Leistungsschalter. Es ist schon vorgeschlagen worden, in Leistungsschaltern, insbesondere für Wech selstrom, die Unterbrechungslichtbögen nach einem neuen Prinzip, dem sogenannten Ex pansionsprinzip, zu löschen, welches darin besteht, dass mit Hilfe von die Unter brechungsstellen umschliessenden, flüssig keitsgefüllten Expansionskammern, in wel chen der Unterbrechungslichtbogen aus der Schaltflüssigkeit Dampf entwickelt, in der Umgebung des Lichtbogens eine starke, über dem Stromnulldurchgang andauernde Druck entlastung erzeugt wird. Die Erfindung be trifft einen derartigen Expansionsschalter.
Die Erfindung besteht darin, dass die Expansionsöffnung der Expansionskammer eines derartigen Schalters in eine Kühlvor richtung mündet, welche derart ausgebildet ist, dass sie eine Expansion des Dampfes aus der Schaltkammer unter geringster Gegen druckbildung zulässt und ihn gleichzeitig kühlt. Diese Ausbildung des. Expansions- schalters hat den Vorzug, dass die Umgebung vor den heftig expandierenden heissen Schalt dämpfen und deren Zersetzungsprodukten ge schützt wird, wobei gleichzeitig infolge der augenblicklichen Kondensation der Dämpfe in der Kühlvorrichtung die für die Wirk samkeit der Löschung wesentliche Druck entlastung nicht nur nicht beeinträchtigt. sondern wesentlich unterstützt wird.
Die Kühlung der Dämpfe in der Kühl vorrichtung kann dadurch erfolgen, dass die Kühlvorrichtung, die zweckmässigerweise einen grossen Strömungsquerschnitt für den Dampf hat, mit einer Flüssigkeit gefüllt ist. Die Kühlung kann jedoch auch auf andere Weise, beispielsweise durch metallische Ober flächen oder durch einen sogenannten Muffler erfolgen. Der vom Ölschalterbau her bekannte lMuffler ist ein mit losem Schüttgut, zum Beispiel Tonkugeln, gefüll ter Behälter, der durchströmendem Dampf einen kleinen Widerstand, aber eine grosse kühlende Oberfläche bietet.
In Fig. 1 ist beispielsweise eine Expan sionskammer mit Muffler dargestellt. Auf die eigentliche Expansionskammer 10 mit dem Isolierdeckel 1l ist das Mufflergefäss 12 auf gebaut, das mit Tonkugeln 13 gefüllt ist. In der Verlängerung der Öffnung 14 im Deckel der Expansionskammer ist in dem Muffler ein siebförmig durchlochter Zylin der 15 eingebaut, durch den der bewegliche Schaltstift 16 hindurchgeht. 17 ist das feste Schaltstück, 1.8 ein Stützisolator.
Hat der bewegliche Schaltstift -die Öffnung 14 der Expansionskammer verlassen, so expandieren die durch den Lichtbogen gebildeten Dämpfe sehr rasch durch den Muffler hindurch. Infolge des verhältnismässig grossen Quer schnittes dieses Mufflers ist der Widerstand, welcher der Ausströmung des Gases geboten wird, verhältnismässig gering. Dafür wird jedoch durch die wirksame Kühlung der Dampf innerhalb des Mufflers rasch konden siert und gibt hierdurch den Raum frei für eine weitere kräftige Expansion.
In. dem in Fig. 2 dargestellten Aus führungsbeispiel erfolgt die Expansion durch einen mit Kühlflüssigkeit gefüllten Behälter 20 hindurch. Die Expansionskammer 21 ist auf dem Isolator 22 aufgestellt und die Ex pansionsöffnung 23 durch ein. isolierendes Rohr 24 mit dem Kühlflüssigkeitsbehälter 20 verbunden. In das Rohr ist der Hahn 25 eingebaut, bei dessen Öffnung die Expansion beginnt. Der Deckel 26 des Kühlgefässes 20 ist siebartig durchlocht.
