AT139360B - Expansionsschalter. - Google Patents

Description

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  Expansionssehalter. 



    Die Erfindung betrifft einen Expansionsschalter, d. h. einen Leistungsschalter mit Flüssigkeit enthaltenden Schaltkammern, deren unter Druck gebildeter Dampfinhalt zum Zwecke der Lichtbogenlöschung sprunghaft vom Druck entlastet wird. 



  Es liegt im Prinzip der Expansionskammer, dass nur die in der unmittelbaren Umgebung des Lichtbogens befindliche Flüssigkeitsschicht, die durch den Lichtbogen verdampft und erhitzt wurde, für die Löschung wirksam ist, weil der löschfähige Dampf ausschliesslich aus ihr entsteht. 



  Anderseits ist aber für jeden Schalter ein grösserer Vorrat an Schaltflüssigkeit nötig. Aus diesem Grund hat man in der Regel bei bekannten Flüssigkeitsschaltern, die nicht auf dem Expansionsprinzip beruhten, grössere Flüssigkeitskörper in der Umgebung der Kontakte bzw. der die Kontakte umgebenden Löschkammer angeordnet. Dies ist jedoch für einen Expansionsschalter aus zwei Gründen unerwünscht. 



  Erstens liegt es nämlich in der Natur eines in der Umgebung des Lichtbogens angeordneten nachgiebigen Flüssigkeitskörpers, dass dieser dem Dampfdruck nachgebend ausweichen kann, wodurch die wirksame dampfbildende Flüssigkeit in grössere Entfernung vom Lichtbogenkörper gebracht wird. Zweitens wirkt die Flüssigkeit als Dichtungsmittel und verstopft die Ausströmungsöffnungen der Schaltkammer, behindert also die für die sprunghafte Druckentlastung erforderliche Dampfexpansion. Hiezu kommt noch, dass es im Interesse der Vermeidung von Rückzündungen des Lichtbogens nach erfolgter Löschung liegt, eine flüssigkeitsfreie Unterbrechungsstrecke zu haben. 



  Nach der Erfindung ist die Flüssigkeit enthaltende Schaltkammer eines Expansionsschalters über der Kontaktstelle der Schaltstück als langer isolierender, in einem flüssigkeitsfreien Raum angeordneter Zylinder ausgebildet, der den Expansionsverschluss enthält und den beweglichen Schaltstift mit so geringem Abstand umgibt, dass die im Zylinder enthaltene Schaltfliissigkeit durch den Abschaltlichtbogen im wesentlichen verdampft und der Rest beim Ausströmen des Dampfes aus dem Zylinder herausgeblasen wird. 



  Hiedurch ist einerseits erreicht, dass die für die Dampfbildung wirksame Flüssigkeitsschicht in der unmittelbaren Umgebung des Lichtbogens zurückgehalten wird, anderseits ist eine kräftige Dampfexpansion ermöglicht, da die Flüssigkeitsschicht im wesentlichen verdampft und der Rest dem expandierenden Dampf keinen wesentlichen Widerstand entgegensetzt. 



  Es ist eine Olschaltlöschkammer bekannt, bei welcher der Schaltstift von einem aus Isolierscheiben aufgebauten Zylinder dicht umgeben ist, so dass von dem übrigen Olinhalt der Löschkammer eine Ölschicht abgetrennt ist. Dieser Zylinder und damit auch die abgetrennte Ölschicht ist jedoch nicht von einem flüssigkeitsfreien Raum umgeben, sondern von einer Kammer mit engen, vollständig mit Öl gefüllten Strömungsquerschnitten, so dass die Expansionswirkung des Erfindungsgegenstandes nicht eintreten kann. 



  Die Anordnung nach der Erfindung ist insbesondere vorteilhaft bei Verwendung halbleitender Sehaltflüssigkeit. Sie ist jedoch auch vorteilhaft bei Anwendung von isolierender Sehaltflüssigkeit und ist besonders für Schalter mit hoher Betriebsspannung bestimmt. Die Anordnung gestattet eine sehr kräftige Expansion durch seitliche unmittelbar in den flüssigkeitsfreien Raum mündende Expansions- öffnungen. Da durch diese Expansion die Flüssigkeit bzw. leitenden Verbrennungsprodukte der Flüssigkeit aus der Unterbrechungsstrecke entfernt werden, so besitzt diese nach der Löschung, nach welcher die volle Spannungsbeanspruchung auftritt, die erforderliche hohe Durchschlagsfestigkeit.

   Da die Schalt-   

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 flüssigkeit in der Schaltkammer zuni grossen Teil verdampft und durch die Expansion des Dampfes herausgeschleudert wird, soll nach der weiteren Erfindung die Flüssigkeitsschicht nach jeder Abschaltung durch Füllen der   Schaltkammer   erneuert werden. Man kann z. B. in den engen   zylindrischen   Schaltkammerteil vor   jedesmaliger Kontakttrennung Schaltflüssigkeit   einspritzen. Um eine genügend weite räumliche Trennung der Vorratsflüssigkeit. von der Schaltkammer zu ermöglichen, bedient man sich   zweckmässigerweise   einer   Naehfüllvorrichtung.   Die   Nachfüllvorrichtung   kann durch den Schaltstift betätigt werden. Man kann z..

   B. unterhalb des engen Schaltkammerteils eine   Füllvorrichtung   in einem Flüssigkeitsbehälter anordnen. Es ist aber auch möglich, beim Einschalten zwangsläufig ein Ventil öffnen zu lassen, das in einer die   Schaltkammer   mit einem Nachfüllbehälter verbindenden Rohrleitung liegt und nach vollzogener Einschaltung wieder geschlossen wird. 



   In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. 



   Auf dem Isolator 10 sitzt ein Becher 11 aus Metall, der den unteren Teil des die   Sehaltkammer   umgebenden Kondensationsgefässes bildet und mit dem unteren metallenen Teil 12 der Schaltkammer aus einem Stück besteht. In dem Hals 13 des Deckels 19, der den metallenen   Sehaltkammerteil j ! 2 abschliesst,   gleitet als Kolben der Rohransatz 14 eines   Metalltellers   15, der zu einem Zylinder aufeinandergeschichtete Ringe 16 aus Isoliermaterial, beispielsweise Hartpapier, trägt. Die Ringe 16 werden mittels Federn 17 
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 befinden, gegen den Deckel 20 des aus Isoliermaterial bestehenden Bechers 21 gedrückt, der den oberen Teil des Kondensationsgefässes bildet und mit dem unteren metallenen Teil 11 verschraubt ist.

   Durch den Deckel 20 des   Kondensationsgefässe ? ist   der Schaltstift 22 mittels einer Dichtung 23 abgedichtet hin-   durchgeführt.   Im Deckel 20 sitzen Stangen 24 und 2-5, auf die die Ringe 16 aufgereiht sind. Die Ringe 16 umgeben den Sehaltstift in geringem Abstand. Ihre Lochkanten sind   abgeschrägt.   An ihrem äusseren Umfang besitzen die Ringe 16 Schirme 26. In dem metallenen Teil 12 der Schaltkammer befindet sieh das feste   Schaltstück   27, durch das beim Einschalten der Schaltstift 22 hindurchtritt. Dabei trifft der   Sehaltstift   22 auf den im Schaltkammerteil 12 gleitenden Kolben 28 und drückt ihn gegen die am Boden 29 der   Schaltkammer   sitzenden Federn 30 und 31 herab.

   Die Ventilklappen 32 und 33 gehen dabei auf und geben Öffnungenim Kolbenfrei, durch die die Schaltflüssigkeit in der Schaltkammerunterhalb des Kolbens über den Kolben tritt. Der Stand der Sehaltflüssigkeit in der   Sehaltkammer   und im Kondensationsgefäss ist mit 34 angegeben. Im Boden 29 des Schaltkammerteiles 12, der über Stege   35   mit dem Boden des 
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   Die Schaltkammer wirkt folgendermassen :
Wird beim Ausschalten der Schaltstift 22 nach oben gezogen, so folgt ihm der   Kolben 28,   der von den Federn 30 und 31 nach oben gedrückt wird, bis er, wie strichpunktiert gezeichnet, an das feste Schaltstück 27 anschlägt. Beim Hochgehen des Kolbens 28 werden die Klappen 32 und auf den Kolben gedrückt und die über dem Kolben im metallenen Teil 12 der   Schaltkammer   stehende Flüssigkeit in den aus den Ringen 16 gebildeten langen engen Isolierzylinder   hineingedrückt.   Gleichzeitig wird die Ventilklappe   37   angehoben und Sehaltflüssigkeit aus dem Kondensationsgefäss in den unter dem Kolben befindlichen Schaltkammerraum hineingesaugt.

   Bei der weiteren Aufwärtsbewegung des Schaltstiftes 22 wird dieser aus dem festen Schaltstück 27 herausgezogen, wobei sich der Abschaltlichtbogen bildet, der mit dem Eintritt der   Schaltstiftspitze   in den aus den Ringen 16 bestehenden Isolierzylinder dieser folgt. 



  Der Lichtbogen verdampft einen Teil der in den Zylinder hineingedrückten   Sehaltflüssigkeit.   Ist der Dampfdruck so hoch gestiegen, dass er die Kraft der Federn 17 und 18 überwindet, so werden die Ringe 16 gegen die Federn 17 und 18 nach unten hin auseinandergeschoben und der Dampf strömt zu den freigegebenen Spalten zwischen den Ringen 16 aus der Schaltkammer aus. Der Lichtbogen wird dabei durch Expansion des Dampfes während des Stromnulldurchganges gelöscht.

