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In Öl getauchter elektrischer Apparat, z. B. Ölschalter.
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luft begünstigt ferner den. Niederschlag von Wasser in der Luftkammer auf Grund der Temperaturwechsel. Das abgeschiedene Wasser fällt in das Öl und verschlechtert dessen Isolierfähigkeit erheblich.
Anderseits wird die Luftkammer oberhalb des Öls oft mit einer explosiven Mischung aus Luft und Gasen erfüllt. Das Aufsteigen heisser Gase durch das Öl beim erneuten Öffnen des Schalters führt zu scharfen Explosionen der schon vorher in der Luftkammer vorhandenen explosiven Gasmischungen. Auch werden letztere häufig durch Funken statischer Elektrizität gezündet.
Beim Schalter gemäss der Erfindung sind Einrichtungen vorgesehen, durch welche das beim Öffnen des Schalters sich entwickelnde Gas sich ausdehnen kann, ohne erheblich den Druck im Behälter zu erhöhen und ohne erheblich die Ölmasse zu beschleunigen und plötzliche Stösse oder Impulsbeanspruchungen hervorzurufen, wobei diese Einrichtungen eine oder mehrere in Öl innerhalb des G2fässes in der Nachbarschaft des Raumes, wo der Lichtbogen, entsteht, untergetauchte Ausdehnungskammem aufweisen, die ein ko ; npressibles Fluidum, beispielsweise Luft oder inertes Gas enthalten. Das 01 wird durch den Druck des durch den Lichtbogen beim Trennen der Kontakte sich bildenden Gases in die Ausdehnungskammer hineingetrieben, wodurch eine Art Stossdämpfung zustande kommt und die sonst auf das Ölgefäss ausgeübten Kräfte abgefangen werden.
Das Ölgefäss, in dem die Öffnung der Kontakte stattfindet, ist ebenfalls vollständig mit Öl gefüllt, so dass die Luftkammer in Fortfall kommt, in der sich Wasser abscheiden kann und in der sekundäre Explosionen stattfinden können. Bei dem neuen Schalter ist auch eine Kühlung für die Gase bei ihrem Ansteigen zum oberen Ende des Ölgefässes vorgesehen, und es sind Vorkehrungen für den Austritt der Gase aus dem Schalter mittels einer Öffnung getroffen, die durch ein für gewöhnlich geschlossenes Ventil gesteuert wird. Der neue Schalter weist auch Mittel auf, um den Hauptölbehälter vollständig mit Öl gefüllt zu halten und so zu verhindern, dass Gase sich dann ansammeln können. Der normale Druck im Behälter kann auf beliebiger Höhe konstant gehalten werden.
Auf diese Weise vermeidet der neue Schalter die Nachteile der bisherigen, und indem die Beanspruchungen des Behälters durch Gasbildung und Ölmassenstoss hintangehalten werden, wird ein Schalter von erheblich gesteigerter Unterbrechungsleistung geschaffen. Die Grundgedanken der Erfindung sind auch bei Umformern anwendbar, deren Wickelungen ebenfalls in einem Ölbehälter ruhen, und bei denen sich durch statische Funken Gase bilden können.
In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt. Fig. 1 zeigt einen Teilschnitt durch einen der neuen Ölschalter, Fig. 2,3 und 4 sind Schnitte durch Ölschalter mit verschiedenen Anordnungen der wesentlichen Teile, Fig. 5 ist ein Einzelschaubild eines Teiles des Schalters nach Fig. 1, Fig. 6 ist eine Einzelansicht eines Teiles eines nach der Erfindung eingerichteten Ölschalters, Fig. 7 zeigt die Anwendung der Erfindung bei einer anderen Art von Ölschaltern.
