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Elektrische Quecksilbersicherung.
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überlastung und Unterbrechung der Quecksilbersäule im engen oder verengten Teil der Bohrung die Quecksilbersäule wieder geschlossen werden kann, indem man durch Betätigung des Kolbens das Quecksilber längs des geschlossenen Weges in Bewegung setzt. Es ist ersichtlich, dass die Menge des verwendeten Quecksilbers niemals ausreicht den Schenkel zu füllen, der von der mit dem Kolben zusammenarbeitenden Kammer oder einer mit der letzteren in Verbindung stehenden Kammer gebildet wird, so dass stets ein erheblicher Luftzwischenraum oberhalb des Quecksilbers in diesem Schenkel vorhanden ist, der einen wesentlich grösseren Querschnitt hat als der andere Schenkel.
Vorzugsweise ist der Ausschalter in einem Gehäuse aus nichtleitendem Material eingeschlossen, durch welches die zu den beiden Enden der arbeitenden Quecksilbersäule führenden Anschlussstücke herausragen.
Die Zeichnungen veranschaulichen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung.
In Fig. 1, 2 und 3, die eine Ausführungsform im Schnitt bzw. in der Hinteransicht und im Schnitt nach der Linie X-X der Fig. 1 darstellen, besteht der Ausschalter aus einem hitzebeständigen Körper 1 mit zwei Bohrungen 3, 4, von denen eine 3 einen verengten Teil 2 aufweist. Diese Verengung vermag einen Quecksilberfaden oder eine Quecksilbersäule aufzunehmen, welcher bei zu. starkem Anwachsen des durchfliessenden Stromes unterbrochen wird. Die bei den Bohrungen 3, 4 stehen am unteren Ende miteinander in Verbindung, wodurch daselbst ein Quecksilberbehälter 5 entsteht, so dass die beiden Bohrungen. 5, die Schenkel eines U-förmigen Rohres bilden.
Der hitzebeständige Körper 1 ist in ein isolierendes Rohr 6 eingesetzt, das an den Enden in Metallkappen 7, 8 eingeschraubt ist, wobei die Kappe 7 den Boden des Quecksilberbehälters und Verbindungskanals 5 bildet. Die Metallkappe 8 weist zwei durch einen Kanal 9 miteinander in Verbindung stehende Bohrungen auf. In eine dieser Bohrungen ist ein Kolben 10 mit Betätigungsstange 11 und Griff 12 eingesetzt, wobei die Stange durch ein Führungs-und Dichtungsstück 13 an der Kappe 8 hindurchgeht. Die andere Bohrung ist oben durch einen Schraubpfropfen 14 verschlossen.
Die ganze Vorrichtung ist von einem isolierenden Mantel 15 umschlossen, der am oberen Ende eine Öffnung für den Durchgang des Griffes 12 der Stange 11 und des oberen Teiles des Lagers 18 aufweist. Eine auf die Stange 11 aufgezogene Feder 16 drückt den Kolben 10 nach aufwärts. Ein durch den Mantel geführtes und an der Kappe 7 bei. M festgeschraubtes Anschluss- stück 1'1 ist mit dem unteren Ende der Quecksilbersäule oder des Fadens verbunden, deren anderes Ende durch ein nicht gezeichnetes Kabel mit der zu überwachenden Leitung in Verbindung steht.
Das Kabel ist durch eine geeignete Öffnung im Mantel in eine Ausnehmung 19 in der Kappe 8 geführt, und sein blossgelegtes Ende wird durch die üblichen Klemmschrauben 20 festgemacht. Wird bei Stromiiberlastung die Quecksilbersäule oder der Faden unterbrochen, so kann sie durch Niederdrücken des Griffes 12 wieder geschlossen werden.
Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform gleicht im allgemeinen der in Fig. 1 dargestellten, nur ist in Fig. 4 die Bohrung 3 nicht mit einem verengten Teil ausgestattet, sondern hat den erforderlichen Durchmesser im wesentlichen über ihre ganze Länge und ferner ist in Fig. 4 über dem Ende der Bohrung ein Schwimmerventil 21 angebracht. Ein weiterer Unterschied ist der, dass der Kolben 10 nicht unmittelbar in einer Bohrung der Kappe 8, sondern in einer isolierenden Auffütterung 22 der Bohrung spielt.
23 ist ein Luftauslass, der gewünschtenfalls nicht nur bei der Ausführungsform nach Fig. 4, sondern bei jeder Ausführungsform vorgesehen sein kann. Nach Fig. 4 ist der Luftauslass 23 am äusseren Ende durch den isolierenden Mantel 15 verschlossen, aber in der Praxis passt der Mantel nicht hinreichend dicht auf den Körper des Ausschalter.
Fig. 5'zeigt eine weitere Ausführungsform, die der in Fig. 4 dargestellten im allgemeinen gleicht und sich von ihr hauptsächlich nur dadurch unterscheidet, dass der obere Verbindungskanal 9 fortgelassen ist. Bei dieser Ausführungsform wird die Quecksilbersäule nach dem Ansprechen des Ausschalters wieder geschlossen wie bei der vorbeschriebenen Ausführungsform. Es zeigt sich in der Praxis, dass man ein befriedigendes Arbeiten auch ohne einen geschlossenen oder Schleifenweg für das Quecksilber erzielen kann.
Bei allen dargestellten Ausführungsformen des Quecksilberausschalters entsteht beim Unterbrechen der Quecksilbersäule ein gewisser auf den Kolben 10 wirkender Gegendruck, der zur Anzeige der Unterbrechung ausgenutzt werden kann, indem man die Teile so anordnet, dass dieser Gegendruck den Kolben 10 und Griff 12 in eine höhere Lage hinauftreibt, als sie vor der Unterbrechung einnehmen.
Die in Fig. 5 veranschaulichte Ausführungsform, bei welcher kein geschlossener Weg oder eine Schleifenleitung für das Quecksilber vorgesehen ist, ist für grössere Quecksilberausschalter nicht so gut geeignet, wie die in Fig. 1-4 dargestellten.
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ausschalter geeignet ist. Hiebei sind der hitzebeständige Körper 1, das Rohr 6, das SchwimmerVentil 21 und die auf das obere Ende des Rohres 6 aufgeschraubte Kappe 8a mittels eines Gewindes am andern Ende des Rohres 6 in eine Bodenplatte 7a eingeschraubt, welche auch den Kolben 10 samt Nebenteilen trägt. Diese Anordnung bietet den Vorteil, dass der Kolben samt Nebenteilen bequem in erheblicher Entfernung von dem Teil aufgestellt werden kann, der den Quecksilberfaden oder die Säule enthält.
Führt die zu überwachende Leitung hochgespannten Strom, so bietet diese Anordnung deutlich erkennbare Vorteile bezüglich der Sicherheit, und in diesem Falle sollte der Zylinder, in welchem der Kolben spielt, aus Glas oder einem andern geeigneten Material hergestellt sein,
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Bei verschiedenen erfindungsgemässen Ausführungsformen und insbesondere bei den in Fig. 6 und 6 dargestellten, wo keine Sehleifenleitung für das Quecksilber vorhanden ist, ist es wünschenswert Vor- kehrungen zu treffen, um eine Unterbrechung der Quecksilbersäule oder des Fadens zu verhüten, wenn der Griff nach dem Schliessen der Quecksilbersäule freigegeben wird. Wird z. B. in Fig. 4 der Griff niedergedrückt, so wird das Quecksilber in die Bohrung im hitzebeständigen Körper, emporgedrückt.
Wird dann der Griff freigegeben, so zeigt sich eine Neigung, das Quecksilber aus der Bohrung heraus- zusaugen. Diese Schwierigkeit kann in mancherlei Weise beseitigt werden. In Fig. 6 ist z. B. der Zylinder 24, in welchem der Kolben 10 spielt, auf einem Teil seiner Länge erweitert, und die Länge des dicht auf den
Kolben passenden engen Teiles ist kleiner als der Kolbenhub.
