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Druckgasschalter.
Die Erfindung betrifft einen Druckgasschalter, der eine besonders wirksame Beblasung bei sehr sparsamem Druckgasverbrauch ermöglicht. Er kommt in erster Linie für solche Fälle in Frage, bei denen nur eine verhältnismässig kleine Druckgasmenge zur Verfügung steht, wie z. B. bei Schaltern, die das
Druckgas erst im Zeitpunkt des Schaltens mittels eines Kolbens od. dgl. selbst erzeugen müssen, jedoch ist die Anordnung auch für solche Schalter verwendbar, die ständig an eine Druckgasquelle angeschlossen sind.
Es sind Druckgasschalter bekannt, bei denen ein freiliegender, feststehender und ein als Ringdüse ausgebildeter Kontakt Verwendung findet, der aus einer Kontaktspitze und einem mit ihr verbundenen Überwurfteil besteht. Derartige Anordnungen haben jedoch die Aufgabe, eine gerichtete Strömung des
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Pressluft zu wählen.
Bei einem Druckgasschalter, dessen beweglicher Kontakt bei der Ausschaltung durch die Verengung einer das Druckgas führenden Düse bewegt wird, muss man den Düsendurchmesser so gross machen, dass bereits unmittelbar nach der Kontakttrennung, wo der lichte Düsenquerschnitt noch durch die
Kontakte verengt ist, eine für die Lichtbogenlöschung ausreichende Druckgasmenge abströmt. Wenn nun
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verbrauch an Druckgas auf, der zur Bereitstellung einer wesentlich grösseren Druckgasmenge zwingt, als für die Lichtbogenlöschung an sich erforderlich wäre.
Dieser Nachteil wird erfindungsgemäss beseitigt. Zugleich werden aber die Löschbedingungen wesentlich verbessert, indem man die Beblasung bei der gewünschten Geschwindigkeit auf den günstigsten Löschmoment konzentriert ; hiebei kann auch der Druck des Lösehmediums kurz vor der wirksamen
Beblasung der Kontakte, u. zw. während eines Teiles des Schaltvorganges, gesteigert werden, so dass man im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen für die Löschung des Lichtbogens ein Löschmittel zur Verfügung hat, dessen Druck höher ist als der Druck vor bzw. beim Beginn des Schaltvorganges, wodurch dieser Druck niedriger gehalten werden kann, als es für die Kontaktbeblasung sonst erforderlich ist.
Dies wird gemäss der Erfindung im wesentlichen dadurch erreicht, dass man vor der Verengung der
Düse in dem dem beweglichen Kontakt abgekehrten Düsenteil einen Drosselkörper vorsieht, dessen Durch- messer grösser ist als die engste Stelle der Düse und der derart bemessen ist, dass die Ausflussmenge der Düse von der durch die Kontaktbewegung verursachten Veränderung des Strömungsquerschnittes im wesentlichen unabhängig ist.
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Um schädliche Wirbelungen zu vermeiden, gibt man dem Drosselkörper zweclanässig Stromlinien- form und macht ihn in Richtung der Düsenachse verstellbar, so dass man in der Lage ist, den Druckgasverbrauch auf den günstigsten Wert einzustellen.
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körper bildet, ergibt sich, wenn man innerhalb oder in der Nähe der engsten Stelle einer Düse aus Isolermaterial die Trennstelle zweier Kontaktstücke anordnet, von denen das eine beim Ausschalten durch die Erweiterung der Düse hinaustritt, während das andere seine Stellung zur Düse im wesentlichen unver- ändert beibehält.
Durch diese Anordnung wird erreicht, dass das letztgenannte Kontaktstück die Menge des in die Düse eintretenden Gases in hohem Masse beeinflusst, so dass an dem Ende des Kontaktstückes während des Abschaltvorganges praktisch annähernd stets dieselben günstigen Löschbedingungen hinsichtlich Strömung und Druck des Schaltgases erhalten bleiben, die auch durch die allmähliche Freigabe der Düsen- öffnung durch den beweglichen Kontakt nur wenig beeinflusst werden.
Diese Bedingungen werden vor allem dann erfüllt, wenn der in der Düse verbleibende Kontakt einen grösseren Durchmesser als die engste Stelle derselben besitzt. Auch ist es vorteilhaft, diesen Kontakt möglichst der Form der Düse so anzupassen, dass sich strömungstechnisch die günstigsten Verhältnisse für das Druckgas ergeben. Die die Kontakte umhüllende Düse wird mit Rücksicht auf die Rüekzündungs- gefahr infolge des kleinen Zwischenraumes gegenüber dem in ihr verbleibenden Kontakt vorzugsweise aus Isoliermaterial hergestellt, welches gut widerstandsfähig gegen Lichtbogeneinwirkungen ist.
