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Hochspannungsschalter
Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungsschalter für beschränkte Abschaltleistung, welcher als bewegbaren Kontakt wenigstens einen Schaltstift aufweist, der im geschlossenen Zustand des Schalters in einer Schaltkammer aus Isoliermaterial liegt, 1Il welcher der lebte Kontakt angeordnet ist, wobei dem Schaltstift eine leitende Hülse zugeordnet ist, die 1m geschlossenen Zustand des Schalters die Aussenseite der Schaltkammer umgibt, mit dem festen Kontakt in Berührung steht und derart relativ bewegbar mit dem Schaltstift gekuppelt ist, dass beim Öffnen des Schalters die leitende Hülse vom festen Kontakt früher getrennt wird als der Schaltstift. Ein solcher Schalter ist aus der brit.
Patentschrift Nr. 480,377, Fig. 1, sowie aus der USA-Patentschrift Nr. 2, 455, 998, Fig. 3, bekannt.
Die nachstehend erwähnten Vorteile sind in diesen Literaturstellen nicht angegeben, und sind denselben auch keine Andeutungen in dieser Richtung zu entnehmen. Ein Vorteil der genannten leitenden Hülse ist, dass bei geschlossenem Schalter der Zwischenraum zwisclien dem Schaltstift und dem Material der Schaltkammer feldfrei ist, wodurch auch auf die Dauer Ionisierung im genannten Zwischenraum verhindert und somit eine Korrosion des Schaltstiftes und des Materials der Schaltkammer vermieden wird.
Ein weiterer Vorteil der leitenden Hülse ist, dass diese Hülse als ein dem Schaltstift parallelgeschalteter Stromweg dient, wodurch der Strom, der dauernd von dem Schalter geführt werden kann, ungefähr von derselben Grösse ist wie der Strom, der maximal von dem Schaltstift geschaltet werden kann, namentlich eingeschaltet, weil sich überraschenderweise herausstellt, dass der maximale Einschaltstrom wesentlich höher als der maximale Ausschaltstrom sein kann.
Bei dem bekannten Schalter ist aber wie erwähnt, die Anordnung derart, dass beim Schliessen des Schalters der Schaltstift früher mit dem festen Kontakt in Berührung kommt als die leitende Hülse. Das hat den Nachteil, dass beim Auftreten von Vorzündung, d. h. beim Auftreten eines Bogens vor dem Moment, in dem beim Schliessen des Schalters der Schaltstift mit dem festen Kontakt in Berührung kommt, der Schaltstift durch den in der Schaltkammer rasch zunehmenden Druck zurückgeschlagen wird, wobei ausserdem infolge der hohen mechanischen Belastung der Wand der Schaltkammer Explosionsgefahr besteht.
Gemäss der Erfindung werden diese Nachteile dadurch beseitigt, dass die genannte relative Bewegbarkeit gleichzeitig derart ist, dass beim Schliessen des Schalters die leitende Hülse früher mit dem festen Kontakt in Berührung kommt als der Schaltstift.
Durch diese Massnahme kann zwischen dem Schaltstift und dem festen Kontakt keine Vorzündung mehr auftreten, weil vorher der Schaltstift über die leitende Hülse mit dem festen Kontakt in Berührung gekommen ist.
Grundsätzlich ist es zwar möglich, dass zwischen der leitenden Hülse und dem festen Kontakt Vorzündung auftritt, ihre Wahrscheinlichkeit ist aber weit kleiner als die Wahrscheinlichkeit einer Vorzündung in der Schaltkammer, weil in der Schaltkammer eine stärkere Verschmutzung auftritt als ausserhalb derselben. Ausserdem kann sich der Druck ausserhalb der Schaltkammer niemals so hoch entwickeln wie innerhalb derselben. Es hat sich herausgestellt, dass durch die erfindungsgemässe Massnahme unter allen Verhältnissen ein ruhiges Schliessen des Schalters begünstigt wird.
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Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist.
Fig. 1 zeigt den Schalter am Anfang der Schliessbewegung, Fig. 2 im geschlossenen Zustand und Fig. 3 während des Öffnens.
Der Schalter besteht aus einem unten gezeichneten festen Teil und einem oben gezeichneten beweg- baren Teil.
Der feste Teil hat zwei feste Kontakte 1. Diese bestehen je aus einem zentralen Teil 3 und einem äusseren Teil 4. Zwischen diesen beiden Teilen liegt eine zylindrische isolierende Schaltkammer 5. Die beiden festen Kontakte l und die beiden Schaltkammern 5 sind gemeinsam durch eine Hülse 6 umgeben, die, ebenso wie der Körper, in dem die beiden festen Kontakte 1 aufgenommen sind, aus elektrisch hochwerti- gem Isoliermaterial. z. B. Giessharz, hergestellt ist. Zwischen den beiden festen Kontakten 1 und den bei- den Schaltkammern 5 liegt, ebenfalls im Isoliermaterial aufgenommen, ein permanentes Magnetsystem aus zwei ferro-magnetischen Polplatten 7, die durch eine Anzahl von gleichsinnig polarisierten perma- nenten Magneten 9 voneinander getrennt sind.