Der Schalter nach Fig. 1 weist ein innenisoliertes Gefäss 1 auf, in dem sich Öl oder eine sonstige Isolierflüssigkeit befindet. Die festen Kontakte 2 des Schalters werden von geeigneten Isolatoren oder Büchsen 3 getragen, die von dem Gefässdeckel getragen werden. Mit den festen Kontakten 2 wirken bewegliche Kontakte 5 zusammen, die von einem Brückenteil 6 getragen werden. Letzterer wird von einer Isolierstange 7 getragen, die durch den Deckel 4 des Ölbehälters 1 hindurehragt und durch einen beliebigen Antrieb bewegbar ist, um die Kontakte 2 und 5 zwecks Steuerung des Stromkreises in und ausser Eingriff zu bringen. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 werden die festen Kontakte 2 von Explosions-oder Kompressionskammem umgeben, welche isolierte Öffnungen aufweisen, durch welche die Kontakte 5 bewegt werden. Letztere sind vorzugsweise stangen-oder kolbenförmig.
Diese Explosionskammern wirken in bekannter Art so, dass sie während des ersten Teiles der Öffnungsbewegung Druck aufspeichern, um einen Ölstrahl in den Weg des Lichtbogens zu schleudern, wenn der bewegliche Kontakt die Kammer verlässt. Von dem Boden der Explosionskammern 8 werden isolierende Trennglieder 9 von zylindrischer Form getragen, welche die Kammern umgeben und die nötige Isolierung liefern.
In dem Behälter 1 ist ein Gehäuse oder eine Hülse 10 im wesentlichen konzentrisch angeordnet, die fast bis zum Boden des Behälters ragt und von den Seiten des Behälters Abstand besitzt, um einen Ringraum 11 zu schaffen. Die Hülse 10 ist isoliert oder kann aus Isolierstoff bestehen. Die Kammer 11
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zu regeln. Ein Auslass 13 steht mit dem Oberteil der Kammer 11 in Verbindung und kann geöffnet oder geschlossen werden. Bei Vorhandensein der nötigen Ölmenge im Behälter 1 kann durch den Auslass -3 Druck ausgeübt werden, um das Öl in der Ringkammer 11 beispielsweise auf die Höhe a herunterzudiücken ) der soweit, bis der Ölspiegel im mittleren Hauptteil des Behälter sich auf irgendeiner gewünschten Höhe befindet.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Druck in der Kammer 11 ausreichend Im den Ölspiegel an der Decke des Behälters und gegen den Deckel 4 zu halten, so dass der Behälter 1 röllig mit Öl gefüllt ist und keine Luftkammer über dem Olspiegel vorhanden ist. Infolge des Fortfalls
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ekundären Explosionen auf Grund einer Zündung von explosiven Mischungen durch später aufsteigende leisse Gase oder statische Funken erfolgen.
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Durch Ausübung ferneren Druckes durch den Al1slass 13 kann jeder gewünschte Druck auf das Öl im Behälter 1 ausgeübt werden. Die Standhöhe des Öls in der Kammer 11 gibt eine Anzeige für das Gasvolumen in den Ausdehnungskammern. Um die Standhöhe des Öls in der Kammer 11 und somit das Volumen des Kompressionsraumes anzuzeigen, ist ein Standrohr 14 vorgesehen, zu welchem ein durchsichtiges lotrechtes Rohr 15 gehört, das mit dem Oberteil der Kammer 11 und dem unteren Ende des Behälters 1 in Verbindung steht. Vermöge geeigneter Kalibrierung kann der Stand des Öls im Rohre 15 und in der Kammer 11 so gehalten werden, dass der Behälter 1 vollständig mit Öl bei irgendeinem Drucke gefüllt gehalten wird. Falls gewünscht, kann in der Kammer 11 ein inertes, wasserfreies Gas benutzt werden.
Vermöge Anschlusses einer geeigneten Druckregelungsvorriehtumg an den Auslass 18 kann der Normaldruck im Behälter auf einer beliebigen Höhe konstant gehalten werden.
Das Öffnen eines Ölschalters älterer Art bei völlig mit Öl gefülltem Gehäuse würde die Zerstörung des Schalters durch die entwickelte Gasmenge zur Folge haben. Nach der Erfindung wird aber diesem Umstande Rechnung getragen. Bei dem neuen Schalter ist eine Stossdämpfung vorgesehen, um die beim Betriebe des Schalters auftretenden Beanspruchungen stark zu verringern. und dadurch die Stärke der möglichen vom Schalter zu unterbrechenden Energie erheblich zu steigern. Zu dieser Stossdämpfung gehören Kammern, die mit einem zusammendrückbaren Fluidum wie Luft oder einem inerten Gase im wesentlichen gefüllt sind, wobei diese Füllung in den Kammern durch das Öl abgesperrt gehalten wird.
Diese Kammern können verschiedene Formen haben und sind in dem Ölbehälter zweckentsprechend verteilt ; ihre Grösse ist so bemessen, dass sie der grösstmöglichen Menge der Gasentwicklung Rechnung tragen.
Fig. 1 zeigt an einem Schalter mehrere Formen von Ausdehnungskammern verkörpert. Die eine dieser Formen besteht aus Kammern 16, die im wesentlichen konzentrisch mit dem Behälter 1 angeordnet sind und von Stützen 17 getragen werden, die an der Hülse 10 befestigt sind. Diese Kammern 16 bestehen beim Ausführungsbeispiel aus umgekehrt U-förmigen Ringen, die im Abstand übereinander angeordnet
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sind, wie dies Fig. 5 zeigt. Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch die Traganordnung für die Kammern 16.
Diese erstrecken sich rund um den Behälter 1 innerhalb des durch die Hülse 10 abgeteilten Mittelraumes und sind über die ganze Höhe vom Boden bis zum Deckel längs der Hülse 10 gleichmässig verteilt. Jede Kammer bildet eine Tasche, die im wesentlichen mit Luft oder einem inerten Gase gefüllt ist. Die Füllung wird durch das den Behälter erfüllende Öl abgeschlossen gehalten. Die Luft in diesen Kammern kann zwecks Stossdämpfung durch das Öl zusammengepresst werden, so dass das Öl unter dem Druck der sich entwickelnden Gase in die Dämpfungskammer eindringen kann und die Vorrichtung eine Ausdehnungseimichtung bildet, welche die auf das Gefäss 1 entfallenden Beanspruchungen mildert.
Ebenso wirkt auch die durch die Hülse 10 abgeteilte Kammer 11 als eine Ausdehnungskammer, in welcher durch den Druck des Öls die Füllung aus Luft oder Gas zusammengepresst wird und welche eine Bewegung des Öls im Behälter unter beträchtlicher Verringerung der Beanspruchung des Behälters gestattet.
Um ferner Raum für Ausdehnung des Öls zu schaffen, ist eine Ausdehnungskammer 19 vorgesehen die glockenförmig gestaltet sowie unten offen ist und an Stiften 20 beweglich gehalten ist. Diese Kammer ist vorzugsweise in der Mitte unweit des Bodens des Ölgefässes 1 nahe dem unteren Ende der Hülse 10 angeordnet. Die Stifte 20 sind am Boden des Gefässes befestigt und ragen durch Kanäle 21 in der Kammer 1 aufwärts. Diese ist längs der Stifte 20 frei beweglich, wird aber in ihrer Aufwärtsbewegung durch einstellbare Anschläge oder Muttern 22 auf den Enden der Stifte 20 begrenzt, so dass die Kammer auch wenn erwünscht aus dem Behälter entfernbar ist. Für gewöhnlich schwimmt die Kammer 19 dank ihrer Füllung mit Luft oder inertem Gase in der Lage nach Fig. 1, wobei sie gegen die Anschläge 22 anliegt.
Beim Öffnen des Schalters drückt die sich bewegende Ölmasse die Kammer. ? 9 abwärts, das Öl dringt in die Kammer ein und presst die Luft darin zusammen.