Wird bei dieser Ausführungsform der Griff 12 heruntergedrückt, so wird durch eine gewisse vorhandene Luftmenge, die beim Herabschieben des Griffes 12 zusammengedrückt wird, Druck auf das Quecksilber ausgeübt und dadurch Quecksilber in die enge Röhre gedrückt. Ist dagegen der Griff 12 vollständig herabgedrüekt, so geht der Kolben 10 über den dicht passenden Teil des Zylinders hinaus, und die eingeschlossene zusammengedrückte Luft kann an dem Kolben vorbei durch die Öffnung 2. 3 nach aussen entweichen.
Wird dann der Griff durch seine Feder emporgedrückt, so wirkt die Luft, sobald der Kolben in den dicht passenden Teil des
Zylinders eingetreten ist, ähnlich wie bei einem Bremstopf und verzögert die Kolbenbewegung, wodurch ein Abreissen der Quecksilbersäule oder des Fadens verhindert wird. Es können auch andere Kolbenanordnungen zum selben Zweck getroffen werden, wie Fig. 7,8 und 9 zeigen. In Fig. 7 ist der Griff aus zwei Teilen 12a, 12b hergestellt, die durch eine Feder 12c bis zu einem durch Schrauben 12d begrenzten Abstand auseinandergedrückt werden. Eine längs der Stange 11 sich erstreckende Bohrung 11 a steht mit einer Längsbohrung 10a des Kolbens 10 in Verbindung.
Wird der Griff 12 heruntergedrückt, so ist der Luftaustritt durch die Bohrungen 10 a, 12 a und zwischen den bei den Griff teilen 12 a, 12 b geschlossen, der Kolben arbeitet wie ein gewöhnlicher alter Kolben. Beim Aufhören des nach abwärts gerichteten Fingerdruckes entfernen sich die beiden Griffteile voneinander, der Luftaustritt wird freigegeben, und es strömt Aussenluft durch die Bohrungen 11a, 10a nach. In der ähnlichen Ausführungsform Fig. 8 ist der Griff einteilig und mit einem zu den Bohrungen 11 a, 10 a führenden kleinen Loch 12 e versehen.
Beim Aufsetzen des Fingers auf den knopfartigen Griff wird das Luftaustrittsloch 12e durch den Finger geschlossen, aber durch Abheben des Fingers für das Nachströmen von Aussenluft freigegeben. In Fig. 9 hat der Zylinder innen eine rund umlaufende Nut 25, und der Kolben ist so gestaltet, dass, wenn er mittels des Griffes bis an diese Nut herabgedrückt wird, die zusammengepresste Luft durch diese Umfangsnut auf die andere Seite des Kolbens gelangen kann. Diese Nut gestattet auch das Zurückfliessen des Quecksilbers von der oberen zur unteren Seite des Kolbens, bei dessen Aufwärtshub, falls diese Kolbenanordnung bei einem Ausschalten mit einer geschlossenen oder Schleifenleitung verwendet wird, wie in Fig. 9 angenommen ist.
In manchen Fällen, namentlich bei sehr kleinen Ausschalten, ist es nicht nötig Vorkehrungen zur Beseitigung dieser Saugwirkung zu treffen, es genügt einen einfachen Kolben mit beschränktem Hub anzuwenden. Eine einfache Kolbenanordnung ohne besondere Mittel für den Luftaustritt ist in Fig. 10 dargestellt.
Fig. 11 zeigt schematisch im Aufriss einen zusammengestellten erfindungsgemässen Ausschalter, der in einem Kasten untergebracht ist und durch einen Kippschaltergriff 26 betätigt werden kann. Diese Bauart ist für Doppelausschalter besonders geeignet, wobei zwei Quecksilberausschalter nebeneinander in einem Kasten untergebraeht-und ihre Griffe durch einen Steg verbunden sind, auf welchen der Umlegeschaltergriff wirkt. Eine etwas ähnliche Zusammenstellung mehrerer gemein% m betätigter Aussehalter ist in Fig. 12 und 13 dargestellt, welche eine Anordnung eines Drehstromausschalters zeigen ; die Griffe der drei Quecksilberaussehalter sind untereinander nur mit einem Hauptgriff MB verbunden.
