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Kontakte unter Flüssigkeit geöffnet werden, und einem Ausströmraum, in dem der Druck niedriger gehalten wird als in der Schaltkammer, ein aus der Schaltkammer nach dem Ausströmraum stetig verlaufender Ausströmweg vorgesehen ist, welcher den der expandierenden Gasblase vorgelagerten Flüssigkeitskörper als geschlossenen, gerichtet bewegten Flüssigkeitskolben mit geringstem Gegendruck und Widerstand abführt.
Der Bewegung dieses Flüssigkeitskörpers stehen im wesentlichen drei Widerstände entgegen : nämlich der Trägheitswiderstand, welchen die Flüssigkeitsmasse der Beschleunigung entgegensetzt, die Flüssigkeitswiderstände, welche durch Flüssigkeitsreibung und Wirbelbildung in der Flüssigkeit entstehen, und drittens Kompressionswiderstände, die durch Zusammendrücken von im Abzugweg liegenden Gaspolstern an verengten Stellen hervorgerufen werden.
Die beiden letztgenannten Widerstände sollen durch die erfindungsgemässe Ausbildung der Abströmwege auf ein Mindestmass gebracht bzw. gänzlich vermieden werden, indem durch einen stetigen Verlauf des Abströmweges von der Schaltkammer nach dem Aussenraum für eine laminare, das ist wirbelungsfreie und widerstandslose Strömung des Flüssigkeitskörpers gesorgt wird, und anderseits Gaspolster in dem Abzugsweg gänzlich vermieden sind. Die Trägheit
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des Flüssigkeitskolbens spielt dagegen eine besondere Rolle, weil die in ihm aufgespeicherte Bewegungsenergie für eine kräftige Fortführung der Expansion in dem wichtigsten Augenblick des Stromnulldurchganges erforderlich ist.
Die verlustfreieste Umwandlung eines Teiles der Energie der Gasblase in Bewegungsenergie der Flüssigkeit wird durch die Bildung eines geschlossenen, gerichtet bewegten Flüssigkeitskolbens erreicht, mithin wird auf diesem Wege die Energie mit bestem Wirkungsgrad für die Fortführung der Expansion über den Stromnulldurchgang verfügbar.
Es ist demnach durch die erfindungsgemässe Ausbildung erreicht, dass der grösstmögliche Betrag aus der Energie der Gasblase in Volumensvergrösserungsarbeit umgesetzt wird, während Energieverluste durch Wirbelbildung und Beschleunigung von Flüssigkeitsteilen, die für die Raumvergrösserung nicht nutzbar sind, vermieden werden. Alle beschleunigten Flüssigkeitsteilchen bewegen sich als geschlossener Kolben nach einer Richtung, der die Expansion auch fortsetzt, wenn kein Druckgefälle mehr vorhanden ist, was der Fall ist, wenn der Strom im Lichtbogen im Abnehmen begriffen ist. Es ist also die grösst-
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Stromnulldurchgang anderseits erzielt.
Mit dem erfindungsgemässen Schalter ist es daher möglich, Wechselströme in einer Halbwelle zu unterbrechen, so dass die Gasentwicklung und daher Beanspruchung des Schalters auch bei schweren Abschaltungen ein Minimum ist. Man kommt ferner mit einer verhältnismässig gegenüber den bekannten Ölschaltern sehr geringen Menge Schaltflüssigkeit aus. Infolge der Möglichkeit, nicht brennbare Schaltflüssigkeiten ohne Rücksicht auf deren Leitfähigkeit für die Löschung zu verwenden, ist die Brandgefahr des Ölschalters beseitigt.
Ein Vorteil der Erfindung gegenüber bekannten Konstruktionen besteht darin, dass der den Verschluss der Schaltkammer bildende Flüssigkeitskolben vollkommen unabhängig von der Schaltstück- bewegung und als Flüssigkeitskolben auch praktisch reibungsfrei ist. Bei Kolben, die aus Werkstoff bestehen, sind Reibungen und Klemmungen bei der Bewegung des Kolbens vorhanden, insbesondere dann, wenn der Kolben als Schaltstuckträger benutzt und ausgebildet wird. Infolge der Unabhängigkeit der Bewegung, die der Scbaltkammerverschluss ausführt, von der Bewegung des Schaltstückes kann man z. B. das bewegliche Sehaltstüek sich nur innerhalb der Kammer bewegen lassen, es also stillsetzen, ohne dass dadurch die Expansion irgendwie behindert wird.
Um die Bewegung des Flüssigkeitsverschlusses möglichst widerstandsfrei zu machen, ist es erforder- lieh, alle Konstruktionen zu vermeiden, bei denen sich hinter dem Flüssigkeitsverschluss ein Luftpolster oder ein Misehraum anschliesst, wie etwa bei dem bekannten Ölschalter, weil die in solchen Räumen enthaltenen Gase durch die ausströmende Flüssigkeit komprimiert würden. Der Abströmweg muss vielmehr stetig in den Aussenraum übergehen, in dem ein niedrigerer Druck herrscht, als in der Sehaltkammer.
Nach der weiteren Erfindung soll der Abströmweg so ausgebildet und an die Schaltkammer angeschlossen sein, dass der Flüssigkeitskolben nicht dem Schaltstift nachfolgt, sondern sich nach einer andern Richtung bewegt. Hiedurch ist erreicht, dass das bewegliche Schaltstück, an dem der eine Fusspunkt des Lichtbogens ansetzt, sich aus der hoehionisierten Gasatmosphäre heraus-und in ein gutes Dielektrikum, nämlich gasfreie Schaltflüssigkeit, hineinbewegt, was die Unterbrechung sehr fördert. Ausserdem wird hiedurch die Wiederzündung des Lichtbogens nach dem Stromnulldurchgang sehr erschwert, weil eine grossflächige Flüssigkeitselektrode an die Stelle der Schaltstiftspitze tritt.
Vorzugsweise wird der Grund der ganz oder im wesentlichen mit Sehaltflüssigkeit gefüllten Sehaltkammer, in welchen der Schaltstift hineingezogen wird, gut gedichtet ausgeführt, so dass der Strömungswiderstand in dieser Richtung verhältnismässig gross ist und ein Flüssigkeitskörper in ihm zurückgehalten wird, in den der Schaltstift hineingezogen wird.
Um den Flüssigkeitsverschluss der Schaltkammer rasch auf grosse Geschwindigkeit beschleunigen zu können, ist es vorteilhaft, dem Flüssigkeitsverschluss eine kleine träge Masse bei geringem Querschnitt zu geben. Die kleine Masse kommt insbesondere gegenüber dem mitten in einem weiten Flüssigkeitbehälter brennenden Lichtbogen zum Ausdruck, wo die allseitig an die Gasblase angrenzende Flüssigkeit beschleunigt wird.
Man kann vorteilhafterweise eine Sehleudereinrichtung im Ausströmweg vorsehen. Beispielsweise kann der Abströmweg als schrauben-oder spiralförmig gewundenes Rohr ausgebildet sein. Vorzugsweise kann man den Abströmweg in eine endlose Kreisbahn enden lassen, welche mit einem aus ihrer Mitte herausführenden Gasabzug und mit einem in die Schaltkammer zurückführenden Rüekfallrohr für die Schaltflüssigkeit ausgerüstet ist. Insbesondere ist es vorteilhaft, den Abströmweg an dasjenige Ende der Schaltkammer anzuschliessen, welches den Anfang der Unterbrechungsstreeke umgibt, während der Grund der Schaltkammer, in den sich der bewegliche Kontakt bei der Kontaktöffnung hineinbewegt, einen im Verhältnis zu dem Abströmweg dichten Verschluss besitzt.
