Elektrischer Leistungssehalter. Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter nach dem Expansionsprinzip.
Das Expansionsprinzip für die Löschung von Wechselstromlichtbögen besteht darin, dass in einer den Lichtbogen umgebenden Dampfatmosphäre eine plötzliche starke Druckverminderung, also eine Expansion des Dampfes, erzeugt wird, welche über minde- siens einen Stromnulldurchgang andauert.
Die gute Löschwirkung dieser Druckvermin-, derung kann man sich etwa damit erklären, dass im Augenblick des Stro@mnull,durchgan- ges der Dampf in der Umgebung des Licht bogens durch die heftige Expansion so stark gekühlt wird, dass er sich an den im Licht bogenpfad befindlichen elektrischen La dungsträgern kondensiert, oder an sie . an lagert. Hierdurch wird die Masse dieser La dungsträger so stark vergrössert, dass diese sich unter dem Einfluss der wiederkehrenden Spannung nicht mehr bewegen können. Der Lichtbogen bleibt dann erloschen.
Es sind nun auf diesem Prinzip beru hende Schalter bekannt geworden, bei denen die Kontakttrennung in einer mit Schaltflüs sigkeit gefüllten Kammer erfolgt, welche zu nächst während des. Dampfbildungspro-zesses so lange geschlossen gehalten wird, bis sich Dampf von hoher Spannung gebildet hat und die dann plötzlich gegen den umgebenden Raum, in dem ein niedrigerer Druck herrscht, geöffnet wird, wobei der Lichtbogen durch die heftige Expansion gelöscht wird.
Es ist schon vorgeschlagen worden, in der Schalt kammer von der Schaltstiftöffnung unab hängige Ausströmstellen für den Dampf vor zusehen, um auf diese Weise die die Expan sion steuernden Ausströmorgane nur ihrer Funktion gemäss und ohne Rücksichtnahme auf andere Funktionen bemessen; zu können.
Die Erfindung bezieht sich auf einer Schalter mit einer derartigen mit von der Schaltstiftöffnung unabhängigen Ausströ- mungsstellen ausgerüsteten Dampfkammer. Sie besteht darin, dass die Dampfkammer aua gegeneinander beweglichen Teilen aufgebaut ist, die von einer Verschlusskraft, zum Bei spiel Federkraft, zusammengedrückt und durch den Überdruck des Dampfes gelüftet werden, wobei sie unmittelbar zwischen sich die Ausströmöffnungen freilegen.
Mit dieser Ausbildung der Dampfkam mer lässt sich eine besonders gute Steuerung der Expansion erreichen, und zwar derart, dass diese sowohl ihrem Grade nach, wie auch ihrem zeitlichen Verlauf nach einen für die Löschung des Lichtbogens günstigen Ver lauf nimmt.
Es ist zweckmässig, wenn der Mantel der Dampfkammer aus gegeneinander in der Achsrichtung verschiebbaren Teilen besteht, die durch Federkraft zusammengehalten wer den und durch den Dampfdruck gelüftet werden..
Da die Expansion während des Strom nulldureUganges für die Löschung wirksam wird, und das Ansprechen der Verschlussteile im allgemeinen nicht gerade mit einem Stromnulldurchgang zusammenfällt, werden zweckmässigerweise die gegeneinander be weglichen Teile der Dampfkammer so aus gebildet, @dass die Kammer nach ihrem An sprechen auf einen bestimmten Dampfüber druck geöffnet bleibt, bis der Dampfdruck auf einen Bruchteil des Ansprechbetrages gesunken ist. Man kann beispielsweise die die Öffnungen steuernden Teile derart aus bilden, dass die.
Angriffsflächen, welche diese Teile dem Innendruck darbieten, unmittelbar nach Erreichung des Ansprechdruckes durch die dann einsetzende Anfangsbewegung die ser Teile wesentlich vergrössert werden. Die den Expansionsvorgang steuernde Wirkung des Innendruckes wird auf diese Weise im Augenblick, wo die Expansion :einsetzt, ver vielfacht. Infolge der Geschwindigkeit, mit welcher sich der Druck in der Kammer fort pflanzt, ist diese Wirkung eine augenblick liche und der vergrösserte Expansionsquer schnitt kommt daher für die Löschung voll zur Geltung.
