<Desc/Clms Page number 1>
Elektrischer Flüssigkeitsschalter
EMI1.1
WirdderSchaltstiftzum Ausschalten aus der Kammer herausgezogen, so wird in der Kammer ein be- stimmter Raum freigegeben. Dieser Hohlraum muss erst von der durch den Lichtbogen zersetzten Lösch- flüssigkeit aufgefüllt werden, bevor sich ein Druck aufbauen kann, der eine Löschmittelströmung durch die Düse aus der Kammer heraus in Gang setzt. Aus diesem Grunde ist die Löschwirkung der bekannten Schalter bei kleinen Strömen unbefriedigend. Bei grossen Strömen kann wieder der Druck in der Kammer unerwünscht gross werden, weil der Abzug der zersetzten LöschflUssigkeit durch die Düse des Isolierstoffkörpers während eines verhältnismässig grossen TeilesderSchaltstiftbewegung durch den Schaltstift und die Isolierstoffspitze behindert ist.
Bei einem andern bekannten FlUssigkeitsschalter wird die Löschmittelströmung mit einem aus Isolierstoff bestehenden Differentialkolben erzeugt, der den Schaltstift umgibt und deshalb eine zentrale Bohrung für den Durchtritt des Schaltstiftes aufweist. In diese Bohrung mündet ein im Differentialkolben verlaufender Kanal. Der Kanal führt zu einem Ringraum, der der kleineren Kolbenfläche des Differentialkolbens zugeordnet ist. Aus diesem Ringraum soll der Differentialkolben beim Ausschalten LöschflUs- sigkeit durch den Kanal in die Bohrung für den Durchtritt des Schaltstiftes pressen, um den dort brennenden Lichtbogen zu löschen.
Der Druck zur Bewegung des Differentialkolbens wird bei dem bekannten Schalter in einem Druckraum erzeugt, der das feststehende Schaltstück enthält. Aus diesem Druckraum wird der Schaltstift beim Ausschalten herausgezogen. Deshalb entsteht hier ebenso wie bei dem vorgenannten Schalter ein Hohlraum, der das Ausschalten kleiner Ströme erschwert und zusätzliche Löschkammern erforderlich macht.
Ziel der Erfindung ist ein elektrischer Flüssigkeitsschalter, der mit einer einzigen, möglichst einfachen Löscheinrichtung auch kleine Ströme sicher auszuschalten gestattet. Hiebei geht die Erfindung aus von einem elektrischen FlUssigkeitsschalter mit einem feststehenden SchaltstUck und einem beweglichen Schaltstift sowie mit einem Isolierstoffkörper mit einer Düse, durch die der Schaltstift in der Einschaltstellung hindurchragt, wobei der Isolierstoffkörper eine mit LöschflUssigkeit gefüllte Kammer begrenzt, aus der beim Ausschalten mit Hilfe des Lichtbogens Löschmittel durch einen Kanal im Isolierstoffkörper in die Düse gepresst wird und wobei ferner das feststehende Schaltstück ausserhalb der Kammer angeordnet ist.
Erfindungsgemäss ist derlsolierstoffkörper feststehend angeordnet. Dies ergibt gegenüber dem bekannten Schalter mit Differentialkolben eine erhebliche Vereinfachung des Aufbaus. Ferner ist gemäss der Erfindung am Schaltstift : eine Isolierstoffspitze vorgesehen, die beim Ausschalten auf der dem feststehenden Schaltstück abgekehrten Seite des Isolierstoffkörpers aus der Düse in die Kammer gezogen wird. Hiedurch entsteht folgende vorteilhafte Löschwirkung :
<Desc/Clms Page number 2>
Der beim Ausschalten auftretende Lichtbogen wird mit dem beweglichen Schaltstift vom feststehen- denschaltstück, das ausserhalb der Kammer liegt, in die Kammer hineingezogen. Dabei entsteht im Ge- gensatz zu den bekannten Schaltern kein schädlicher Hohlraum.
