in these interspaces supplied, the small communicating liquid container or a Liquid layer with ramifications spreading through adhesion and capillary action forms. Since such mechanically produced grooves have a certain degree of fineness cannot exceed, when separating the contacts, it is necessary to skip the Arc is still possible on the massive protruding metal parts, and on the The only effect of the arc is surface cooling caused by these liquid containers, which research has shown has relatively little effect on arc extinguishing, as well but is less effective because the head end of the internal contact exposed when the contacts are separated.

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.An electrical switch is also known in which the solid contact material one electrode is provided with a number of mechanically produced smooth openings is through which from a cavity flows of air or other means against the second full electrode to be blown. Here, too, as a result of the mechanical production If a certain degree of fineness cannot be exceeded in these openings, the full arc is skipped from the massive points of the contact material easily possible, and this full Arc is naturally difficult to deionize or extinguish. The spark-extinguishing one The effect of this switch is that through the air currents the flow of the negative Ions in one direction (against the direction of air flow or the like) prevented will; in addition, the gases of the arc should be discharged through these air currents Touching the contact will be blown.

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.In contrast, the invention relates to an electrical switch in which the Electrodes or their contact-forming parts made of porous metals or metal alloys exist, which are soaked with a switching fluid.

Versuche mit Elektroden aus porösen Metallen, die mit Wasser oder einer anderen Flüssigkeit getränkt sind, haben ergeben, daßTry using electrodes made of porous metals, those with water or another Soaked in liquid have shown that

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. when opening the circuit (attempt was made to use high-voltage direct current) an arc of such low intensity that the same occurs even with a very small contact distance disappears. Investigations in this direction with the oscilloscope have shown perfectly that contact points are off porous metal soaked in liquid result in only a fraction of the extinguishing time ίο like the comparison switch with sealed contacts.

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.The subject matter of the invention is the provision of switching fluid between the Contact surfaces only a secondary phenomenon. It is essential that porous metals are used when certain precautionary measures are observed Have 8000 to 9000 and also significantly more pores per square millimeter, and this incomparable smallness, myriad and dense position of the watering The pool created with switching fluid causes the arc to strike its base surface includes many such pools. On the one hand, these pools prevent the formation a full arc, so only allow the formation of a torn base surface outgoing residual arc, and cause on the other hand that in the interior of this Residual arc liquid and vapor particles are thrown in, the except surface cooling means much more effective volume cooling of the residual arc bring about so that this is quickly deionized and extinguished.

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.The use of porous metal soaked with switching fluid represents the most effective and at the same time because of the large number of pores and pools represents the simplest type of intensity withdrawal for arcs.

Auch das sonst während der kurzen Pause des Stromnulldurchganges auftretende Weißglühendwerden der Kontaktspitze wird durch sehr wirksame Kühlung der Kontaktflächen durch Schaltflüssigkeit vermieden.Also the incandescent glow that otherwise occurs during the short pause of the current zero crossing the contact tip is made by very effective cooling of the contact surfaces avoided by switching fluid.

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.In a practical embodiment of the invention, the switching fluid is before and during the separation of the electrodes, one or both of the porous electrodes or contact parts supplied, expediently in such a way that the switching fluid through the a hollow electrode is fed to the contact surfaces and thereby becomes porous in the second Electrode or its contact part occurs.

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.The porous bodies can be any Have shape; the shape of hollow bodies and plates is particularly suitable. Appropriate the porous bodies have the shape of a recessed hollow body and one to it matching counter body, in particular a hollow cone and counter cone.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Längsschnitt.The drawing shows an embodiment of the invention in longitudinal section.

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.ι and 2 are the two electrodes and 3, 4 their contact forming parts, which are made of porous Metal or a metal alloy. The most varied of them are suitable for this Metals or metal alloys of higher melting point, e.g. B. copper, silver, tungsten or the like

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.It is useful to give the one porous contact part 3 the shape of a recessed hollow body, in particular a hollow cone, and the second contact part 4 has the shape of a matching counter body, in particular Counter cone to give. Both contact parts 3, 4 form porous hollow bodies with a small wall thickness and are placed on the hollow electrodes 1 and 2, specifically the contact part 3 expediently in such a way that it has a cavity 5 at the open end of the hollow electrode ι concludes. A tubular extension 1 'of the hollow electrode 1 protrudes into a vessel 6 bis which holds the switching fluid almost to the bottom, and this vessel is z. B. an air pump / connected. electrode and the vessel are surrounded by an insulating jacket 8.

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.Are the electrodes z. B. separated from each other by lifting the electrode 2, then through the organ executing this movement, not shown, z. B. by a switch lever, the air pump 7 is actuated before the electrode 2 is lifted off and the air space in the container 6 is thereby pressurized. The switching fluid rises up in the tube 1 ' , fills the cavity 5, penetrates the porous hollow body 3 and from there enters the pores of the hollow body 4. At the same time, the switching fluid passes through an opening 3' in the hollow body 3 directly to the porous hollow body 4 and penetrates into this, whereby the rapid impregnation of the hollow body 4 is to be ensured. When the electrodes are subsequently separated, both hollow bodies 3, 4 are sufficiently saturated with switching fluid to bring about the effect described. The liquid located in the hollow electrode i, 1 'flows back into the vessel 6 after the current has been interrupted and the excess pressure has been rapidly removed.

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 derBecause shortly before the opening process as well as during the same switching fluid is pressed through the porous body 3, 4, it is achieved that the forming arc in the first stage the separation of the electrodes undergoes intensive internal cooling and thus largely is deionized. Since, furthermore, through the pores of the porous body 3, 4 even in a very short time Time fluid already in the first stage of the

Schaltbewegung zwischen die sich entfernenden Elektroden befördert wird, wird auch eine intensive Kühlung der Kontaktflächen erzielt.Switching movement between the retreating electrodes is also a intensive cooling of the contact surfaces achieved.

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 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.1.Electric switch for direct and alternating current, especially for high-power circuits, characterized in that the electrodes or their contact-forming parts are made of porous metals or metal alloys that are soaked with switching fluid. 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.2. Switch according to claim i, characterized in that the switching fluid before and during the separation of the electrodes by one or both of the porous electrodes or contact parts is fed through the contact surfaces and in the first case from the one electrode into the other electrode enters. 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.3. Switch according to claim 1 or 2, characterized in that the porous Electrodes or contact parts have the shape of a recessed, possibly with an opening (3 ') provided open hollow body (3) and a matching counter body (4), in particular a cone and Counter cone. 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.4. Switch according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the porous plate-like or hollow contact part (3 or 4) a cavity (5) of the electrode (1 or 2) completes the entire Contact part is soaked quickly. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings