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DE1024595B - Lichtbogenfester Isolierkoerper - Google Patents

Lichtbogenfester Isolierkoerper

Info

Publication number
DE1024595B
DE1024595B DEK16300A DEK0016300A DE1024595B DE 1024595 B DE1024595 B DE 1024595B DE K16300 A DEK16300 A DE K16300A DE K0016300 A DEK0016300 A DE K0016300A DE 1024595 B DE1024595 B DE 1024595B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
insulating body
plates
body according
heat dissipation
insulating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEK16300A
Other languages
English (en)
Inventor
Dr Erwin Wettstein
Rudolf Klaeui
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FKG AG
Original Assignee
FKG AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by FKG AG filed Critical FKG AG
Publication of DE1024595B publication Critical patent/DE1024595B/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/70Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/72Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid having stationary parts for directing the flow of arc-extinguishing fluid, e.g. arc-extinguishing chamber
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H87/00Protective devices in which a current flowing through a liquid or solid is interrupted by the evaporation of the liquid or by the melting and evaporation of the solid when the current becomes excessive, the circuit continuity being reestablished on cooling

Landscapes

  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Description

DEUTSCHES
In elektrischen Schaltgeräten wird bei Kurzschlußabschaltungen bekanntlich eine beträchtliche Energie frei, die sogenannte Schaltarbeit, welche die den Abschaltlichtbogen umgebenden Teile des Schaltgerätes durch Überhitzung und Abbrand gefährdet. Um dieser Gefahr zu begegnen, ist vorgeschlagen worden, den Abschaltlichtbogen mit Hilfe eines magnetischen Blasfeldes den gefährdeten Teilen entlang zu bewegen, so daß seine Wärmeabgabe auf eine verhältnismäßig große Oberfläche verteilt wird. Ferner sind Schaltanordnungen bekanntgeworden, bei denen der Lichtbogen durch Magnetfelder gezwungen wird, in einem Stapel von quer zum Lichtbogen stehenden Metallplatten zu kreisen. Die Metallplatten spalten den Lichtbogen in eine Reihe von Teillichtbögen auf, die durch die Metallplatten axial gekühlt und entionisiert werden. Bei einer Reihe von Schaltgeräten ist jedoch die Anordnung von magnetischen Blasfeldern oder von Plattenstapeln zur Vergrößerung der an der Kühlung des Lichtbogens teilnehmenden Oberfläche aus Platz- oder aus Preisgründen nicht möglich. In solchen Fällen ist auf die Ausbildung von Isolierkörpern, die in unmittelbarer Nähe von bei Schaltvorgängen auftretenden Lichtbögen angeordnet werden bzw. angeordnet werden müssen, besondere Sorgfalt zu legen. Man wird in solchen Fällen vor allem versuchen, die Schaltarbeit klein zu halten. Darüber hinaus kann es aber notwendig sein, geeignete Mittel für die rasche Ableitung der aus dem Schaltlichtbogen anfallenden Wärme vorzusehen, um zu vermeiden, daß der Isolierkörper allmählich zerstört wird. In vielen Fällen ist die Kurzschlußsicherheit einer Schalteinrichtung wesentlich von der Wirksamkeit wärmeableitender Mittel abhängig.
Naturgemäß haben Isolierkörper, die vollständig aus Isoliermaterial bestehen, eine kleine 'Wärmeleitfähigkeit. Sie werden daher bei einem kurzzeitigen Abschaltvorgang nur in einer dünnen Oberflächenschicht erwärmt (Eindringtiefe einige Tausendstel-, max. einige Zentelmillimeter). Die Energie, die von einer derart dünnen Schicht aufgenommen werden kann, bevor die Oberfläche den Schmelzpunkt erreicht, ist deshalb in den meisten Fällen zu klein, so daß der Isolierkörper an der beanspruchten Oberfläche schmilzt und verdampft. Dies geht aus nachstehenden überschlägigen Betrachtungen über die Erwärmung eines Isolierkörpers durch einen Abschaltlichtbogen hervor.