   Beim Ausströmen des Dampfes wird der Rest der Flüssigkeit, die nicht verdampft ist, aus dem Isolierzylinder ausgeblasen, so   dass-im   Augenblick der Stromunterbrechung zwischen dem metallenen Teil der Schaltkammer und der Schalt-   stiftspitze   keine zusammenhängende und stromleitende Flüssigkeitssäule mehr besteht, sondern eine entionisierte Gasstrecke vorhanden ist. Der aus der Kammer ausströmende Dampf zieht, soweit er sich nicht im Kondensationsgefäss niederschlägt, durch die Öffnungen 38 und 39 im Deckel des Kondensationgefässes ab.

   Die niedergeschlagene und aus dem Isolierzylinder herausgeblasene Schaltflüssigkeit läuft über die Schirme 26 der Ringe 16, die mit Rücksicht auf die hohe Spannung den Weg der stromleitenden   Schaltflüssigkeit   bedeutend verlängern, der übrigen im Kondensationsgefäss vorhandenen   Schaltflüssig-   keit wieder zu. 



   Der durch die Verdampfung der Schaltflüssigkeit entstehende hohe Druck in der   Schaltkammer   drückt auch auf den Kolben 28 und seine Ventilklappen 32 und 33, die die Öffnungen im Kolben dicht abschliessen. Der Kolben 28 kann sich dabei nicht nach unten bewegen, da die die Öffnung im Schaltkammerboden verschliessende Klappe 37 durch den   vom. Kolben 28   auf die unter ihm in der   Schaltkammer   befindliche Flüssigkeit ausgeübten Druck geschlossen wird und die Flüssigkeit in der Schaltkammer unter dem Kolben sich nicht zusammendrücken lässt.

   Erst wieder beim Einschalten wird der Kolben vom Schaltstift 22 in die gezeichnete Stellung gebracht und dabei die   Schaltkammer,   in der durch Ver- 

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 den aussen   flüssigkeitsfreien   Expansionsverschluss enthält und den beweglichen Schaltstift mit so geringem
Abstand umgibt, dass die darin beim   Unterbreehungsvorgang   vorhandene   Sehaltflüssigkeit den Unter-   brechungslichtbogen nur in Form einer dünnen   Flüssigkeitssehicht   umgibt.

Claims (1)

1. 2. Expansionssehalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Füllung des engen zylindrischen Schaltkammerteiles für jeden Abschaltvorgang erneuert wird.

   3. Expansionsschalter nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass in den engen Schaltkammer- teil vor jedesmaliger Kontakttrennung Schaltflüssigkeit eingespritzt wird.

   4. Expansionsschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sehaltstift eine Nach- füllvorrichtung betätigt.

   5. Expansionsschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des engen Schalt- kammerteils eine Füllvorrichtung in einem Flüssigkeitsbehälter angeordnet ist.

   6. Expansionsschalter nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des engen Schaltkammerteils ein unter Flüssigkeit arbeitender Kolben angeordnet ist, der durch Federn auf- wärts gedrückt wird, sobald er durch den aufwärts gehenden Schaltstift freigegeben ist.

   7. Expansionsschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben mit Rückschlag- ventilen versehen ist und nach Art eines Saugpumpenkolbens arbeitet.

   8. Expansionssehalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter, in welchem der Kolben arbeitet, durch Rückschlagventile mit einem Flüssigkeitsbehälter in Verbindung steht.

   9. Expansionssrhalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllen des engen Schaltklammerteils beim Einschalten durch eine in Abhängigkeit von der Einsehaltbewegung betätigte Vor- richtung erfolgt.

   10. Expansionsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnt, dass in dem aus aufeinander- geschichteten Isolierringen aufgebauten engen Schaltkammerteil die Ringe an ihrem äusseren Umfang Schirme besitzen.

   11. Expansionsschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltkammer in ein Gefäss eingebaut ist, das aus zwei becherförmigen Hälften besteht, deren untere aus Metall und deren obere aus Isoliermaterial ist.

   12. Expansionsschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass aufeinandergesehichtete Isolierscheiben in ein Gefäss zwischen dessen Deckel und einen an seinem- Boden befindlichen, das feste Schaltstück und die Nachfüllvorrichtung enthaltenden Behälter unter Wahrung einer Beweglichleit nach unten eingebaut sind, indem sie auf diesen Behälter mit Hilfe einer dichtenden Gleitmuffe aufgebaut sind, die in ihm gegen die Wirkung von Federn, welche die Isolierscheiben aufeinanderdrücken, nach unten gleiten kann.