Im allgemeinen wird es genügen, das in der Düse verbleibende Kontaktstück gegenüber derselben unverrückbar fest vorzusehen. Es kann jedoch zur genaueren Einstellung des Zwischenraumes gegenüber der Düse auch verstellbar angeordnet werden. Der Zwischenraum kann ferner zwecks besonders sparsamen Gasverbrauches und besserer Anpassung an alle Betriebsverhältnisse eine selbsttätige Regelung in der Weise erfahren, dass bei Betriebsschaltungen eine wesentlich kleinere Gasmenge verbraucht wird
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sowohl massiv als auch mit einer oder mehreren Bohrungen hohl ausgeführt werden. Durch die Bohrungen kann alsdann unter dem Einfluss der Düsenwirkung Frischluft angesaugt werden, oder aber man benutzt die Bohrungen ebenfalls zum Beblasen der Kontaktspitzen.
Die verhältnismässig enge Düsenöffnung erfordert für das bewegliche Schaltstück an seinem in der Düse befindlichen Ende einen kleineren Durchmesser, so dass die betriebsmässige Dauerbelastung in bezug auf die Stromstärke begrenzt ist. Für grössere Ströme kann man daher in an sich bekannter Weise einen Parallelkontakt anbringen, welcher vor dem mit Druckgas beblasenen Unterbrecherkontakt
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. In Fig. 1 ist a das in der Düse verbleibende Kontaktstück. Die Düse b wird von einem Halter c getragen. Mit dem Kontaktstück a steht bei geschlossenem Schalter das bewegliche Schaltstück d innerhalb der Düse in Eingriff.
Es hat innerhalb der Düse einen kleineren Durchmesser als ausserhalb derselben. Die Zuführung des Druckgases erfolgt durch den Stutzen e des Halters c. Die Durchtrittsöffnung der Düse d ist wesentlich kleiner im Durchmesser als das Kontaktstück a. Die Gaseintrittsöffnung der umhüllenden Düse d und das Kontaktstück a sind zwecks möglichst wirksamer Ausnutzung des Druckgases in ihrer Form einander angepasst.
In Fig. 2 ist das in der Düse verbleibende Kontaktstüek aals Hohlkontakt ausgebildet. Der Hohlraum f kann entweder zum Ansaugen von Frischluft oder ebenfalls zum Beblasen der Schaltstelle benutzt werden.
Fig. 3 zeigt eine Anordnung, bei welcher das in der Düse verbleibende Kontaktstück a mittels des Gewindezapfens g am Anschlag h verstellbar ist.
Die Fig. 4 enthält eine selbsttätige Einstellung des Kontaktstüekes a in Abhängigkeit von der zu unterbrechenden Stromstärke. Bei normalem Betriebsstrom befindet sich das Kontaktstück a in der voll ausgezeichneten Stellung. Tritt aber ein starker Kurzschluss ein, so wird das im Halter e geführte Kontaktstück a vom Magneten i gegen die Wirkung der Druckfeder k um den Betrag s von der engsten
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die Schrauben m einstellbar.
In Fig. 5 ist schliesslich eine Anordnung mit einem ausserhalb der Düse b befindlichen parallelen Hauptkontakt angegeben. Die Figur zeigt die erste Stufe der Ausschaltbewegung, in welcher sich die Schaltstücks n und o bereits um den Betrag p voneinander entfernt haben und das federnd angebrachte Schaltstück d gerade im Begriff steht, sich vom Kontaktstück a zu trennen bzw. erst gelüftet ist und damit die Unterbrechung des Gesamtstromes, der für kurze Zeit über a, d und das Stromband q nach o fliesst, einzuleiten.
Bei einer Ausführungsform des Schalters, bei der die Kontaktbewegung entgegen der Strömungsrichtung des Druckgases erfolgt, wie dies im allgemeinen bei Verwendung einer Metalldüse vorgesehen
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wird, die selbst den einen Kontakt bildet, lässt sich der Erfindungsgedanke dadurch verwirklichen, dass man einen besonderen Drosselkörper aus Isolierstoff vor der Düsenöffnung anordnet, wobei der bewegliche Stiftkontakt durch eine Bohrung des Drosselkörpers hindurchgezogen wird.
Die Fig. 6-8 zeigen Anordnungen, die sich besonders für solche Schalter eignen, bei denen das Druckgas erst während des Abschaltvorganges durch die Schaltbewegung erzeugt wird. Da bei derartigen
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vorhanden ist, kann man z. B. gemäss Fig. 6 die Anordnung so treffen, dass bei Beginn der Schaltbewegung die Kontakte zunächst in gemeinsamer Bewegung über einen Teil des Schaltweges in Berührung mit- einander bleiben. Die Trennung der Kontakte erfolgt erst, wenn sich ein gewisser Überdruck gebildet hat, indem beispielsweise der eine Kontakt, welcher dem andern unter Wirkung einer Feder nachläuft, gegen einen festen Anschlag stösst. Durch verschieden grosse Einstellung des gemeinsamen Schalt- weges ist man in der Lage, den erzeugten Druck und damit die Schaltbedingungen zu beeinflussen.
Jedoch wird man in der Regel die Kontakttrennung nicht früher vornehmen, als bis sich ein Druck von mindestens ein Zehntel atil entwickelt hat.