Die vom Lichtbogen an die Oberfläche des Isolierkörpers abgegebene Leistung pro Flächeneinheit (cm2) sei P. Bei kurzzeitiger Erwärmung, wie dies bei Abschaltvorgängen der Fall ist, kann in guter Näherung angenommen werden, daß der Temperaturgradient im Isolierkörper
-j— = -,- ist, wobei χ den Abstand von der Oberfläche
d χ λ
und λ die Wärmeleitfähigkeit des Isolierkörpers bedeutet. Die Temperatur fällt somit im Isolierkörper von der Lichtbogenfester Isolierkörper
J Anmelder:
FKG Fritz Kesselring Gerätebau A. G.,
Bactitobel, Weinfelden (Schweiz)
Vertreter: Dipl.-Ing. R. Barckhaus, Patentanwalt,
Erlangen, Eichenweg 10
Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 19. August 1952
Dr. Erwin Wettstein und Rudolf Kläui, Zürich (Schweiz), sind als Erfinder genannt worden
Temperatur #0 der beanspruchten Oberfläche linear ab und erreicht die Umgebungstemperatur in einem Ab-
stand xa = —-=£- (Eindringtiefe). Wenn die Temperatur &0 an der Oberfläche die Schmelztemperatur -&s des Isolierkörpers erreicht hat, ist in der erwärmten Schicht folgende Energie gespeichert:
W = c Xn.
2P
wobei c die spezifische Wärme des Isolierkörpers pro Volumeinheit bedeutet. Der Faktor kennzeichnet
somit die Abbrandfestigkeit des Isolierkörpers.
Die gespeicherte Energie ist anderseits gleich der vom Lichtbogen in der entsprechenden Zeit Δ t abgegebenen Energie
W = At-P (2)
Der Vergleich der beiden Formeln (1) und (2) zeigt, daß mit zunehmender Abbrandfestigkeit eine höhere Lichtbogenleistung oder eine größere Lichtbogendauer zulässig ist, ohne daß der Schmelzpunkt des Isolierkörpers überschritten wird.
Bei gewissen Schalteinrichtungen ist es ein unbedingtes Erfordernis, daß jeglicher Abbrand vermieden wird, d. h. daß die Temperatur des Isolierkörpers unterhalb der Schmelztemperatur gehalten wird. Dies trifft z. B. zu für Schalteinrichtungen, bei denen ein vom zu schaltenden Strom durchflossener flüssiger Leiter vorhanden ist, der
709 880/513
beim Überschreiten eines durch dessen Art und Anordnung gegebenen Ansprechstromes verdampft, wodurch eine Unterbrechung des durch diesen Leiter fließenden Stromes herbeigeführt wird. Derartige Schalteinrichtungen enthalten einen mit dem flüssigen Leiter angefüllten Schaltkanal, in welchem bei einer Abschaltung ein Lichtbogen entsteht. Man kann zeigen, daß praktisch die ganze Lichtbogenwärme schon während des Abschaltvorganges von der Oberfläche des den flüssigen Leiter umgebenden Isolierkörpers aufgenommen werden muß.
Seit langem ist versucht worden, den festen Schmelzleiter der Schmelzsicherungen durch einen flüssigen Leiter, insbesondere aus Quecksilber, zu ersetzen, der sich nach einer Abschaltung einfacher regenerieren lassen sollte. Trotz vielen Vorschlägen haben sich solche Schutzvorrichtungen mit Quecksilberleitern bis heute nicht eingeführt. Offenbar sind Schwierigkeiten aufgetreten, die vermutlich vor allem mit der geforderten Kurzschlußsicherheit zusammenhängen.
Wie schwierig die Forderung der Kurzschlußsicherheit zu erfüllen ist, wird durch einen Vergleich mit den Verhältnissen bei den Schmelzsicherungen deutlich. Während bei einer Schmelzsicherung mit dem Nennwert 500 V, 25 A dank der Sandfüllung eine kühlende Oberfläche von 15... 35 cm2 zur Verfügung steht, die zudem noch schmelzen darf, beträgt die Kanaloberfläche bei entsprechenden Schutzvorrichtungen mit Quecksilberleitern nur etwa 0,10.. .0,15 cm2 pro cm Kanallänge und darf den Schmelzpunkt nicht erreichen.
An einem größenordnungsmäßig richtigen Beispiel soll gezeigt werden, daß undurchsichtige Kanalwände aus Isoliermaterial der Abfuhr der anfallenden Lichtbogenwärme nicht gewachsen sind. Der Schaltkanal habe einen Durchmesser von 0,4 mm. Seine Oberfläche beträgt demnach pro cm Länge 0,125 cm2. Bei einer Kurzschlußabschaltung habe der Lichtbogen eine mittlere Leistung von 10 kW pro cm Kanallänge, entsprechend P = 80 kW pro cm2 Kanaloberfläche. Die Lichtbogendauer betrage At = 3 ms. Pro cm2 Kanaloberfläche müßte der Isolierkörper die Energie P-Ai = 240 Ws/cm2 aufnehmen. Falls der Isolierkörper z. B. aus Steatit besteht, der eine Wärmeleitfähigkeit λ = 0,023 W/cm ° C, eine spezifische Wärme c = 2,2 Ws/cm3 ° C und eine Schmelztemperatur $s = 1600 °C aufweist, kann derselbe jedoch bis zum Erreichen des Schmelzpunktes an der Kanaloberfläche nach Formel (1) nur eine Energie W = 0,815 Ws/cm2 aufnehmen. Die Eindringtiefe beträgt 5 μ.. Man erkennt, daß die tatsächliche Wärmeaufnahme des Isolierkörpers viel zu gering ist. Selbst bei Verwendung von Korund, das unter den Isoliermaterialien wohl die höchste Abbrandfestigkeit aufweist, kann die Wärmeaufnahme nur um etwa einen Faktor 10 gesteigert werden, ist also im vorliegenden Beispiel immer noch um mehr als einen Faktor 10 zu klein.
Bei höheren Leistungen ist es zweckmäßig, den Lichtbogen in an sich bekannter Weise magnetisch oder pneumatisch entlang der beanspruchten Oberfläche zu ίο bewegen.
Die vorliegende Erfindung bezweckt nun die Schaffung eines lichtbogenfesten Isolierkörpers, der die Lösung des genannten Problems im Hinblick auf seine Verwendung bei einer Schalteinrichtung der beschriebenen Art sowie für Schalteinrichtungen, bei denen ähnliche Schwierigkeiten auftreten, ermöglicht. Der erfindungsgemäße Isolierkörper zeichnet sich dadurch aus, daß er zwecks rascher Ableitung der Lichtbogenwärme von der gefährdeten Oberfläche weg ins Innere des Isolierkörpers als Verbundkörper aus in Richtung der elektrischen Spannungsbeanspruchung aufeinandergeschichteten, gegeneinander elektrisch isolierten Platten aus einem Material mit gegenüber dem zwischen den Platten befindlichen Isoliermaterial höherer Wärmeleitfähigkeit ausgebildet ist. Die Platten höherer Wärmeleitfähigkeit schützen die vom Lichtbogen beanspruchte Oberfläche gegen Zerstörung durch Hitze, indem sie die durch den Lichtbogen erzeugte Wärme mindestens teilweise senkrecht zu der beanspruchten Oberfläche ins Innere des Isolierkörpers ableiten. Unter elektrischer Spannungsbeanspruchung ist sowohl der Spannungsgradient eines längs der Oberfläche des Isolierkörpers auftretenden Schaltlichtbogens als auch eine beispielsweise nach der Lichtbogenlöschung am Isolierkörper herrschende wiederkehrende Spannung zu verstehen.
Um eine wirksame Wärmeableitung zu gewährleisten, soll die Wärmeleitfähigkeit der zur Wärmeableitung dienenden Platten mindestens zehnmal so groß sein wie diejenige des Isoliermaterials. Vorteilhaft wird hierzu ein Material verwendet, dessen Wärmeleitfähigkeit mindestens 0,5 W/cm 0C beträgt. Außerdem ist die Auswahl unter den gut wärmeleitenden Materialien durch eine gewisse untere Grenze der früher definierten Abbrandfestigkeit beschränkt. In der nachstehenden Tabelle sind einige Materialien mit den maßgebenden Kennwerten angegeben, die sich als günstig für den vorliegenden Zweck erwiesen haben. Zum Vergleich sind auch die Isoliermaterialien Steatit und Korund aufgeführt.
Wärmeleit
fähigkeit
λ
W/cm 0C
Spezifische
Wärme
C
Ws/cm·1 0C
Schmelzpunkt
>%
0C
Abbrand-
festigkeit
λ c &,* λ
(kW)2 · s/cm4
Steatit
Korund
Nickel
Reineisen
Platin
Kupfer
Molybdän
Kohle
Wolfram
Verbundmetall Wo/Cu .
0,023
0,065
0,59
0,65
0,70
3,93
1,45
<1,45
1,60
1,53
2,2
4,2
3,9
3,6
2,86
3,45
2,72
2
2,72
3,0
1600
2 050
1452
1528
1770
1083
2 600
3 900
3 380
3 380 .'1 080
0,065
0,57
2,42
2,73
3,15
7,95
13,3
<22
25
25,7/2,65
Wie aus der Tabelle entnommen werden kann, weisen Abbrandfestigkeit auf. Daneben eignen sich aber auch
die Materialien Wolfram, Kohle, Molybdän und ein aus die Metalle Kupfer, Platin, Eisen, insbesondere technisch
einem mit Kupfer getränkten Wolframskelett aufgebautes reines Eisen und Nickel als wärmeleitende Materialien
Sintermaterial (Verbundmetall) eine besonders hohe 70 recht gut, wobei dem Eisen schon aus wirtschaftlichen
5 6
Gründen in gewissen Fällen der Vorzug gegeben werden versehen. Dieser Belag kann aus einem Metalloxyd,
dürfte. Alle diese Materialien weisen eine Abbrand- z. B. Aluminiumoxyd, bestehen. Die Platten 1 können
festigkeit von über 1 (kW)2 s/cm4 auf, welcher Wert als aber auch phosphatiert, emailliert, anodisch oxydiert
untere Grenze für praktisch brauchbare Lösungen ange- oder lackiert sein,
nommen werden kann. 5 Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, z. B. aus
Die Verwendung des Isolierkörpers in einer Quecksilber- preislichen Gründen, die zur Wärmeableitung dienenden
dampfatmosphäre, z. B. in einer Quecksilberschaltröhre, Teile nur an der beanspruchten Oberfläche mit einem
bedingt neben der erforderlichen Abbrandfestigkeit auch Material zu versehen, dessen Abbrandfestigkeit den hier
eine hohe Ouecksilberdampffestigkeit. Das zum Aufbau gestellten Anforderungen genügt. Diese Maßnahme hat
des Isolierkörpers verwendete Material zur Wärme- io daneben den technischen Vorteil, daß an der beanspruch-
ableitung soll insbesondere bei der an der Oberfläche ten Oberfläche ein Material mit sehr hohem Schmelzpunkt
des Isolierkörpers infolge eines Lichtbogens herrschenden und im übrigen ein Material mit sehr hoher Wärmeleit-
Temperatur keine Verbindung mit dem Quecksilber fähigkeit verwendet werden kann, so daß die Abbrand-
eingehen, welche die Wärmeableitung wesentlich ver- festigkeit dieser zusammengesetzten Teile noch höhere
schlechtert. Von den in der Tabelle aufgeführten Materi- 15 Werte erreicht, als dies bei einheitlichen Materialien
alien genügen nun Molybdän, Nickel und Reineisen auch möglich ist. Als Materialien mit hohem Schmelzpunkt
dieser weiteren Anforderung hinreichend. kommen auch Isolierstoffe in Frage.