Man ersieht, dass bei dem Schalter nach Fig. 1 drei Alten von Ausdehnungskammern verwendet sind, nämlich die Ringkammer 16, die Kammer 11 und die Kammer 19. Alle diese Kammern liegen unter der Oberfläche des Öls und enthalten eine Füllung aus Luft oder inertem Gase, die in der Kammer durch das Öl eingeschlossen gehalten wird. Diese Luft-oder Gasfüllung ist leicht zusammendrückbar, und wenn der Schalter geöffnet wird und der Lichtbogen die Flüssigkeit vergast, so wird das Öl in die Ausdehnungskammern gedrückt und presst das Gas dann zusammen. Das Volumen des in die Kammern eindringenden Öls entspricht im wesentlichen dem Volumen des erzeugten Gases.
Das Eindringen des Öles in die Kammern erzeugt so eine Stossdämpfung und beseitigt praktisch die plötzlichen, hammer- artigen Stösse, die sonst durch die bewegte Ölmasse hervorgerufen werden und für die Ölschalter vielfach verhängnisvoll sind. Infolgedessen können Ströme von weit grösserer Energie als bisher gefahrlos unter- brochen werden.
Für den Austritt der beim Öffnen des Schalters sich bildenden Gase ist oben auf dem Deckel 4 ein Ventil 23 angeordnet, zu welchem ein Schwimmer 24 gehört, der von dem Öl im Behälter 1 getragen oder hochgehalten wird und für gewöhnlich die Auslassöffnung des Behälters verschlossen hält. Wenn iie Gase zum oberen Ende des Behälters. ? steigen, so wird derÖlspiegel herabgedrüokt und dementsprechend
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so schliesst der Schwimmer 24 wieder selbsttätig den Auslass ab und verhindert das Herausblasen von Öl aus dem Behälter.
Nahe dem oberen Ende des Behälters 1 oberhalb der Ringkammer 16, ist auch eine Kühlvor- lichtung für die Gase vorgesehen. Diese besteht aus Sieben oder gelochten Teilen 25, zwischen denen sich eine Schicht aus porösem Stoff 26 wie Kies od. dgl. befindet. Dieser Siebkörper dient dazu, die.
Gasmasse fein zu unterteilen und zu kühlen, bevor sie entweichen kann. Gleichzeitig wird dadurch auch die sogenannte Schornsteinwirkung beseitigt, zufolge deren das Gas in geschlossener hocherhitzter Masse ansteigt. Zwecks Ablassens des Öles ist unten am Behälter 1 ein Auslass 27 vorgesehen.
Statt alle die verschiedenen Formen von Ausdehnungskammern nach Fig. l zu benutzen, braucht man je nach der zu unterbrechenden Energie auch nur eine oder mehrere dieser Formen anzuwenden.
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Dem Schalter nach Fig. 2 fehlen auch die Explosionskammern 8. Gemäss Fig. 3 ist dieselbe Schalterart verwendet, wobei nur die Ausdehnungskammer 19 vorhanden ist. Fig. 4 zeigt einen Schalter mit Explosionskammer, Ausdehnungskammer 11 und Ringkammer 16.
Die Grundgedanken der Erfindung sind in gleicher Weise für Explosions-oder Druckhaltungs- kammern verwendbar, die in Hochspannungsschalter eingebaut sind, als auch für die Ölgefässe selbst, in welche die Explosionskammer als ein kleiner Hochdruckschalter eingebaut ist (Fig. 6 und 7). Bei den Schaltern mit Explosionskammer wird der Lichtbogen zwischen den von der Explosionskammer umhüllten festen und beweglichen Kontakten gezogen. Ein hoher Druck wird in der Kammer entwickelt, bis der bewegliche Kontakt aus der Kammer heraustritt, worauf der Druck einen Ölstrahl aus der Öffnung herausbläst, um den Strom zu unterbrechen. In diesen Explosionskammern wird die Wirksamkeit der Unterbrechung in Frage gestellt, wenn der Ölstrahl nicht auf Grund starken Druckes mit grosser Geschwindigkeit herausgespritzt wird.