Der bewegliche Kon takt 27 verlässt nach der Kontaktöffnung die Expansionskammer nicht, sondern ver schliesst dauernd die Öffnung im Deckel 28. Nach der Trennung der Kontakte wird durch Öffnen des Hahnes 25, das am besten selbst tätig .vom Schaltgestänge aus erfolgt, die Expansion eingeleitet. Die Dämpfe expan dieren nach Öffnen des Hahnes durch die Flüssigkeit im Behälter 20 hindurch, welche ihnen infolge des grossen Querschnittes einen geringen Widerstand bietet. Sie treten ge kühlt aus dem Gefäss aus. Als Schaltflüssigkeit für den Betrieb des Expansionsschalters ist hauptsächlich Was ser gedacht.
Wenn die Schalteranordnung so getroffen ist, dass der bewegliche Schaltstift nach voll zogener Abschaltung das Gefäss, welches den Schalter gegen den Aussenraum abschliesst, verlässt, dann muss dafür gesorgt werden, dass die Austrittsöffnung für das Schalt stück solange verschlossen bleibt, bis die Ex pansion im wesentlichen abgelaufen ist. Zu diesem Zweck kann das bewegliche Schalt stück des Schalters mit Verzögerungseinrich tungen ausgerüstet werden, die es nach der Abschaltung in der Austrittsöffnung ent sprechend lange verzögern.
Besonders zweck mässig ist es, die Kühl- und Abscheidevor- richtung durch einen Stutzen grossen -Quer schnittes seitlich an einen der Expansions kammer vorgeschalteten Dampfraum anzu schliessen. Hierdurch ist eine raumersparende Anordnung geschaffen.
In den Fig.3 und 4 sind weitere Bei spiele für derartige Ausführungen dar gestellt.
Fig. 3 zeigt eine Expansionskammer mit einem untern Flüssigkeitsraum 110 und einem obern Dampfraum 111. 112 ist ein Zwischendeckel aus Isoliermaterial mit einer zentralen Öffnung für den Schaltstift. 113 ist der obere Abschlussdeckel der Kammer, der ebenfalls aus Isoliermaterial besteht.
114 ist das feste Schaltstück, das am Boden der Expansionskammer befestigt ist. 115 ist -der bewegliche Schaltstift, 116 ist eine Dich tungsmanschette für den Schaltstift in der Öffnung des Deckels 113. 117 ist die Dämp- fungsvorricUtung, bestehend aus einem Zy linder, dessen untere Hälfte mit Flüssigkeit gefüllt ist und einem Dämpfungskolben 118, in dem ein Flüssigkeitskatarakt 119 vor gesehen ist. 120 ist die beispielsweise als Muffler ausgebildete Kühl- und Abscheide vorrichtung. Ihr zylindrisches Gefäss besitzt. einen durchlochten Deckel 121 und ist durch einen Stutzen 122 seitlich am Dampfraum <B>1.11</B> angesetzt.
Der Muffler sowohl, wie aucb der Stutzen 122 besitzen im Verhältnis zur Expansionskammer grossen Querschnitt. Der Muffler ist mit- Körpern gefüllt, die den durchströmenden Gasen und Dämpfen eine möglichst grosse Oberfläche bieten, beispiels weise mit Tonkugeln oder Raschigringen.
Die Vorrichtung wirkt in folgender Weise: Der nach dem Trennen der Schaltstücke in der Schaltflüssigkeit des Raumes<B>'110</B> brennende Lichtbogen entwickelt Dampf von hoher Spannung. Sobald der Schaltstift 115 die Öffnung im Zwischendeckel 112 verlässt, expandiert dieser Dampf durch den Dampf raum<B>111</B> in den Muffler 120. Der Muffler wirkt gleichzeitig als Kondensator und be günstigt die Expansion. Bei dieser Expan sion wird durch Kondensation von Dampf im Lichtbogenpfad in der Expansionskam mer der Lichtbogen beim ,Stromnulldurch- gang gelöscht..