Bei allen diesen Ausführungen wird der Flüssigkeitsverschluss der im übrigen während des ganzen Abschaltvorganges nach aussen offenen Schaltkammer zufolge seiner Trägheit, mit welcher er sich der Beschleunigung widersetzt, bewirken, dass das Gas in der Gasblase zunächst einen Druck von gewisser Höhe annimmt. Die Masse des Flüssigkeitskörpers, bei geringem Querschnitt also im wesentlichen die Höhe des Flüssigkeitsverschlusses, wird für den entwickelten Druck massgebend sein. Es kann aber unter Umständen vorteilhaft sein, diesen Druckbildungsvorgang künstlich noch zu unterstützen, indem zunächst
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die die Unterbrechungsstelle umgebende Dampfkammer geschlossen gehalten und erst bei Erreichung eines gewissen Druckes geöffnet wird.
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In Fig. 1 ist 10 eine Schaltkammer von kleinem Querschnitt, in welcher das feste Schaltstück 11 befestigt ist, 12 ist der bewegliche Schaltstift. An die Schaltkammer 10 schliesst sich der Abströmweg in Form eines Rohres 13 an. Das Rohr endigt in die Spirale 14 mit dem in ihre Mitte reichenden Gasabzug 15. Die Schaltkammer und das Abströmrohr sind mit einer Sehaltilüssigkeit gefüllt, deren Spiegel mit der Marke 16 bezeichnet ist. 21 ist ein Rückfallrohr für die Sehaltflüssigkeit, welches den Raum 14 mit der Schaltkammer 10 verbindet.
In Fig. 2 ist dieser Schalter während des Abschaltvorganges dargestellt. Nach der Trennung der Kontakte hat sich zwischen den Sehaltstücken der Lichtbogen 17 entwickelt und hat Sehaltflüssigkeit verdampft, welche die Form einer kugeligen Gasblase annimmt, deren kugelige Trennungsflächen gegen die Flüssigkeit mit 18 und 19 bezeichnet sind. Die Gasblase kann also Schaltflüssigkeit nur in der Richtung vertikal nach oben beschleunigen. Der geschlossene Flüssigkeitskörper 20 ist dabei auf eine gewisse Geschwindigkeit beschleunigt worden, mit der er sich in die Spirale 14 hineinbewegt.
Er führt dabei eine
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Körper gerichtet bewegt, so dass die grösstmögliche Raumvergrösserung mit dem geringsten Aufwand an Energie für die Deckung der Verluste, die bei dieser Raumvergrösserung aufzubringen sind, erreicht wird. Der weitaus grösste Teil der Energie der Gasblase kann vielmehr in die Expansionsenergie des Gases umgesetzt werden, d. h. in Raumschaffungsarbeit, welche aus der inneren Energie des Gases geleistet wird. Diese Expansion erfolgt infolge der Ausschaltung des verzögernden Einflusses von Reibungsund Trägheitswiderständen des Flüssigkeitsverschlusses sehr rasch, so dass dem Lichtbogenraum die
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vorhanden ist, also wenn sich der Lichtbogenstrom dem Nullwert nähert und die Gasentwicklung nahezu aufhört. Es tritt ein Nachsaugen des Schaltkammerinhaltes durch den Flüssigkeitskolben ein.
Diese Fortführung der Expansion ermöglicht die Löschung des Wechselstromlichtbogens im Augenblick des Stromnulldurchganges.
Die Löschung erfolgt in einer, im ungünstigsten Falle in drei Halbwellen des Wechselstromes.
Der Schaltstift wird mit einem Schnellbewegungsmechanismus ausgerüstet, um möglichst grosse Unterbrechungsstrecken zu Beginn der Kontakttrennung einzuschalten.
Fig. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei der Abströmweg an denjenigen Teil der Schaltkammer angeschlossen ist, der den Anfang der Unterbrechungsstelle umgibt.