Die Löschflussigkeit kann im Bereich zwischen dem feststehenden Schaltstück und dem Isolierstoffkörper unbehindert nachströmen, so dass die
Löschung kleiner Ströme gesichert ist. Darüber hinaus kann man beim Schalter nach der Erfindung sogar in einfacher Weise eine sogenannte Zwangsströmung erreichen, d. h. eine mechanisch erzeugte Flüssig- Tkeitsströmung. Zu diesem Zweck ist der Schalter lediglich so auszubilden, dass sich der Schaltstift in der Ausschaltstellung vollständig in der Kammer befindet. In diesem Fall verdrängt das in die Kammer bewegte, dem feststehenden Schaltstück abgekehrte Ende des Schaltstiftes Löschflüssigkeit, die nur durch die DUse aus der Kammer entweichen kann.
In der Kammer erzeugt der Lichtbogen durch Zersetzen der LöschflUssigkeit in bekannter Weise einen Druck, weil die Abströmung der Schaltgase durch die DUse hindurch zunächst yon der Isolierstoffspitze behindert wird, die den DUsenquerschnitt bis auf einen schmalen Ringspalt verengt. Dieser Druck bleibt aber auch bei grossen Strömen in erträglichen Grenzen, weil bei der Schaltbewegung verhältnismässig schnell die Mundung des Kanals in die DUse freigegeben wird. Dann treibt der Druck Löschflüssigkeit aus der Kammer durch den Kanal in die DUse auf Grund der Tatsache, dass der Kanal einen wesentlich kleineren Strömungswiderstand hat als der durch die Isolierstoffspitze verengte Teil der Düse zwischen der Mundung des Kanals und der Kammer.
Die aus dem Kanal austretende Löschflüssigkeit bespUlt den Lichtbogen in dem DUsenteil zwischen der Kanalmündung und dem feststehenden SchaltstUck und bringt ihn zum Erlöschen. Hiefür sind keine zusätzlichen beweglichen Teile erforderlich. Es wird z. B. kein Differentialkolben benötigt, der verhält- nismässig genau geführt werden muss und Federn zur Ruckstellung'in die Ruhelage erfordert.
Der Kanal wird zweckmässig so ausgeführt, dass sich sein Querschnitt in Richtung auf die DUse verengt. Die Löschflüssigkeit tritt dann mit grosser Geschwindigkeit in die DUse ein und gelangt bis in den Lichtbogenkern. Eine Verengung erhält man z. B. bei Verwendung eines Ringkanals mit konstanter Höhe.
Hiebei nimmt der Querschnitt proportional mit dem Durchmesser des Ringkanals ab. Will man eine noch stärkere Verengung haben, so kann man auch die-Höhe des Ringkanals in Richtung auf die DUse verkleinern. Die Verwendung eines Ringkanals ergibt ausserdem den Vorteil, dass der Lichtbogen gleichmässig von allen Seiten bespult und dadurch in der Mitte der DUse gehalten wird.
Das Eindringen der Löschflüssigkeit in den Lichtbogen kann ferner dadurch begünstigt werden, dass der Kanal möglichst quer zur Achse der dusse in die DUse mündet. Der Winkel zwischen der Achse des Kanals im Bereich der Mündung und der Achse der DUse sollte deshalb grösser sein als 40 .
Es empfiehlt sich, den Kanal mit Hilfe einer von dem Isolierstoffkörper ausgehenden Wand in das Innere der Kammer hinein zu verlängern. Man erreicht dadurch, dass immer frische LöschflUssigkeit aus den von der DUse abgelegenen Teilen der Kammer in den Kanal gepresst wird. Bei einem Ringkanal verwendet man hiezu eine ringförmige Wand, wie an sich bekannt ist.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kanal in dem dem feststehenden Schaltstück
EMI2.1
setzt dann sehr schnell, d. h. nach einem kurzen Schaltstifthub, ein.