Die Polplatten 7 stehen an ihren oberen Enden gegenüber dem benachbarten Isoliermaterial etwas vor. Dadurch kann eine weiter unten zu besprechende ferro- magnetische Ankerplatte 13 unmittelbar mit den Polplatten 7 in Berührung gebracht werden.
Der bewegbare Teil des Schalters besteht aus einer Kappe 10 aus Isoliermaterial, z. B. Giessharz, mit einem Handgriff 11. Die Kappe 10 ist so dimensioniert, dass sie mit geringem Zwischenraum auf die
Hülse 6 des festen Teiles des Schalters aufgeschoben werden kann.
Inder Kappe 10 sind, in einer gegenseitigen Entfernung gleich derjenigen der festen Kontakte 1, zwei elektrisch leitend miteinander verbundene Metallhülse 12 angeordnet. Jede Metallhülse 12 ist auf ihrer der Achse des Schalters zugewendeten Seite, von dem Handgriff 11 aus gerechnet, ungefähr auf die Hälfte ihrer Lange mit einem verhältnismässig breiten Schlitz versehen.
Zwischen den beiden Hülsen 12 und senkrecht zu denselben liegt eine Ankerplatte 13 aus ferro-magnetischem Material. Diese Ankerplatte lässt sich in Längsrichtung der Hülsen 12 gegen diese verlagern und bewegt sich dabei durch die axialen Schlitze dieser Hülsen. Jede der Hülsen 12 ist in der Nähe ihres freien Endes an der Innenseite mit einem Flansch 8 versehen. Zwischen dem Flansch 8 und der Ankerplatte 13 liegt in jeder Hülse 12 eine Schraubenfeder 14, die in noch zu erklärender Weise als Ausschaltfeder dient. Durch jede Ausschaltfeder 14 wird ein bnde der Ankerplatte 13 in der Richtung des Handgriffes 11 gedrückt. Die Ankerplatte 13 ruht dabei gegen einen gabelförmigen Vorsprung 15 der Kappe 10.
Die Ankerplatte 13 trägt ein U-förmiges bewegbares Schaltorgan 16, dessen Enden durch je einen der beiden bewegbaren Schaltstifte 17 gebildet werden. Das U-förmige Schaltorgan 16 ist gegenüber der Ankerplatte 13 in der Richtung des Handgriffes 11 verlagerbar. In Fig. l liegt der mittlere Teil des Schaltorganes 16 federnd an die Ankerplatte 13 an ; um jeden der Arme des Schaltorganes 16, d. h. um jeden der Schaltstifte 17, ist nämlich eine Schraubenfeder 18 angeordnet, die einerseits unter Druck an die Ankerplatte 13 und anderseits an einen äusseren Flansch 19 des betreffenden Schaltstiftes 17 anliegt.
Im geöffneten Zustand des Schalters haben die Einzelteile des bewegbaren Teiles desselben gegeneinander die Lage, die in Fig. 1 dargestellt ist. Der ganz bewegbare Teil des Schalters ist dann aber von dessen festem Teil abgenommen. Die festen Kontakte 1 und die Schaltkammern 5 liegen dann geschützt in dem von der Hülse 6 umgebenen Raum.
Um den Schalter zu schliessen wird die Kappe 10 auf die Hülse 6 aufgeschoben. Bei dieser Bewegung kommt nach einiger Zeit das freie Ende jeder der beiden Metallhülse 12 mit dem äusseren Teil des entsprechenden festen Kontaktes 1 in Berührung. Dadurch wird der Stromkreis zwischen den festen Kontakten 1 geschlossen. Dieses Stadium ist in Fig. 1 dargestellt. Das freie Ende jedes der Schaltstifte 17 steht noch nichtmit dem zentralen Teil 3 des entsprechenden festen Kontaktes 1 in Berührung. Hiedurch wird in der beschriebenen Weise ein Rückschlag des Schaltstiftes 17 durch Vorzündung verhindert. Eine Vorzündung dieser Anistnichtmehr möglich.
Eine gegebenenfalls zwischen der Metallhülse 12 und dem äusseren Teil 4 des festen Kontaktes 1 auftretende Vorzündung liegt ausserhalb der Schaltkammer 5 und kann infolgedessen nur zu einer sehr viel geringeren Druckentwicklung führen.
