DE898025C

DE898025C - Druckgasschalter mit einander gegenueberstehenden Elektroden

Info

Publication number: DE898025C
Application number: DEM7664D
Authority: DE
Original assignee: Dr-Ing Erwin Marx
Current assignee: Dr-Ing Erwin Marx
Priority date: 1934-06-29
Filing date: 1934-06-30
Publication date: 1953-11-26

Description

Druckgasschalter mit einander gegenüberstehenden Elektroden Die Erfindung betrifft Druckgasschalter mit einander gegenüberstehenden Elektroden, in denen sich Öffnungen, insbesondere düsenförmiger- Art, befinden und bei denen die Lichtbogenlöschung durch strömendes Gas erfolgt. Bei solchen Schaltern ist es üblich, ,die Gasgeschwindigkeit so groß wie möglich zu wählen, um dadurch eine intensive Kühlung des, Lichtbogens zu erreichen. Es tritt aber durch die hohe Gasgeschwindigkeit der Nachteil ein, daß die durch den Lichtbogen erzeugbeWärmemenge stark vergrößert wird gegenüber dem Wert, der bei richtigem, ungestörtem Brennen .des Lichtbogens eintreten würde. Als Mittel zur Verhinderung dieser Erhöhung der Wärmemenge ist beispiels:wei-se eine möglichst geringe Lichtbogenlänge vorgeschlagen worden, ohne aber dafür zu sorgen, daß eine Vergrößerung der -durch .den Lichtbogen erzeugten Wärmemenge vermieden wird.
Die Erfindung geht nun zwar auch davon aus, eine zu starke Verlängerung des Lichtbogens, zu vermeiden; sie sorgt aber auch noch gleichzeitig dafür, daß keine Vergrößerung ,der durch den Lichtbogen erzeugten Wärmemenge über .den Wert bei ungestörtem Brennen des Lichtbogens und keine Rückzündungen :eintreten können. Erfindungsgemäß ausgebildete Druckgasschalter mit einander gegenüberstehenden Elektroden, in denen sich Öffnungen, insbesondere düsenförmiger Art, befinden, hinter welchen zylinderförmige Körper (Hauptelektroden) angeordnet sind, sind dadurch gekennzeichnet, daß die erstgenannten Elektroden im wesentlichen nur zur elektrischen Abschirmung der zylindrischen Körper (Hauptelektroden) insbesondere der heißen Fußpunktstellen des Lichtbogens, voneinander dienen und dile zylindrischen Körper (Haupteldktroden) und die ihnen zugewandten .Flächen der Schirmelektroden derart .ausgebildet sind, daß vor dem zylindrischen Körper in großer Ausdehnung ein Gebiet mit geringer Gasgesdhwindigkeit entsteht und -möglichst der gesamte, durch die Schirmelektrodenöffnung ausströmende Gasstrahl stark in radialer Richtung umgelenkt wird. Dadurch, daß vor den zylindrischen Körpern Gebiete vorhanden sind, in denen sich das Gas nur wenig bewegt, bleiben .die durch die Öffnungen der Schirrnelektroden wandernden Lichtbogenteile bzw. Lichtbogenfußpunkte in diesem Gebiet, und `eine unnötige Verlängerung des,Lichtbogens tritt nicht ein. Durch die starke Umlenkung des, Gasstrahles hinter den Öffnungen. der Schirmelektroden wird ferner ein Herausblasen von Lichtb.ogenteiIen, unwahrscheinlich und unmöglich. Schließlich wird durch den verhältnismäßig engen `Spalt zwischen Haupt- und Schirmelektroden der Lichtbogen dann, wenn er zum Teil in diesen Spalt hineingerät, stets wieder kurzgeschlossen und verkürzt.
Die Erfindung sei an Hand der Abbildung näher erläutert. In -derAbbildung sind die. einander gegenübe@rs.tehend-en Elektroiden, um zwei Ausführungsbeispiele zu zeigen, verschieden dargestellt.