Beim Schalter nach der Erfindung kann man, wie erwähnt, leicht eine Zwangsströmung erhalten, die für die Löschung kleiner Ströme günstig ist. Will man die Zwangsströmung nicht haben, so führt man das dem feststehenden SchaltstUck abgekehrte Ende des Schaltstiftes auf der der DUse gegenüberliegenden Seite aus der Kammer heraus. Der Schaltstift wird dann bei der Ausschaltbewegung durch die Kammer hindurchgezogen, so dass keine LöschflUssigkeit verdrängt wird. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass der aus der Kammer austretende Schaltstiftquerschnitt kleiner ist als der in die Kammer eintretende Schaltstiftquerschnitt. Man erhält dann eine Zwangsströmung nach Massgabe der Differenz zwischen dem in die Kammer eintretenden und dem aus der Kammer austretenden Schaltstiftquerschnitt.
Die Ausschaltbewegung des Schaltstiftes verläuft zweckmässig von oben nach unten, weil dann die SchaltgaseinihrernatUrlichen Richtung leicht nach oben abströmen können. Bei einer Ausschaltbewegung von unten nach oben muss. 1an durch die Kanäle, die an der Kammer vorbeiführen, für eine Entlüftung des Raumes zwischen dem feststehenden Schaltstück und der DUse sorgen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungbeispieles an Hand der Zeichnung :
Mit 1 ist das feststehende Schaltstück des Schalters bezeichnet. Es besteht in bekannter Weise aus Kontaktlamellen, die mit einer Kappe bis auf eine Öffnung für den Eintritt des Schaltstiftes abgedeckt sind. Das Schaltstück 1 wird von Rippen 2 eines Ringes 3 getragen, der an dem metallischen Schalterkopf 4 befestigt ist.
<Desc/Clms Page number 3>
Mit dem feststehenden Schaltstück 1 wirkt der bewegliche Schaltstift 7 zusammen. Dieser trägt an seinem oberen Ende eine Isolierstoffspitze 8. Das Isoliermaterial der Spitze ist z. B. ein Hartgewebe oder ein Kunststoff auf der Basis von Acrylsäure. Die Länge der Spitze beträgt etwa die Hälfte des Schaltstiftdurchmessers. An ihrem oberen Ende ist die Spitze konisch ausgebildet.
Am unteren Ende des Schaltstiftes 7 greift : über einen Lenker 9 eine Kurbel 10 an, die auf der Schalterantriebswelle 11 sitzt. Der Schaltstift wird von zwei Kontaktrollenpaaren 13 geführt, die zugleich den Stromübergang zu zwei feststehenden Stangen 14 vermitteln. Die Stangen 14 sind an ihrem oberen Ende an einer mit Bohrungen versehenen Platte 15 befestigt. Ihr unteres Ende ist in das metallische Getriebegehäuse 16 eingelassen. In diesem Gehäuse ist auch die Schalterwelle 11 gelagert, die von dem ausserhalb des Gehäuses liegenden Hebel 17 in Bewegung gesetzt werden kann.
Unterhalb des Getriebegehäuses liegt ein nichtdargestellter Stutzisolator, der den Schalter gegen Erde isoliert.
MitdemSchalterkopf 4 und dem Getriebegehäuse 16 ist ein Schichtstoffrohr 20 flUssigkeitsdicht verbunden. Das Rohr 20 bildet mit dem Getriebegehäuse zusammen eine Kammer 19, die an ihrem oberen, dem feststehenden Schaltstück l zugekehrten Ende durch einen IsolierstoffkSrper 21 abgeschlossen ist. Die Kammer ist vollständig mit Löschflüssigkeit gefüllt. Der Flüssigkeitsstand im Schalter ist bei 22 angedeutet.
Der Isolierstoffkörper 21 besitzt eine zentrische Bohrung 24. Die Bohrung bildet eine Düse, durch die der Schaltstift 7 in der Einschaltstellung in das feststehende SchaltstUck 1 hineinragt. Die Länge der Düse beträgt etwa das Zweifache bis Dreifache des Schaltstiftdurchmessers. Im oberen Drittel der Länge der Düse mündet ein Ringkanal 25 in die Düse, dessen Höhe sich in Richtung auf die Düse verringert. Der Ringkanal teilt die Düse in einen oberen, dem feststehenden SchaltstUck zugekehrten Teil 26 und einen unteren Teil 27 zwischen der Kanalmündung und der Kammer. Im AusfUhrungs-
EMI3.1
des Rohres 20 anliegenden Teil 32 des Isolierstoffkörpers verbunden.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, wird der Schaltstift zum Ausschalten von oben nach unten in die Kammer hineinbewegt. Dabei wird der Lichtbogen durch die Düse 24 in die Kammer 19 hineingezogen. Der vom Lichtbogen hervorgerufene Druck presst das Löschmittel durch den Kanal 25 in den oberen Teil 26 der Düse, sobald die Spitze 8 die Mündung des Kanals freigegeben hat ; denn eine Strömung aus der Kammer durch den unteren Teil 27 der Düse wird von der Isolierstoffspitze 8 behindert, die diesen Düsenteil bis auf einen schmalen Ringspalt verengt.