Wird die Kappe 10, ausgehend von der Lage gemäss Fig. 1, weiter auf die Hülse 6 aufgeschoben, so kommt nach einiger Zeit das freie Ende jedes Schaltstiftes 17 mit dem entsprechenden zentralen Teil 3 des festen Kontaktes 1 in Berührung. In diesem Augenblick ist keine Vorzündung mehr möglich, weil jede der beiden Hülsen 12 bereits mit dem entsprechenden festen Kontakt 1 in Berührung steht und somit der Stromkreis über den Schalter geschlossen ist.
Nachdem der Schaltstift 17 mit dem fasten Kontakt in Berührung gekommen ist, wird beim Weiterbewegen der Kappe 10 die Schraubenfeder 18 gespannt. Der Stift 17 wird somit mit der Spannkraft dieser
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Feder an den festen Kontakt 1 angedrückt. Die Feder 18 wirkt als Kontaktdruckfeder. Die Kappe 10 lässt sich auf die Hülse 6 aufschieben bis die Ankerplatte 13 mit den Polplatten 7 in Berührung kommt. Der
Schalter befindet sich dann im eingeschalteten Zustand. Er bleibt in diesem Zustand dadurch, dass die
Ankerplatte 13 unter dem Einfluss der permanenten Magnete 9 von den Polplatten 7 festgehalten wird.
Dieser Zustand ist in Fig. 2 dargestellt. Zwischen der Ankerplatte 13 und dem mittleren Teil des Schalt- organes 16 befindet sich nunmehr ein Zwischenraum, der gleich der Länge der Zusammendrückung der
Kontaktdruckfedern 18 ist.
Zur Erläuterung des Öffnens des Schalters dient Fig. 3.
Das Öffnen erfolgt dadurch, dass an dem Handgriff gezogen wird. Die Kappe 10 bewegt sich dann rückwärts und es wird jede der beiden Metallhülse 12 mitgenommen, wodurch sie vom äusseren Teil 4 des entsprechenden festen Kontaktes 1 getrennt werden. Die Ankerplatte 13 wird aber von den Polplat- ten 7 festgehalten. Dadurch wird die Ausschaltfeder 14 gespannt. Die Spannung dieser Feder 14 wird zu- nehmen, bis bei A der nicht geschlitzte Teil der Metallhülse 12 mit der Ankerplatte 13 in Berührung kommt. Die auf den Handgriff 11 ausgeübte Zugkraft wird dann durch die Hülse 12 unmittelbar auf die
Ankerplatte 13 übertragen. Das hat zur Folge, dass die Ankerplatte 13 von den Polplatten 7 abgezogen wird.
Sobald sie sich eine sehr kleine Strecke von diesen Polplatten entfernt hat, sinkt die von den Polplatten 7 ausgeübte magnetische Kraft nahezu auf Null herab. Das hat zur Folge, dass die beiden nunmehr gespannten Schaltfedern 14 die Ankerplatte 13 stark nach oben beschleunigen. Nach kurzer Zeit kommt die Ankerplatte 13 mit dem mittleren Teil des U-förmigen Schaltorganes 16 in Berührung, wodurch das Ende jedes der beiden Schaltstifte 17 schlagartig von dem entsprechenden festen Kontakt 1 losgerissen wird.
Dadurch ist immer eine gute Unterbrechung des Stromkreises in jeder der beiden Schaltkammern 5 gewährleistet.
Die Bewegung der Ankerplatte 13 unter dem Einfluss der beiden Ausschaltfedern 14 geht weiter, bis die Ankerplatte 13 wieder mit dem Vorsprung 15 der Kappe 10 in Berührung gekommen ist. Der even- tuelle Schaltbogeninjederder beiden Schaltkammern 5 ist dann aber bereits gelöscht. Nachdem die Kappe 10 vollständig von der Hülse 6 abgenommen ist, kann sie mit sämtlichen in ihr vorhandenen Einzelteilen, die sich dann wieder in der in Fig. 1 gezeigten Lage befinden, beiseite gelegt werden.
Aus der beschriebenen Wirkung ergibt sich, dass sowohl beim Schliessen, als auch beim Öffnen des Schalters die Wirkung jeder der beiden Metallhülsen 12 derjenigen des entsprechenden Schaltstiftes vorangeht.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt.
Es ist z. B. nicht nötig, dass die beiden Schaltstifte 17 mit dem mittleren Teil des U-förmigen Schaltorganes 16 ein Ganzes bilden. Diese Stifte können auch durch einen ganz anders ausgeführten Leiter, z. B. eine Sicherung, miteinander verbunden sein.
Es ist auch nicht nötig, dass das bewegbare Schaltorgan V-förmig ist und für doppelte Unterbrechung bzw. Schliessung des Stromkreises dient. Für Einzelunterbrechung ist die Erfindung grundsätzlich ebenfalls anwendbar.