Die Schirmelektroden sind mit i und 2, die zylindrischen Körper (Hauptelektroden) mit 3 und q. und die Gasdurchtrittsöffnungenmit 5 und 6 bezeichnet. 7 und 8 sind die besonders ausgebildeten Oberflächen der zylindrischen Körper 3 und q.. Der Abstand der beiden .Schirmelektroden i und 2 ist mit d, die Halsweite der Schirmel.#ktro.den mit d, die Halslänge der Schirmelektroden mit b und. der Spalt zwischen Haupt- und Schirmelektroden mit c bezeichnet. Die in der Abbitdung eingezeichnleten Pfeile geben die Gas- bzw. die Luftströmung an.
Gleichgültig, ob die Elektroden i und z bewegt werden oder ob sie fest stehen und andere Teile des Schalters bewegt werden, ist der Abstand a der beiden Elektroden so einzustellen, daß die Sperrspannung ohne Zuschlag einer Sicherheit sich etwa nach der Beziehung richtet:-usP - 25 . a . p Hierin bedeutet a den Abstand der Elektroden in Zentimeter und p den Druck im Licht'bogenraum in ata und usp die Sperrspannung in kV.".. Es ist versuchsmäßig festgestellt, daß bei einem elektrischen Feld, wie es zwischen derartigen Schirmelektroden besteht, die elektrische Festigkeit, die im homogenen Feld 30 bis 32 kVmax/cm beträgt, hier auf den Wert von etwa 25 kVmax/em gehalten werden kann, wenn dafür gesorgt wind, daß die Gastströmung eine gleichmäßige Entionisierung des Elektrodenzwischenraumes bzw. eine kontinuierliche Wärmeabführung auch schon während der Brenndauer des. Lichtbogens bewirkt. Erfahrungsgemäß ist hierzu eine in jedem Falle experimentell feststellbare Mindestlu:ftmenge in Abhängigkeit von dem Abschaltstro.m nötig. Der zwischen den Hauptelektroden 3 und .4 brennende Lichtbogen steht in gerader Linie, etwa in der Achse der einander gegenüberstehenden Hauptelektroden, wobei die einander zugekehrten Flächen der Hauptlelektrodendurch die Schirmelektroden i und a derart abgeschirmt werden, daß auf ihnen etwa vorhandene Glühpunkte oder sonstige heiße Stellen nach dem Verlöschen des Lichtbogens im Stromnulldurchgang nicht zur Rückzündung Anlaß geben können.
Die Halslänge der Öffnung der Schirmelektroden ist möglichst kurz und derart zu bemessen, daß die Sehirmelektrode die elektrische !Abschirmung des hinter ihm stehenden zylindrischen Körpers bewirkt. Zweckmäßigerweise ist die Halslänge der Elektrodenöffnung in Abhängigkeit von dem Öffnungsdurchmesser zu bemessen. Man kann hierbei :die Halslänge der Elektrodenöffnung etwa in der Größenordnung des öffnungs,durchmiessers wählen.
In vielen Fällen wird es ferner vorteilhaft sein, die Halsweite der Elektrodenöffnung elastisch oder federnd auszubilden, so daß sich derAustrittsdurchmesser dem Betriebsdruck des Gases b,zw. dem durch Wärme entstehenden Gasdruck bzw. dem Druck eines. beweglichen Kontaktes anpassen kann.
Die Erfindung ist nicht nur auf die vorstehend angegebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Es können beispielsweise einer oder beide hinter den Schirmelektrod°_nöffnungen befindlichen zylindrischen Körper zugleich zum Kontgktgeb-en dienen. Es können aber auch die Schirmelektroden zum Kontakgeben verwendetwerden. Weiterhin können die Schirmelektroiden und,die zylindrischen Körper derart federnd miteinander verbunden sein, daß die einen oder die anderen dieVor- oderHauptkontakte für Aden Stromübergang in eingeschaltetem Zustand darstellen.
Die Schirmelektroden können ein anderes Potential besitzen als die zylindrischen Körper, so daß die Löschung durch elektrische Potentialsteuerung günstiger wird. Bei Gleichstromschaltern ist es zweckmäßig, daß Teile der positiven und negativen Elektroden verschieden bemessen werden.