Die Geschwindigkeit der Löschflüssigkeit beim Eintritt in die Düse ist gross, weil sich der Querschnitt des Kanals 25 in Richtung auf die Düse verengt. Das unter dem Winkel von etwa 650 gegen die Achse der Düse in die Düse eintretende Löschmittel dringt daher in die Lichtbogensäule ein und ergibt eine sichere Löschung.
Die erwähnte Löschmittelströmung ist stromabhängig, d. h. sie nimmt mit wachsendem Strom zu.
Ausserdem ist beim Ausfihrungsbeispiel eine Zwangsströmung vorhanden, weil der Schaltstift 7 beim Ausschalten in die Kammer 19 hineingezogen wird. Er verdrängt dabei Löschflüssigkeit, die nur durch den oberen Teil 26 der Düse entweichen kann und im wesentlichen durch den Kanal 25 abströmt.
Diese Zwangsströmung macht sich vor allem beim Abschalten kleiner Ströme vorteilhaft bemerkbar, wenn der vom Lichtbogen hervorgerufene Druck gering ist.
EMI3.2
Isolierstoffkörperwebe, hergestellt werden. Er kann einstückig sein, wobei der Kanal 25 z. B. durch Ausschmelzen von niedrigschmelzenden Kernen nach dem Giessen hergestellt wird. Man kann den Isolierstoffkörper aber auch aus zwei Teilen zusammensetzen, wobei der Ringkanal die Trennungslinie zwischen den beiden Teilen darstellt. Beide Teile besitzen dann in Richtung der DUsenachse keine Hinterschneidung und lassen sich deshalb gut entformen. Sie werden durch die Rippen 31 miteinander verbunden.
Beim Ausführungsbeispiel besteht die Düse 24 aus den beiden zylindrischen Teilen 26 und 27.
Sie könnten hievon abweichend auch beispielsweise nach oben oder unten verjüngt ausgebildet sein. Ferner ist es möglich, den Durchmesser der Isolierstoffspitze nicht, wie beim Ausführungsbeispiel, gleich dem Schaltstiftdurchmesser, sondern auch grösser zu machen.
Der Schalter nach der Erfindung ist insbesondere für Mittelspannungen, also Spannungen bis etwa 30 kV, geeignet. Er ist sehr einfach aufgebaut. Ausser dem beweglichen Schaltstift und seinen Antriebs-
<Desc/Clms Page number 4>
gliedern werden keine beweglichen Teile benötigt. Die Löscheinrichtung besteht, wie die Figur zeigt, aus wenigen, gut herstellbaren rotationssymmetrischen Isolierstoffteilen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektrischer Flüssigkeitsschalter mit einem feststehenden Schaltstuck und einem beweglichen Schaltstift sowie mit einem Isolierstoffkörper mit einer Düse, durch die der Schaltstift in der Einschaltstellung hindurchragt, wobei der Isolierstoffkörper eine mit LöschflUssigkeit gefüllte Kammer begrenzt, aus der beim Ausschalten mit Hilfe des Lichtbogens Löschmittel durch einen Kanal im Isolierstoffkörper in die Düse gepresst wird und wobei ferner das feststehende SchaltstUck ausserhalb der Kammer angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dassderlsolierstoffkörper (21) ortsfest angeordnet ist, und dass am Schaltstift (7) eine Isolierstoffspitze (8) vorgesehen ist, die beim Ausschalten auf der dem feststehenden
EMI4.1
gen wird.