Der Schaltstift ist sogleich nach Verlassen des Zwischendeckels 112 auf den Dämpfungszylinder 117 aufgetroffen und wird von diesem in seiner Aufwärts bewegung stark verzögert. Er befindet sich also noch längere Zeit in der obern Deckel platte 113, und damit gewinnt der gespannte Dampf in der Expansionskammer Zeit, sich durch den Muffler 120 hindurch völlig zu entspannen. Alle nicht kondensierten Dämpfe und zersetzten heissen Gase gelangen somit nicht unmittelbar ins Freie. Auch der Aus wurf von Schaltflüssigkeit aus der Expan sionskammer wird vollständig vermieden.
Verlässt schliesslich der Schaltstift bei seiner weiteren Aufwärtsbewegung auch die Öff nung in der obern Deckelplatte 113, so hat sich der Druck bereits vollkommen aus geglichen und die Flüssigkeit in der Schalt kammer beruhigt. Das Kondensat, welches sich im Muffler 120 gebildet hat, fliesst in die Expansionskammer wieder zurück.
In der Fig.4 ist eine Vorrichtung dar gestellt, die gleichzeitig als Schalldämpfer platte 12J5 und keilförmig gestellte, eben falls siebförmig durchlochte weitere Platten <B>126,</B> 1:2i7, 12i8, 1'20, .130, 1,31 eingebaut. Die in den Schalldämpfer einströmenden, noch gespannten Dämpfe und Gase verlieren durch den wiederholten Richtungs- und Quer schnittswechsel, den sie beim Hindurchgehen durch die gelochten Platten erfahren, durch wiederholte Expansion ihre Spannung, so dass sie ohne knallendes Geräusch aus der obern Deckelplatte 1,24 austreten.
Die Ein richtung wirkt infolge der grossen kühlenden Oberflächen, welche den Dämpfen und Ga sen geboten werden, gleichzeitig kondensie rend und kühlend.
Circuit breaker. It has already been proposed that in circuit breakers, especially for AC, the interruption arcs according to a new principle, the so-called expansion principle, to be deleted, which consists in that with the help of the interruption points enclosing, liquid-filled expansion chambers, in wel chen the Interrupting arc develops from the switching fluid vapor, in the vicinity of the arc a strong pressure relief that lasts above the zero passage is generated. The invention applies to such an expansion switch.
The invention consists in that the expansion opening of the expansion chamber of such a switch opens into a Kühlvor direction which is designed such that it allows an expansion of the steam from the switching chamber with the slightest counter pressure formation and cools it at the same time. This design of the. Expansion switch has the advantage that the environment is dampened from the violently expanding hot switching and their decomposition products are protected, while at the same time, due to the instantaneous condensation of the vapors in the cooling device, the pressure essential for the effectiveness of the extinguishing is not relieved just not affected. but is essentially supported.
The cooling of the vapors in the cooling device can take place in that the cooling device, which expediently has a large flow cross section for the vapor, is filled with a liquid. However, the cooling can also take place in other ways, for example by using metallic upper surfaces or by a so-called muffler. The lMuffler, known from oil switch construction, is a container filled with loose bulk material, for example clay balls, which offers a small resistance to steam flowing through it, but a large cooling surface.
In Fig. 1, for example, an expansion chamber is shown with a muffler. On the actual expansion chamber 10 with the insulating cover 1l, the Mufflergefäß 12 is built, which is filled with clay balls 13. In the extension of the opening 14 in the cover of the expansion chamber, a sieve-shaped perforated cylinder 15 is installed in the muffler, through which the movable switch pin 16 passes. 17 is the fixed contact, 1.8 is a post insulator.
If the movable switching pin has left the opening 14 of the expansion chamber, the vapors formed by the arc expand very quickly through the muffler. As a result of the relatively large cross-section of this muffler, the resistance that is offered to the outflow of the gas is relatively low. On the other hand, the effective cooling means that the steam inside the muffler quickly condenses and thus frees up space for further powerful expansion.