In vielen Fällen wird es ferner vorteilhaft sein, den engsten Querschnitt des zwischen iSchirmelektrode und zylindrischen Körper liegenden Strömun.gskan.ales, annähernd so groß zu machen, wie den engsten: Querschnitt der,düsenförmigen Öffnung der Schirmelektrode.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Druckgasschalter mit einander gegenüberstehenden Elektroden, in densen sich Öffnungen, insbesondere,düsenförmiger Art, befinden, hinter welchen zylinderförmige Körper (Hauptelektroden) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die erstgenannten Elektroden im wesentlichen nur zur elektrischen Abschirmung der zylindrischen Körper (Hauptelektroden), insbesondere der heißen Fußpunktstellen des Lichtbogens, voneinander dienen und,die zylindrischen Körper (Hauptelektroden) und die ihnen zugewandten Flächen der Schirmelektrod°n derart ausgebildet sind, daß vor dem zylindrischen Körper in großer Ausdehnung ein Gebiet mit . geringer Gasgeschwindigkeit entsteht und möglichst der gesamte, durch die Schirmelektrodenöffnung ausströmende Gasstrahl stark in radialer Richtung umgelenkt wird.
2. Elektrischer Schalter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ,die Halslänge der Öffnung der Schirmelektroden möglichst kurz ist und ihre Bemessung derart erfolgt, daß die Schirmelektroden die elektrische Abschirmung der hinter ihr stehenden zylindrischen Körper bewirken.
3. Elektrischer Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halslänge der Elektrodenbffnung in Abhängigkeit von dem Öffnungsdurchmesser bemessen ist.
4. Elektrischer Schalter nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halslänge der Elektro.denöffnung etwa in der Größenordnung des Öffnungsdurchmessers liegt.
5. Elektrischer Schalter nach Anspruch i oder ,den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Halsweite der Elektrodenöffnung elastisch oder federnd ausgebildet ist, so daß sich der Austri.tts,durchmesser dem Betriebsdruck des Gases bzw. dem durch Wärme entstehenden Gasdruck bzw. dem Druck eines beweglichen Kontaktes anpassen kann.
6. Elektrischer Schalter nac'hAnspruch li oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß einer oder beide hinter -den Schirmelektrodenöffnungen befindlichen zylindrischen Körper zugleich zum Kontaktgeben dienen.
7. Elektrischer Schalter nachAnspruch i oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, d:aß die Schirmelektroiden zurr Kontaktgehen dienen. B. Elektrischer Schalter nach Anspruch i oder ,den folgenden, dadurch gekennzeichnet, .daß die Schirmellektroden und die zylindrischen Körper derart federnd miteinander verbunden sind, daß die einen oder die anderen die Vor- oder Hauptkontakte für den. Stromübergang im eingeschalteten Zustand darstellen. 9. Elektrischer Schalter nach Anspruch i oder den folgenden, dadurch g ekennzeichaet, daß die Schirmelektroden ein anderes Potential' besitzen als die zylindrischen Körper, so daß die Löschung durch elektrische Potentialsteuerung günstiger wird. io. Elektrischer Schalter nach Anspruch r oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß bei Gleichstromschaltern Teile der positiven und der negativen Elektroden verschieden bemessen sind. ri. Elektrischer Schalter nach Anspruch i oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der engste Querschnittdes zwischen Schirmelektrode und zylindrischen Körper liegenden 'Strömungskanals annähernd so groß ist wie der engste Querschnitt der düsenförmigen Öffnung .der Schirmelektrode. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 570 237, 599 114, 747995; französische Patentschriften Nr. 732830, 756014; britische Patentschrift Nr. 398 213; USA.-Patentschrift Nr. 1832 201 ; ETZ 1933, S.396/397