Hinsichtlich des konstruktiven Aufbaues des Isolier- Die Fig. 3 und 4 zeigen derartig aufgebaute Isolierkörpers sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche körper. Die wärmeableitenden Platten 5, welche im Lösungen möglich. 20 Beispiel nach Fig. 3 wiederum durch Isolierplatten 2
An Hand der Zeichnung werden nachstehend einige voneinander getrennt sind, bestehen in diesem Fall
Ausführungsformen sowie ein Anwendungsbeispiel des vorzugsweise aus Kupfer und sind an der Oberfläche
Erfindungsgegenstandes beschrieben. In der Zeichnung z. B. mit Wolfram oder einem andern hochschmelzenden
zeigen die Material belegt. Die Dicke des Belages 6 ist so gewählt,
Fig. 1 bis 5 einige Ausführungsformen geschichteter 25 daß bei Erreichen des Schmelzpunktes an der beanspruch-
Isolierkörper, ten Oberfläche der Kupferteil seinen eigenen Schmelz-
Fig. 6 eine Schutzvorrichtung mit flüssigem Leiter als punkt noch nicht erreicht. Praktisch kommt eine Stärke
Abschaltorgan, bei der ein geschichteter Isolierkörper das des Belages von einigen Zehntelmillimetern bis zu maximal
Kanalmaterial bildet. einigen Millimetern in Frage. Im Falle der Fig. 4 werden
In sämtlichen Figuren ist der Isolierkörper in einem 30 die wärmeableitenden Platten 5 zunächst mit einem
Querschnitt in Richtung der elektrischen Spannungs- isolierenden Belag 4 versehen; anschließend wird der
beanspruchung, die durch einen Doppelpfeil angedeutet Belag 6 aus dem hochschmelzenden Material aufgebracht,
ist, dargestellt. Damit wird erreicht, daß die Isolationsschicht gegenüber
Der Isolierkörper nach Fig. 1 ist aus einer Anzahl der beanspruchten Oberfläche zurückgesetzt ist und Platten 1, die in Richtung der Spannungsbeanspruchung 35 weniger hohe Temperaturen aushalten muß.
durch Platten 2 aus Isoliermaterial voneinander getrennt In der Ausführungsform nach Fig. 5 ist der Isoliersind, aufgebaut. Die Platten 1 bestehen aus einem Material körper als Hohlkörper ausgebildet, in dessen Bohrung 9 mit gegenüber dem Isoliermaterial höherer Wärmeleit- der Lichtbogen auftritt. Die wärmeableitenden Platten 7 fähigkeit. Als Isoliermaterial können Platten aus Glimmer, bestehen z.B. aus Kupfer und stehen an der nicht Quarz, Spezialgläsern, Keramik oder Oxydkeramik *o beanspruchten Oberfläche, d. h. auf der Außenseite, über verwendet werden. Die aus einem entlang der Oberfläche die Isolierplatten 2 vor und wirken als Kühlfahnen, des Isolierkörpers auftretenden Lichtbogen 3 (punktiert Der in der Bohrung 9 fließende Strom hat die Tendenz, angedeutet) anfallende Wärme wird durch die Platten 1 in die elektrisch leitenden Platten 7 einzudringen. Der mindestens teilweise senkrecht zu der beanspruchten Längswiderstand der Anordnung würde dadurch herab-Oberfläche abgeleitet. Durch geeignete Wahl des Materials 45 gesetzt. In bestimmten Fällen ist es zweckmäßig, dieser für die Platten 1 (s. obenstehende Tabelle) kann erreicht Tendenz entgegenzuwirken, indem das Deckmaterial in werden, daß auf Grund dieser wirksamen Wärme- Form von eingepreßten Ringen 8 so ausgebildet wird, ableitung die Temperatur an der beanspruchten Ober- daß sich Grundmaterial und Deckmaterial nur in einer fläche des Isolierkörpers unterhalb der Schmelztempera- senkrecht zur Spannungsbeanspruchung verlaufenden türen der Plattenmaterialien bleibt. Zur Erhöhung der 50 Linie (Kreislinie längs des Umfanges) berühren. In Kühlwirkung und Schonung der Isolierplatten 2 ist anderen Fällen können Hohlniete, z. B. aus Nickel, in vorgesehen, daß die zur Wärmeableitung dienenden die Platten 7 eingenietet werden.
Platten 1 an der beanspruchten Oberfläche über das Fig. 6 zeigt eine beispielsweise Anwendung des Isolierisoliermaterial vorstehen. Um zu vermeiden, daß der körpers nach der Erfindung in einer Schutzvorrichtung Lichtbogen, statt über die ganze Oberfläche zu brennen, 55 (z. B. Leitungs- oder Motorschutzschalter) mit Quecksich in von Platte zu Platte (die naturgemäß auch gute silberleiter (vgl. deutsches Patent 944024). Diese elektrische Leiter sind) brennende kurze Lichtbogen auf- Schutzvorrichtung hat äußerlich etwa die Form einer teilt, ist die Dicke d der Platten 1 so zu wählen, daß gewöhnlichen Schmelzsicherungspatrone und enthält in nachstehende Bedingung erfüllt ist: einem keramischen Isolierkörper 12 zwei zum Teil mit
60 Quecksilber gefüllte Kammern 13 und 14. Die Kammer 14 wird teilweise gebildet durch die Eisenelektrode 15, von
E ■ d < TJa + Uk (3) der durch eine isolierende Abschlußwand 16 der Kontaktstift 17 herausgeführt ist. Die beiden Kammern 13 und 14 sind durch einen Kanal 18 miteinander verbunden.