Es ist zweckmässig, die .die Expansionsöffnung steuernden Teile dem In nendruck zugängliche Spalten öffnen zu las sen, da zur Öffnung eines Spaltes eine sehr kleine Zeit erforderlich ist und trotzdem bei entsprechend grossen Grenzflächen grosse An griffsflächen für den Druck entstehen.
Es ist zweckmässig, wenn mehrere in axialer Richtung verteilte Dampfausströ- mungsstellen im Mantel der Dampfkammer vorgesehen sind. Durch diese Ausbildung kann in kurzer Zeit ein grosser Expansions querschnitt gebildet werden und ausserdem kann die Expansion aus verschiedenen Tei len der Kammer gleichzeitig einsetzen, wo durch der Ausströmwiderstand verkleinert und der Grad der Druckverminderung be trächtlich gesteigert wird. Man kann ferner die Kammer durch parallele Isolierplatten unterteilen, welche enge Öffnungen für den Schaltstift haben und der Austrittsöffnung des Schaltstiftes aus der Kammer vorgelagert sind.
Zwischen die Isolierplatten können ringförmige Elemente eingeschaltet werden, so dass die Dampfkammer aus Einzelkam mern aufgebaut ist, deren jede ihre eigenen Ausströmstellen hat, welche sich durch Ab heben der Isolierplatten vom Ringelement bilden.
Die Zeichnung stellt Ausführungsbei- spiele d:es Erfindungsge:genstand:es dar.
In Abb. 1 besteht die Expansionskam mer, das heisst die Dampfkammer, aus dem Metallgefäss 10, das .einen dicken Flansch 11 hat und aus einem Isolierdeckel 14. Der Isolierdeckel wird durch die Spannbalzen 12. 13 mit dem Gefäss 10 verbunden. Die Spann bolzen stützen sich mittelst Teller 15, 16 gegen Federn 17, 18, die sich ihrerseits gegen den Flansch 11 abstützen und können in Bohrungen dieses Flansehies gleiten.
Der Deckel 14 ist mit einer Dichtungsleiste 19 ausgerüstet. 20 ist ein Stützisolator, auf dem die Expansionskammer befestigt ist. 21 ist das feststehende Schaltstück, 22 der Schaltstift, der durch eine entsprechende Öffnung im Deckel 14 hindurchgeht. 23 ist der Spiegel der Schaltflüssigkeit in der Ex pansionskammner.
Diese Expansionskammer wirkt folgen dermassen: Der nach der Kontaktöffnung unter der Schaltflüssigkeit gezogene Unterbrechungs lichtbogen. verdampft Flüssigkeit, welche je nach der Leistung des Unterbrechungslicht bogens in kürzerer oder längerer Zeit die Expansionsspannung erreicht, das. heisst einen solchen Überdruck, der hinreicht, um bei dem gegebenen Aussendruck die für die Löschung erforderliche plötzliche Druckabsenkung zu erzeugen. Der Raum, in den der Dampf ex- pandiert, kann etwa ein Kondensationsgefäss' sein, in welchem etwa normaler Atmosphä rendruck herrscht.
Die Federn 17, 18 sind nun so eingestellt, dass, sobald dieser Expan sionsdruck erreicht ist, der Deckel 14 vom Rand der Expansionskammer 10 abgehoben wird, so dass der in der Kammer befindliche Flüssigkeitsdampf durch den freigegebenen Ringquerschnitt unter dem herrschenden Druckgefälle mit grosser Geschwindigkeit ausströmt, so dass sich beim Stromnulldurch- gang der durch die Expansion gekühlte, da her übersättigte Dampf an den im Licht bogenpfad befindlichen elektrischen La dungsträgern kondensiert und dadurch die Löschung des Lichtbogens bewirkt.
Für die Geschwindigkeit der Druckverminderung bei der Expansion ist auch die Geschwindigkeit massgebend, mit welcher der Expansionsquer schnitt geöffnet wird. Um eine möglichst plötzliche Öffnung zu erreichen, sind die zu sätzlichen Druckflächen zwischen Flansch 11 und dem überstehenden Teil des Deckels 14, und um eine Vorausströmung vor der Errei chung des Expansionsdruckes zu vermeiden, ist die Dichtungsleiste 19 am Deckel vor- ,(-)"(,Sehen. Die Dichtungsleiste verhindert das Ausströmen des Dampfes durch die immer vorhandenen LTndichtigkeiten und damit ein vorzeitiges Abheben,
welches durch die Un- diehtigkeitsverluste bewirkt werden könnte. Die Expansion setzt daher in vollem Masse in dem Augenblick ein, wenn beim Abheben des Deckels die untere Kante der Dichtungs leiste die Oberkante des Flansches. 11 er reicht. In diesem Augenblick ist nun ein ringförmiger Spalt zwischen Flansch 11 und Deckel 14 geöffnet, der sofort von dem ge spannten Dampf gefüllt wird.
Die Dampf spannung wirkt von diesem Augenblick an auf eine um diese Ringfläche vergrösserte An griffsfläche, so dass der Deckel 14 mit ver vielfachter Kraft in die Höhe getrieben wird und rasch einen verhältnismässig grossen Ringquerschnitt für die Expansion freigibt. Gleichzeitig wird durch diese Vergrösserung der Angriffsfläche für den gespannten Dampf verhindert, dass sich der Deckel unter der Wirkung der Federn 17, 18 nach einer geringen Absenkung des Druckes wieder schliesst.
Erst wenn der Dampfdruck auf einen Bruchteil des Betrages gefallen, ist, den er bei der Öffnung des Expansionsquerschnit tes hatte, reicht die Federkraft aus, den Dek- kel wieder auf die Expansionskammer 10 aufzusetzen.
Gemäss Abb. 2 weist die aus Isoliermate rial bestehende Dampfkammer 2.6 (Expan- sionskammer) einen mittelst der Stifte 27, 28 an ihr befestigten Metallring 29 auf. Dieser Metallring ist am Boden des Kondensations gefässes 25, der auch den Boden der Dampf kammer bildet, durch die Schrauben 30, 31 befestigt. In dem Ringflansch sind für die Schraubenbolzen solche Öffnungen vorge sehen, dass der Ring 29 mitsamt der Lösch kammer auf den ,Schraubenbolzen nach oben gleiten kann.
Federn 32, 33 die sich gegen die Schraubenköpfe und dem Ringflansch abstützen, drücken die Löschkammer in der Ruhelage nach unten gegen die Sitzfläche am Boden. 34 ist das feststehende Schalt stück, 3'5 ist der bewegliche Schaltstift, 36 ist der Spiegel der Schaltflüssigkeit, welche innerhalb und ausserhalb der Expansions kammer im Kondensationsgefäss 25 gleich hoch steht, da die beiden Gefässe durch eine kleine (Öffnung 37 miteinander kommunizie ren.
Die Öffnung 37 ist so klein, dass der Druckverlust, der durch das Ausströmen aus ihr bei der Dampfbildung stattfindet, keine Rolle spielt. 38 ist eine Dichtungsleiste, die der Dichtungsleiste 19 im vorhergehenden Ausführungsbeispiel entspricht. Diese Ex pansionskammer wirkt ähnlich der im vori gen Ausführungsbeispiel geschilderten, mit dem Unterschied, dass' der Dampf aus der Kammer nicht unmittelbar in den Gasraum des umgebenden Kondensationsgefässes 25 expandiert, sondern durch die Schaltflüssig keit hindurch, die den untern Teil von 2,5 füllt.
Die Expansion wird durch die inten sive Kühlung, unter Kondensation des aus strömenden Dampfes in der umgebenden Flüssigkeit wirksam unterstützt.
Die Expansionskammer nach Abb. 3 be steht aus einem Isoliergefäss, dessen Zylin derwandung teilweise aus Ringen zusammen gesetzt ist, welche sich in Richtung der Zy linderachse gegeneinander bewegen können. Das Zylindergefäss ist mit dem an einem Iso lator 40 befestigten Isolierboden 41 verbun den und besteht aus dem kurzen Isolierzylin- der 42 der mit dem Boden 41 und dem Iso- lierring 43 fest verbunden ist und den lose aufeinandergeschichteten Isolierringen 44 bis 48 mit den dazwischenliegenden scheibenarti gen,
parallelen Isolierplatten 49, die die Dampfkammer in Einzelkammern untertei len. 50 ist der Deckel der Kammer, der eben falls aus Isoliermaterial besteht und die Öff nung 51 für den Schaltstift 52 hat. Der Deckel 50 ist durch die in ihm verankerten Spannbolzen 53, 54 mit dem Boden 41 ver bunden. Die Spannbolzen können im Boden 41 gleiten und sind mit Isolierhülsen 55, 56 umgeben und halten zwischen sich die Ringe 44 bis 48 und die Platten 49 fest.