In. From the exemplary embodiment shown in FIG. 2, the expansion takes place through a container 20 filled with cooling liquid. The expansion chamber 21 is set up on the insulator 22 and the expansion opening 23 through a. insulating tube 24 connected to the coolant container 20. The valve 25 is built into the pipe and the expansion begins when it opens. The cover 26 of the cooling vessel 20 is perforated like a sieve.
The movable contact 27 does not leave the expansion chamber after the contact has opened, but permanently closes the opening in the cover 28. After the contacts have been separated, the expansion is initiated by opening the cock 25, which is best done by itself. The vapors expand after opening the tap through the liquid in the container 20, which offers them little resistance due to the large cross-section. They come out of the vessel cool. As a switching fluid for the operation of the expansion switch, what water is mainly intended.
If the switch arrangement is made in such a way that the movable switch pin leaves the vessel that closes the switch from the outside space after it has been fully switched off, then it must be ensured that the outlet opening for the switch piece remains closed until the expansion in the substantial has expired. For this purpose, the movable switching piece of the switch can be equipped with delay devices that delay it accordingly long after it has been switched off in the outlet opening.
It is particularly expedient to connect the cooling and separating device to a steam space upstream of the expansion chamber by means of a large cross-section. This creates a space-saving arrangement.
In Figures 3 and 4, further examples are provided for such designs.
3 shows an expansion chamber with a lower liquid space 110 and an upper vapor space 111. 112 is an intermediate cover made of insulating material with a central opening for the switching pin. 113 is the upper end cover of the chamber, which is also made of insulating material.
114 is the fixed contact that is attached to the bottom of the expansion chamber. 115 is the movable switch pin, 116 is a sealing sleeve for the switch pin in the opening of the cover 113. 117 is the damping device, consisting of a cylinder, the lower half of which is filled with liquid, and a damping piston 118 in which a Fluid cataract 119 is seen in front. 120 is the cooling and separation device, designed for example as a muffler. Your cylindrical vessel owns. a perforated cover 121 and is attached to the side of the steam space <B> 1.11 </B> by a connecting piece 122.
Both the muffler and the connecting piece 122 have a large cross-section in relation to the expansion chamber. The muffler is filled with bodies that offer the largest possible surface area for the gases and vapors flowing through, for example with clay balls or Raschig rings.
The device works in the following way: The arc burning in the switching fluid in the room <B> '110 </B> after the switching pieces have been separated develops high-voltage vapor. As soon as the switching pin 115 leaves the opening in the intermediate cover 112, this steam expands through the steam chamber 111 into the muffler 120. The muffler also acts as a condenser and promotes expansion. During this expansion, vapor condensation in the arc path in the expansion chamber causes the arc to be extinguished when the current passes through zero.
Immediately after leaving the intermediate cover 112, the switch pin hit the damping cylinder 117 and is greatly delayed by this in its upward movement. It is therefore still for a long time in the upper cover plate 113, and thus the steam in the expansion chamber gains time to relax completely through the muffler 120. All non-condensed vapors and decomposed hot gases are therefore not released directly into the open. The ejection of switching fluid from the expansion chamber is also completely avoided.
Finally, if the switching pin also leaves the opening in the upper cover plate 113 during its further upward movement, the pressure has already been completely equalized and the fluid in the switching chamber has calmed down. The condensate that has formed in the muffler 120 flows back into the expansion chamber.
4 shows a device which simultaneously acts as a muffler plate 12J5 and a wedge-shaped, also perforated sieve-shaped further plates <B> 126, </B> 1: 2i7, 12i8, 1'20, .130, 1 , 31 built in. The still tense vapors and gases flowing into the muffler lose their tension due to the repeated change of direction and cross-section that they experience when passing through the perforated plates, so that they can escape from the upper cover plate without a popping noise step out.
Due to the large cooling surfaces that are offered to the vapors and gases, the device has both a condensing and cooling effect.