22 stellt den Mantel der nach unten offenen Schaltkammer dar, 23 das feste Schaltstück, 24 ist der Schaltstift, 25 der Deckel der Sehaltkammer. An das untere Ende der Schaltkammer setzen sich
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tragen. 33 sind Rüekfallrohre für die Schaltflüssigkeit. Der Spiegel der Schaltflüssigkeit ist durch die Marke 32 gekennzeichnet. Die Öffnung für den Schaltstift 24 im Deckel 25 ist verhältnismässig lang und der Schaltstift hat im Verhältnis kleinen Durchmesser, so dass der Strömungswiderstand in der Deckel- öffnung, sobald sich der Schaltstift darinnen befindet, ein sehr grosser ist. Der Grund der Sehaltkammer, nach welchem sich der Schaltstift bei der Öffnung bewegt, ist also gut "verdämmt".
Er ist dicht im Verhältnis zu dem sehr kleinen Strömungswiderstand des Abströmweges, welcher durch die Rohre 26,27 mit den anschliessenden Ringräumen gebildet wird. Die Folge davon ist, dass sich. wie in Fig. 4 dargestellt, bei der Abschaltung am Grund der Schaltkammer ein Flüssigkeitspolster 45 aus gasfreier Sehaltflüssigkeit
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stiftspitze, sobald der Wechselstrom durch den Stromnullwert geht, eine Flüssigkeitsstreeke von hoher Durchschlagsfestigkeit schliesst, ist die Abschaltung durch diese Ausführung noch verbessert.
Die Neuzündung des Lichtbogens nach dem Stromnulldurchgang ist ferner dadurch sehr erschwert, dass bei innerhalb des Flüssigkeitspolsters 46 befindlicher Schaltstiftspitze die Zündung zwischen der kugeligen Flüssigkeitselektrode 46 und dem festen Schaltstück 2. 3 erfolgen muss. Die Felddiehte wird aber an der Flüssigkeitsoberfläche eine stark verminderte sein, so dass die Zündspannung wesentlich heraufgesetzt wird.
Der Schaltstift braucht dabei nicht ganz aus der Kammer herausgezogen werden, sondern er kann innerhalb der Deckelöffnung verbleiben.
Fig. 5 zeigt den Schalter mit einer Sehaltkammer, die während des Dampf bildungsvorganges zunächst geschlossen ist. Die Wand der Sehaltkammer besteht aus aufeinandergeschichteten Ringen 34 und Platten 35, die auf Bolzen 36,37 aufgereiht sind. Die Bolzen tragen an ihren unteren Enden Anker 38, 39.
Zwischen die Anker und den Plattenstapel sind die Druckfedern 40, 41 eingeschaltet, welche die Kammern
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normalerweise geschlossen halten. Sobald sich nach der Kontakttrennung eine genügende Menge von Gas in der Schaltkammer entwickelt hat, steigt der Innendruck über den Druck der Federn 40, 41. Die Ringe und Platten trennen sich an einer Stelle und geben einen ringförmigen Spalt 42 frei. Da sich dieser Spalt immer an der Stelle der Gasblase bildet, kann das Gas unter Überwindung kleinster Widerstände
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Bei allen Stromstärken, die der Schalter betriebsmässig zu unterbrechen hat, wird also stets ein für die Expansion und die Beschleunigung der Flüssigkeitskolben 43, 44 auf das nötige, für die kräftige Fortführung der Expansion über den Stromnulldurchgang wünschenswerte Mass günstigster Überdruck entstehen, bevor die Expansion einsetzt.
Auch bei dieser Ausführung ist der Grund der Schaltkammer durch die Platten 35 gut verdämmt, so dass der Strömungswiderstand in dieser Richtung ein sehr hoher ist. Der Schaltstift bewegt sieh also ebenfalls in gasfreie Schaltflüssigkeit hinein.
PATENT-ANSPRÜCHE.
1. Leistungsschalter, dessen Schaltstücke in einem Schaltgefäss mit einem an der Unterbrechungsstelle beginnenden Abströmweg für die Schaltgase unter einer der Unterbrechungsstelle allseitig vorgelagerten Flüssigkeit geöffnet werden, wobei nur dem in dem Abströmweg befindlichen Teil der vor-
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stelle wegbewegt.