Gegen die Teller 57, 58 der Bolzen 53, 54 stützen sich die Federn 59, 60, welche die Bolzen nach unten ziehen und dadurch die Expansions- kammerringe, die Platten und den Deckel zusammenpressen. 61 ist das feststehende Schaltstück. 62 ist der Boden des die Expan sionskammer umgebenden Flüssigkeitsbehäl ters (Kondensationsgefäss), der durch die Öffnung 51 für den Schaltstift mit der Schaltkammer kommuniziert, 68 ist der Spie gel der Schaltflüssigkeit.
Diese Expansionskammer wirkt. folgen dermassen: Nach der Kontaktöffnung kann sich in der vollständig gefüllten Expansionskammer unterhalb des kritischen Druckes nur dann Dampf entwickeln, wenn Flüssigkeit durch die Undichtigkeiten der Kammer nach aussen gedrängt wird. Der Dampfdruck richtet sich daher einerseits nach dem Strömungswider stand der Undichtigkeiten (hauptsächlich der Schaltstiftöffnung) und er wird anderseits den Expansionsdruck je nach der Leistung des Lichtbogens, wodurch die sekundlich er zeugte Dampfmenge bedingt ist, früher oder später erreichen. Der nach der Kontaktöff nung entstehende Dampfdruck wirkt zu nächst nur auf den kleinen Innendurchmes ser "d" der Kammer.
Bei grosser Schalt leistung wird die Dampfspannung schon nach einem kurzen Weg des Schaltstiftes die Ex pansionsspannung erreichen, beispielsweise dann, wenn die Schaltstiftspitze die unterste Platte 49 erreicht hat. Der Schaltdampf füllt also nur den untersten Teil der Kammer. Die Federn 59, 60 sind so bemessen, dass die vom Expansionsdruck auf die Kreisfläche vom Durchmesser "d" ausgeübte Kraft ihre Ge genkraft überwindet; mithin wird die un terste Platte 49 nach oben bewegt. Der Ring 44 lockert sich, indem die Bolzen im Boden 41 gleiten und die Federn 59, 60 zusammen drücken. Da der im untern Teil der Kam mer befindliche Dampf zunächst die Ring spalten, die sich zu beiden Seiten des.
Ringes 44 bilden, füllen wird und die entstehenden Ringspalten durch die dem grösseren Durch messer "D" entsprechend vergrösserte Kraft erweitert werden, bleiben die obern Ringe 45 bis 48 aufeinandergepresst und der Expan- sionsiquerschnitt öffnet sich also im wesent lichen nur im untern Teil der Kammer in Form von zwei Ringspalten. Aus diesen ex pandiert der Dampf sehr rasch durch die vorgelagerte Plüssigkeit hindurch in den um gebenden Raum.
Auch hier wird also durch die zusätzliche Spaltfläche die auf die Ver grösserung des Expansionsquerschnittes hin wirkende Kraft, welche die nebeneinander liegenden ringförmigen .Scheiben voneinander zu entfernen sucht, im Sinne .einer raschen Expansion vergrössert.
Bei Unterbrechung kleiner Leistungen wird der Schaltstiftweg länger sein müssen, um die sekundlich erzeugte Dampfmenge durch die grössere Lichtbogenlänge in dem Masse zu steigern, wie es für die Erreichung des Expansionsdruckes erforderlich ist. In folge des grösseren Schaltstiftweges werden :ich auch die mittleren und obern Teile der Kammer mit Dampf füllen.