Da durch den in der Düse verbleibenden Kontakt das ausströmende Gas gedrosselt wird, so braucht die Düsenöffnung bis zur Kontakttrennung nicht unbedingt geschlossen zu bleiben, damit ein genügend hoher Überdruck zustande kommt. Zur besseren Druckspeicherung empfiehlt es sich aber, die Düse während des gemeinsamen Schaltweges der Kontakte geschlossen zu halten. Dies geschieht am besten durch den in der Düse verbleibenden Kontakt selbst, indem man der Düse eine gewisse Beweglichkeit relativ zum Kontakt erteilt und sie im Ruhezustand mit Druck auf jenem aufsitzen lässt. Der Gasaustritt wird bis oder kurz vor Beginn der Kontakttrennung verhindert und entweder erst nach Erreichen eines bestimm- ten Überdruckes oder durch eine einstellbare zwangsläufig arbeitende Vorrichtung oder durch beide
Mittel nach Zurücklegung des ersten Teils der Schaltbewegung freigegeben.
Man wird zweckmässig sowohl die das Abheben der Düse entgegenwirkende Kraft, den Punkt des zwangsläufigen Abhebens, den Nachlaufweg des die Düse verlassenden Kontaktes als auch den Abhubweg der Düse (Gasdurchtrittsöffnung) einstellbar machen.
Einen besonders einfachen Aufbau erhält man, wenn die Düse mit dem Druckgaskolben durch ein
Rohr verbunden ist, das den in der Düse verbleibenden Kontakt mit Spiel umgibt und das komprimierte
Gas aus dem Zylinder der Schaltstelle zuführt. Als Druckgas kommt in erster Linie Druckluft in Frage.
Jedoch kann man den Zylinderraum in der Aussehaltstellung auch mit einem andern Gas, beispielsweise
Kohlensäure, auffüllen, das im Augenblick des Schaltens komprimiert wird.
Im einzelnen zeigt Fig. 6 zunächst die Gesamtanordnung, wobei zur Vereinfachung der Darstellung
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stänge, Isolatoren u. dgl. ) fortgelassen sind. Es sind a und d die beiden Kontakte, die sieh innerhalb der Isolierdüse b berühren. Der Kontakt d ist an der Spitze abgesetzt, so dass er durch die engste Stelle der Düse durchtreten kann. Der Kontakt a ist von dem Rohr c mit Abstand umgeben. Die Isolierdüse b ist in dem Gleitstück u befestigt, welches sieh auf dem Rohr c bewegen kann und unter Wirkung einer an diesem befestigten in Fig. 7 und 8 dargestellten Feder r steht. Der Schalter erzeugt sich mittels des Kolbens x das Druckgas selbst, das durch das mit dem Kolben bewegte Rohr c der Schaltstelle zugeleitet wird.
Die Ausschaltung erfolgt von der gestrichelt angedeuteten Einschaltstellung aus dadurch, dass das Rohr e gemeinsam mit der Düse b und dem Kontakt a durch eine nicht dargestellte Antriebsvorriehtung beliebiger Art in Pfeilrichtung nach unten bewegt wird. Der die Düse verlassende Kontakt d läuft dabei unter Wirkung der Feder y dem mit dem Kolben x bewegten Gegenkontakt a zunächst nach, bis er durch den verstellbaren Anschlag z gehemmt wird, worauf bei der Weiterbewegung des Kontaktes a bis in die stark ausgezogene Ausschaltstellung die Kontakttrennung und Lichtbogenlöschung erfolgt.
Die Fig. 7 und 8 geben die Kontaktanordnung und die Einstellung im einzelnen wieder. Die Fig. 7 zeigt die Kontakte a und d zu Beginn der Ausschaltbewegung noch im Eingriff miteinander. Die Düse b liegt dabei unter Wirkung der Feder r noch auf dem Ende des Kontaktes a auf, schliesst also den Gasweg ab.
In Fig. 8 hat sich bereits die Kontakttrennung zwischen a und d vollzogen. Der Kontakt a befindet sich in Bewegung, während der Kontakt d zum Stillstand gelangt ist. Das Druckgas strömt in Pfeilrichtung durch die abgehobene Düse b aus. Die Düse b ist durch den Winkelhebel s, welcher an der Führung t gleitet, zwangsläufig abgehoben. Die Länge des Hubes der Düse b kann bei zwangsläufiger Steuerung durch Nähern oder Entfernen der Gleitschiene t, bei Steuern durch den Gasdruck durch Verstellen der auf dem Federbolzen befestigten und mit Anschlag versehenen Hülse 1 ; bestimmt werden.
Der Zeitpunkt des Abhebens ist einstellbar bei zwangsläufiger Steuerung durch Verstellen der Gleitschiene t in Schaltrichtung, bei Abhängigkeit vom Druck durch Einstellen der Federmittels der Mutter 10. Zur Vereinfachung der Zeichnung sind die Verstellorgane der Schiene t nicht dargestellt.
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