Daher können nach den Grundsätzen der Erfindung innerhalb der Explosionskammer Ausdehnungskammern vorgesehen werden, in welche das Öl in der Explosionskammer auf Grund des entwickelten überstarken Druckes eintreten kann. Diese Ausdehnungskammern gestatten eine stärkere Gasentwicklung in der Druckhaltekammer ohne Gefährdung der letzteren und hiedurch wird der wirksame Unterbreehungsbereich des Schalters wesentlich gesteigert. Fig. 6 zeigt eine Druckhaltekammer oder Explosionskammer 28, welche die festen Kontakte des Schalters umgibt. Eine solche Kammer könnte auch an die Stelle der Explosionskammer 8 bei dem Schalter nach Fig. 1 oder 4 treten. Diese Kammer besteht wie üblich aus Stahl, ist gehörig isoliert und besitzt in der Unterwand eine mit einer Isolierbüchse 29 versehene Öffnung, durch die der bewegliche Kontakt tritt.
Im wesentlichen konzentrisch zur Kammer 28 ist in ihr ein Ringkörper 30 angeordnet, der einen Abstand von den Wänden der Kammer 28 hat und dadurch eine Ausdehnungskammer 31 für das 01 in der Kammer 28 abteilt.
Dieses Glied 30 kann aus Isolierstoff oder isoliertem Metall bestehen. Die Ausdehnungskammer 31 enthält in der vorher beschriebenen Art Luft oder ein inertes Gas, die zusammengepresst werden können, um eine Ausdehnung des Öls zu ermöglichen. Die Ausdehnungskammer 31 kann die gezeichnete Form haben oder aus einem oder mehreren Ringen von der Art der Kammern 16 nach Fig. 1 und 4 bestehen.
Um allen entwickelten Gasen das Entweichen aus der Explosionskammer 28 zu gestatten, ist eine kleine Öffnung 32 am oberen Ende der Kammer vorgesehen, so dass das Öl die Kammer 28 gut ausfüllen und irgendwelche Gase vertreiben kann.
Bei den bisher beschriebenen Schaltern geschieht die Trennung der Kontakte durch Abwärtsbewegung. Die Erfindung ist aber auch in gleicher Weise für Schalter mit Aufwärtsbewegung brauchbar, wie dies Fig. 7 zeigt, wo der Ölbehälter die festen Kontakte 2 an seinem Boden trägt, während die bewegliche Kontaktstange 5 sich durch Öffnungen in einem Gliede 33 aufwärtsbewegt, das in seiner Lage gesichert und isoliert ist. Dieses Glied teilt unten eine Druckhalte-oder Kompressionskammer ab, in welcher zunächst beim Trennen der Kontakte der Lichtbogen gezogen wird. In dieser geschlossenen Kammer ist im wesentlichen konzentrisch eine Ausdehnungskammer 34 von Ringform angeordnet.
Diese besitzt umgekehrte Form ähnlich den Kammern 16 der Fig. 1 und ist isoliert oder aus Isolierstoff gefertigt. Sie enthält wieder ein inertes Gas oder Luft und wirkt in der beschriebenen Art. Der in dieser Kompressionskammer entwickelte Druck wird dazu benutzt, das Gas in der Ausdehnungskammer 34 zusammenzudrücken, so dass beim Austreten der Kontaktstange 5 aus der Öffnung in der Wand 33 ein wuchtiger Ölstrahl in den Weg des Lichtbogens gespritzt wird und den Stromkreis des Lichtbogens unterbricht. Bei dieser Ausführung ist der Ölbehälter vor Überbeanspruchungen geschützt, und der Ölstral1l wird in den bei Trennung der Kontakte entstehenden Lichtbogen in dem Zeitpunkt geschleudert, wo die Wechselstromkurve des Lichtbogens durch Null (durch die Abszissenachse) hindurchgeht, da in diesem Augenblick die Wirkung des Ölstrahles am sicherste ist.
Die zeitgerechte Bildung des Ölstrahles ist durch die explosionsartige also momentan und kräftig eintretende Wirksamkeit des entstehenden bzw. das Öl bewegenden Gase gewährleistet. Ein Ölstand 14, Sieb 25 und Auslass 13 können entsprechend Fig. 1 auch hier vorgesehen werden, und statt der gezeichneten Form der Ausdehnungskammer können auch andere Formen benutzt werden.
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