In diesem Falle wird bei Erreichung des Expansionsdruckes der Dampf aus allen Teilen der Kammer in die Spalten, die sich zwischen den Ringen 44 bis 48 und den Platten 49 bilden, eindrin gen, die Spalten werden mehr oder weniger gleichmässig geöffnet und die Expansion er folgt somit durch viele Ringquerschnitte aus allen Teilen der Kammer. Da hierdurch ein besonders grosser Gesamtquerschnitt für die Expansion freigegeben und ausserdem der Dampf unter Überwindung kleinster Wider stände ausströmen kann, ist die Druckabsen kung besonders kräftig. Die Platten 49 kön nen auch so ausgeführt werden, dass ihr In nendurchmesser gleich demjenigen der Ringe 44 bis 48 ist.
Sie sind in dem gezeichneten Ausführungsbeispiel jedoch bis unmittelbar an den Schaltstift herangeführt, das heisst die Öffnungen für den Schaltstift sind so eng, dass der Aus:strömungswiderstand für die dem .Schaltstift nachfolgende Flüssigkeit sehr stark vergrössert wird, und dass, wenn sich der Schaltstift in den Öffnungen befin det, eine gute Dichtung der einzelnen Abtei lungen der Kammer erzielt wird.
Bei allen. Beispielen ist vorausgesetzt, dass der Expansionsvorgang bei jeder abzuschal tenden Leistung bereits vollendet ist, bevor der Schaltstift die Öffnung in der Expan sionskammer verlässt. Als Schaltflüssigkeit kommen alle Flüs sigkeiten in Frage, die unter der Einwirkung des Lichtbogens kondensationsfähigen Dampf bilden, also Wasser, Öl oder dergleichen..
Electrical circuit breaker. The invention relates to an electrical switch based on the expansion principle.
The expansion principle for the quenching of alternating current arcs is that in a steam atmosphere surrounding the arc a sudden strong pressure reduction, i.e. an expansion of the steam, is generated, which lasts for at least one current zero passage.
The good extinguishing effect of this pressure reduction can be explained by the fact that at the moment of the current zero, the vapor in the vicinity of the arc is cooled so much by the violent expansion that it adheres to the light electrical charge carriers located in the arc path, or condensed on them. on camps. This increases the mass of these charge carriers so much that they can no longer move under the influence of the recurring voltage. The arc then remains extinguished.
Switches based on this principle have now become known in which the contact separation takes place in a chamber filled with switching fluid, which is initially kept closed during the vapor formation process until vapor of high voltage has formed and the is then suddenly opened against the surrounding space, in which there is a lower pressure, the arc being extinguished by the violent expansion.
It has already been proposed, in the switching chamber of the switching pin opening inde pendent outflow points for the steam to see in this way the expan sion controlling outflow organs measured only according to their function and without regard to other functions; to be able to.
The invention relates to a switch having such a steam chamber equipped with outflow points independent of the switch pin opening. It consists in that the steam chamber is built up of mutually movable parts which are pressed together by a closing force, for example spring force, and ventilated by the excess pressure of the steam, exposing the outflow openings directly between them.
With this design of the steam chamber, particularly good control of the expansion can be achieved, namely in such a way that it takes a course that is favorable for extinguishing the arc, both in terms of its degree and its temporal course.
It is useful if the jacket of the steam chamber consists of parts that can be moved against each other in the axial direction, held together by spring force and vented by the steam pressure ..
Since the expansion is effective during the current nulldureUganges for the extinguishing, and the response of the closure parts generally does not exactly coincide with a current zero passage, the mutually movable parts of the steam chamber are expediently formed so that the chamber speak to one after their response certain excess steam pressure remains open until the steam pressure has dropped to a fraction of the response value. You can for example form the parts controlling the openings in such a way that the.
Attack surfaces, which these parts offer the internal pressure, immediately after reaching the response pressure by the then onset of initial movement these parts are significantly enlarged. The effect of the internal pressure which controls the expansion process is multiplied in this way at the moment when the expansion: begins. As a result of the speed with which the pressure propagates in the chamber, this effect is instantaneous and the enlarged expansion cross section is therefore fully effective for the extinguishing.
It is expedient to let the parts controlling the expansion opening open to the internal pressure gaps, since a very short time is required to open a gap and nevertheless large areas of contact for the pressure arise with correspondingly large interfaces.