Die erfindungsgemässen Quecksilberausschalter sind sehr klein und gedrängt. Fig. 12 und 13 zeigen den Drehstromausschalter für Stromstärken bis zu 20 Amp. in natürlicher Grösse. Das macht sie sehr geeignet zur Aufstellung in ganzen Sätzen zur Überwachung einer grossen Zahl von Leitungen. Ein Kasten mit einer Anzahl von Quecksilberausschaltern ist in Fig. 14 und 15 dargestellt, wobei 27 eine Glaswand ist. Wenn, wie es vorzuziehen ist, die Quecksilberausschalter so gebaut sind, dass die Griffe oder Drücker dun 11 den bei Stromüberlastung auftretenden Druck hinaufgetrieben werden, so kann man auf einen Blick erkennen, ob irgendwelche Leitungen durch den Ausschalter ausgeschaltet worden sind.
Wenngleich bei den vorstehend beschriebenen Ausschalter die Quecksilbersäule oder Fäden, die bei Stromüberlastung unterbrochen werden soll, unmittelbar durch den Stromdurchgang erhitzt wird, so ist die Erfindung doch nicht darauf beschränkt. Diese Ausführungsweise verdient der grösseren Einfacheit wegen den Vorzug, aber gewünschtenfalls, z. B. bei Ausschalter für sehr. hohe Stromstärken oder, wenn eine Verzögerung des Ansprechens erwünscht ist, kann die Quecksilbersäule oder der Faden auch mittelbar durch eine in zweckmässiger Weise angeordnete, den wirkenden Strom führende Spule erhitzt werden.
Man kann den erfindungsgemässen Ausschalter auch als Umschalter verwenden, indem man den Kolben derart betätigt, dass eine zum Abreissen der Quecksilbersäule oder des Fadens ausreichende
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Saugwirkung erzielt wird ; indessen erkennt man, dass der Queeksilberfaden nicht in allen Fällen abreisst, wenn das Druck erzeugende Organ bloss so betätigt wird, wie es beim normalen Betrieb zwecks Wieder- schliessens geschieht.
Man sieht ferner, dass das U-Rohr verhältnismässig lange Schenkel aufweist, so dass diese Sicherungen für höhere Spannungen geeignet sind. Beim Abreissen der Quecksilbersäule infolge Überlastung können die Dämpfe nicht nur nach aufwärts entweichen, sondern sich auch nach abwärts in den Zylinder des Kolbens ausdehnen. Der Kolben hat auch nicht die Aufgabe, das Quecksilber im Aussehalter zu erhalten ; in den meisten der dargestellten Fälle ist der Kolben ständig ausser Berührung mit dem Quecksilber,
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Kolbens zu erreichen und der Druck auf das Quecksilber beim Schliessen des Quecksilberfadens oder der Säule durch die Luft zwischen dem Quecksilber und der Druckfläche des Kolbens übertragen wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektrische Quecksilbersicherung, bei welcher die die gesamte Quecksilbermasse enthaltenden Kanäle einem System von U-Röhren nachgebildet sind und das Quecksilber nach einer Stromüber1astung in die verengte Bohrung durch einen Kolben oder eine ähnliche Druck erzeugende Vorrichtung zurück- gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die die Druck erzeugende Vorrichtung enthaltende Kammer oder eine mit letzterer verbundene Kammer einen Schenkel und die verengte Bohrung den andern, oberhalb des Verbindungsweges liegenden Schenkel des Systems von U-Röhren bildet,
so dass die Sicherung nach einer Unterbrechung lediglich durch Betätigung der Druck erzeugenden Vorrichtung wieder in Betriebszustand gesetzt werden kann.