Darin bedeutet E den Spannungsgradienten im Licht- 65 Er wird gebildet durch eine Bohrung im Isolierkörper 19,
bogen, Ua den Anoden- und Uk den Kathodenfall. der beispielsweise nach Fig. 3 aufgebaut ist. Den Abschluß
Beispielsweise ist bei Ua + Uk = 16,5 Vund£ = 165 V/cm der Kammer 13 bildet eine federnde Membran 20 mit
eine maximale Dicke d = 1 mm zulässig. stabilen Endlagen, welche zusammen mit der Anschluß-
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 sind die fahne 21 auf der einen Teil der Kammer 13 bildenden
Platten 1 mit einem elektrisch isolierenden Belag 4 70 Eisenelektrode 22 befestigt ist. Gegenüber der Kanal-
eintrittsöffnung in der Kammer 13 ist an der Membran 20 ein Druckknopf 23 aus Isoliermaterial angeordnet, welcher in dem zylindrischen Isolierstück 24 geführt ist. Der vom Quecksilber nicht ausgefüllte Raum der Kammern 13 und 14 enthält ein Gas, welches mit Quecksilber keine Verbindungen eingeht und gute lichtbogenlöschende Eigenschaften aufweist, z. B. Wasserstoff.
Für eine Schutzvorrichtung mit einem Nennstrom von 10 A und einer Nennspannung von 500 V wird man einen Kanal mit einer Länge von etwa 30 mm und einem Durchmesser von etwa 0,3 mm verwenden. Die wärmeleitenden Platten haben eine Dicke von etwa 0,3 mm und einen Abstand von etwa 0,1 mm.
Man erkennt, daß die Schaltarbeit vor allem im Schaltkanal 18 anfällt. Am schwierigsten sind die Verhältnisse bei einer Kurzschlußabschaltung. Die heutigen offiziellen Vorschriften schreiben einen Prüfkurzschlußstrom von 1500 A vor, der von einer Batterie großer Kapazität mit einer Gleichspannung von 550 V geliefert wird. Die Lichtbogenleistung pro cm Kanallänge beträgt ungefähr 10 kW/cm; der Lichtbogen dauert einige ms. Diese Werte von Lichtbogenleistung und -dauer sind der in der Einleitung durchgeführten Abschätzung über die Wärmeaufnahmefähigkeit verschiedener Isolierkörper zugrunde gelegt worden. Es ist aus den dortigen Ausführungen ersichtlich, daß Isoliermaterialien der thermischen Beanspruchung durch den Kurzschluß-Abschaltlichtbogen nicht gewachsen sind, daß dagegen die in der Tabelle aufgeführten Isolierkörper mit der höchsten Abbrandfestigkeit der Beanspruchung genügen.
Die Anwendung des erfindungsgemäßen Isolierkörpers ist keineswegs auf das an Hand von Fig. 6 beschriebene Beispiel beschränkt, vielmehr können solche Isolierkörper überall dort verwendet werden, wo eine große thermische Beanspruchung durch einen Abschaltlichtbogen auftritt, beispielsweise in Ouecksilberschaltröhren, automatischen Schaltern, periodischen Unterbrechern, insbesondere Quecksilberunterbrechern, sowie allgemein in Schalteinrichtungen mit gedrängter Bauweise, insbesondere Schalteinrichtungen mit flüssigen Leitern.

Claims (21)

Patentansprüche:
1. Lichtbogenfester Isolierkörper, entlang dessen Oberfläche ein Lichtbogen auftreten und an dieselbe in gefährlichem Maße Wärme abgeben kann, dadurch gekennzeichnet, daß derselbe zwecks rascher Ableitung der Lichtbogenwärme von der gefährdeten Oberfläche weg ins Innere des Isolierkörpers als Verbundkörper aus in Richtung der elektrischen Spannungsbeanspruchung aufeinandergeschichteten, gegeneinander elektrisch isolierten Platten aus einem Material mit gegenüber dem zwischen den Platten befindlichen Isoliermaterial höherer Wärmeleitfähigkeit ausgebildet ist.
2. Isolierkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Wärmeableitung dienenden Platten aus einem Material bestehen, dessen Wärmeleitfähigkeit mindestens zehnmal so groß ist wie diejenige des Isoliermaterials.
3. Isolierkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Wärmeableitung dienenden Platten aus einem Material bestehen, dessen Wärmeleitfähigkeit mindestens 0,5 W/cm 0C beträgt.
4. Isolierkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Wärmeableitung dienenden Platten wenigstens an der beanspruchten Oberfläche aus einem Material bestehen, dessen Abbrandfestigkeit mindestens 1 (kW)2 s/cm4 beträgt.
5. Isolierkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Wärmeableitung dienenden Platten aus einem der Materialien Wolfram, Kohle, Kupfer und Platin bestehen.
6. Isolierkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Wärmeableitung dienenden Platten aus einem Sintermaterial bestehen.
7. Isolierkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus einem mit Kupfer getränkten Wolframskelett aufgebautes Sintermaterial verwendet ist.
8. Isolierkörper nach Anspruch 4 für die Verwendung in einer Quecksilberdampfatmosphäre, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Wärmeableitung dienenden Platten wenigstens an der beanspruchten Oberfläche aus einem Material bestehen, das außerdem bei der an der Oberfläche des Isolierkörpers infolge eines Lichtbogens herrschenden Temperatur keine Verbindung mit dem Quecksilber eingeht, welche die Wärmeableitung wesentlich verschlechtert.
9. Isolierkörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Wärmeableitung dienenden Platten aus einem der Materialien Eisen, Nickel und Molybdän bestehen.
10. Isolierkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Wärmeableitung dienenden Platten durch Isolierplatten voneinander getrennt sind.
11. Isolierkörpernach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierplatten aus Glimmer bestehen.
12. Isolierkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Wärmeableitung dienenden Platten mit einem elektrisch isolierenden Belag versehen sind.
13. Isolierkörper nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten mit einem Belag aus Aluminiumoxyd versehen sind.
14. Isolierkörpernach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Wärmeableitung dienenden Platten an der beanspruchten Oberfläche über das Isoliermaterial vorstehen.
15. Isolierkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Wärmeableitung dienenden Platten an der beanspruchten Oberfläche mit einem Material belegt sind, das gegenüber dem Grundmaterial einen höheren Schmelzpunkt besitzt.
16. Isolierkörper nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Wärmeableitung dienenden Platten aus Kupfer bestehen und mit einem der in den Ansprüchen 5 und 6 genannten Materialien belegt sind.
17. Isolierkörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Wärmeableitung dienenden Platten an der beanspruchten Oberfläche mit einem Material belegt sind, das gegenüber dem Grundmaterial eine höhere Ouecksilberdampffestigkeit besitzt.
18. Isolierkörper nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Wärmeableitung dienenden Platten aus Kupfer bestehen und mit einem der im Anspruch 9 genannten Materialien belegt sind.
19. Isolierkörper nach Anspruch 1, wobei die Platten an der beanspruchten Oberfläche mit einem Deckmaterial versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß sich Grundmaterial und Deckmaterial nur in einer senkrecht zur elektrischen Spannungsbeanspruchung verlaufenden Linie berühren.
20. Isolierkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten an der nicht beanspruchten
Oberfläche über das Isohermaterial vorstehen und als Kühlfahnen wirken.
21. Isoherkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der wärmeleitenden Platten kleiner ist als das Verhältnis von Anoden- und Kathodenfall zum Lichtbogengradienten.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 624 777,626 424,637 744, 658 697,764026;
österreichische Patentschrift Nr. 164163; schweizerische Patentschrift Nr. 262 091.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
DEK16300A 1952-08-19 1952-11-26 Lichtbogenfester Isolierkoerper Pending DE1024595B (de)

Applications Claiming Priority (1)

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CH1024595X 1952-08-19

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DEK16300A Pending DE1024595B (de) 1952-08-19 1952-11-26 Lichtbogenfester Isolierkoerper

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