It is advisable if several steam outflow points distributed in the axial direction are provided in the jacket of the steam chamber. Through this design, a large expansion cross-section can be formed in a short time and also the expansion from different Tei sources of the chamber can begin simultaneously, where the outflow resistance is reduced and the degree of pressure reduction is increased considerably. The chamber can also be subdivided by parallel insulating plates, which have narrow openings for the switching pin and are located in front of the outlet opening of the switching pin from the chamber.
Ring-shaped elements can be inserted between the insulating plates, so that the steam chamber is made up of individual chambers, each of which has its own discharge points, which are formed by lifting the insulating plates from the ring element.
The drawing shows exemplary embodiments of the subject matter of the invention.
In Fig. 1, the expansion chamber, i.e. the steam chamber, consists of the metal vessel 10, which has a thick flange 11, and an insulating cover 14. The insulating cover is connected to the vessel 10 by the clamping beams 12, 13. The clamping bolts are supported by means of plates 15, 16 against springs 17, 18, which in turn are supported against the flange 11 and can slide into the bores of this flange.
The cover 14 is equipped with a sealing strip 19. 20 is a post insulator on which the expansion chamber is attached. 21 is the fixed contact piece, 22 the switch pin, which passes through a corresponding opening in the cover 14. 23 is the level of the switching fluid in the expansion chamber.
This expansion chamber acts as follows: The interruption arc drawn under the switching fluid after the contact has opened. vaporizes liquid which, depending on the power of the interruption arc, reaches the expansion voltage in a shorter or longer time, that is, an overpressure that is sufficient to generate the sudden pressure drop required for extinguishing at the given external pressure. The space into which the steam expands can be a condensation vessel, for example, in which normal atmospheric pressure prevails.
The springs 17, 18 are now set so that as soon as this expansion pressure is reached, the cover 14 is lifted from the edge of the expansion chamber 10, so that the liquid vapor in the chamber flows out through the released ring cross-section under the prevailing pressure gradient at high speed so that when the current passes through zero, the vapor, which has been cooled by the expansion and is therefore oversaturated, condenses on the electrical charge carriers in the arc path and thus causes the arc to be extinguished.
The speed at which the expansion cross section is opened is also decisive for the speed of pressure reduction during expansion. In order to achieve an opening that is as sudden as possible, the additional pressure surfaces between the flange 11 and the protruding part of the cover 14, and to avoid a pre-flow before the expansion pressure is reached, the sealing strip 19 on the cover is in front, (-) " (, See. The sealing strip prevents the steam from escaping through the always existing sealing and thus premature lifting,
which could be caused by the loss of integrity. The expansion therefore begins to the full at the moment when the lower edge of the seal bar the upper edge of the flange when the cover is lifted off. 11 he is enough. At this moment, an annular gap between the flange 11 and cover 14 is now open, which is immediately filled by the ge tensioned steam.
From this moment on, the steam tension acts on a grip surface enlarged by this ring surface, so that the cover 14 is driven upwards with a multiplied force and quickly releases a relatively large ring cross-section for expansion. At the same time, this enlargement of the contact surface for the tensioned steam prevents the cover from closing again under the action of the springs 17, 18 after a slight decrease in pressure.
Only when the vapor pressure has fallen to a fraction of the amount that it had when the expansion cross section was opened is the spring force sufficient to place the cover back on the expansion chamber 10.
According to FIG. 2, the steam chamber 2.6 (expansion chamber) made of insulating material has a metal ring 29 fastened to it by means of the pins 27, 28. This metal ring is attached to the bottom of the condensation vessel 25, which also forms the bottom of the steam chamber, by the screws 30, 31. In the annular flange such openings are provided for the screw bolts that the ring 29 together with the extinguishing chamber on the screw bolt can slide upwards.
Springs 32, 33, which are supported against the screw heads and the annular flange, press the arcing chamber downwards against the seat on the floor in the rest position. 34 is the fixed switching piece, 3'5 is the movable switching pin, 36 is the level of the switching liquid, which is at the same level inside and outside the expansion chamber in the condensation vessel 25, since the two vessels communicate with one another through a small opening 37.
The opening 37 is so small that the pressure loss which occurs as a result of the outflow from it during the formation of steam is of no importance. 38 is a sealing strip which corresponds to the sealing strip 19 in the previous embodiment. This expansion chamber acts similar to that described in the previous embodiment, with the difference that 'the vapor from the chamber does not expand directly into the gas space of the surrounding condensation vessel 25, but through the switching fluid that fills the lower part of 2.5 .
The expansion is effectively supported by the intensive cooling, with condensation of the flowing vapor in the surrounding liquid.
The expansion chamber according to Fig. 3 be available from an insulating vessel, the Zylin derwandung is partially composed of rings, which can move in the direction of the cylinder axis against each other. The cylinder vessel is connected to the insulating base 41 attached to an insulator 40 and consists of the short insulating cylinder 42, which is firmly connected to the base 41 and the insulating ring 43, and the loosely stacked insulating rings 44 to 48 with the disk type in between gene,
parallel insulating plates 49, which sub-divide the steam chamber into individual chambers. 50 is the lid of the chamber, which is also made of insulating material and the opening 51 for the switch pin 52 has. The cover 50 is connected to the bottom 41 by the clamping bolts 53, 54 anchored in it. The clamping bolts can slide in the base 41 and are surrounded by insulating sleeves 55, 56 and hold the rings 44 to 48 and the plates 49 between them.
The springs 59, 60 are supported against the plates 57, 58 of the bolts 53, 54 and pull the bolts downwards and thereby press the expansion chamber rings, the plates and the cover together. 61 is the fixed contact. 62 is the bottom of the expansion chamber surrounding the liquid container (condensation vessel), which communicates through the opening 51 for the switching pin with the switching chamber, 68 is the mirror of the switching fluid.
This expansion chamber works. follow as follows: After the contact has opened, vapor can only develop below the critical pressure in the completely filled expansion chamber if liquid is forced outwards through the leaks in the chamber. The vapor pressure is therefore based on the one hand on the flow resistance of the leaks (mainly the switch pin opening) and on the other hand it will reach the expansion pressure sooner or later depending on the power of the arc, which determines the amount of vapor generated every second. The vapor pressure that arises after the contact has opened initially only acts on the small inner diameter "d" of the chamber.
When the switching power is high, the vapor voltage will already reach the expansion voltage after a short distance of the switching pin, for example when the switching pin tip has reached the lowest plate 49. The switching steam therefore only fills the lowest part of the chamber. The springs 59, 60 are dimensioned so that the force exerted by the expansion pressure on the circular area of diameter "d" overcomes their counterforce; consequently the bottom plate 49 is moved upwards. The ring 44 loosens in that the bolts slide in the base 41 and compress the springs 59, 60 together. Since the steam located in the lower part of the chamber first split the ring that is on both sides of the.
Ring 44 will form, fill and the resulting annular gaps are expanded by the force increased corresponding to the larger diameter "D", the upper rings 45 to 48 remain pressed together and the expansion cross-section opens essentially only in the lower part of the chamber in the form of two annular gaps. From these, the steam expands very quickly through the upstream liquid into the surrounding space.
Here, too, the force acting on the enlargement of the expansion cross-section, which tries to remove the adjacent annular disks from one another, is increased in the sense of a rapid expansion due to the additional gap area.
If low power is interrupted, the switching pin path will have to be longer in order to increase the amount of vapor generated per second by the greater arc length to the extent necessary to achieve the expansion pressure. As a result of the greater travel of the switch pin: I will also fill the middle and upper parts of the chamber with steam.
In this case, when the expansion pressure is reached, the steam from all parts of the chamber into the gaps that form between the rings 44 to 48 and the plates 49 penetrate, the gaps are opened more or less evenly and the expansion thus follows through many ring cross-sections from all parts of the chamber. Since this frees up a particularly large overall cross-section for expansion and also allows the steam to flow out by overcoming the slightest resistance, the pressure drop is particularly strong. The plates 49 can also be designed so that their inner diameter is the same as that of the rings 44 to 48.
In the illustrated embodiment, however, they are brought right up to the switch pin, i.e. the openings for the switch pin are so narrow that the flow resistance for the liquid following the switch pin is greatly increased, and that when the switch pin is in the openings are located, a good seal of the individual compartments of the chamber is achieved.
At all. Examples assume that the expansion process has already been completed for each power to be switched off before the switch pin leaves the opening in the expansion chamber. All liquids that form condensable vapor under the action of the arc, i.e. water, oil or the like, can be used as switching fluid