CH197971A - Gasschalter. - Google Patents

Gasschalter.

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CH197971A
CH197971A CH197971DA CH197971A CH 197971 A CH197971 A CH 197971A CH 197971D A CH197971D A CH 197971DA CH 197971 A CH197971 A CH 197971A
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Frida Strauss
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Frida Strauss
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  Gasschalter.    Bei     elektrischen    Schaltern, bei denen die       Lichtbogenlöschung    durch Gase erfolgt, die  durch die     Lichtbogenwärme    aus den Wan  dungen des Schaltraumes erzeugt werden,  findet beim Abschalten grosser Ströme eine  starke Erwärmung der Löschgase statt. Da  ein freies Abströmen heisser und oft leitender  Gase unerwünscht ist, ist vorgeschlagen wor  den, die Gase durch Kühler zu leiten, wobei  sie ihre Wärmeenergie an die     Wandungen     der Kühler     abgeben.    Damit     kein    schädlicher  Gegendruck entsteht,- werden die Kühler in  der Regel derart ausgebildet, dass sie den  Gasen einen nur geringen Strömungswider  stand entgegensetzen.  



  Die Gase kommen infolge ihrer hohen  Geschwindigkeit nur während     einer    ausser  ordentlich kurzen Zeit mit den kühlenden       Wandungen    in Berührung. Um eine wirk  same     Kühlung    zu erreichen, müssen die  Wege, auf denen die Gase gekühlt werden,  sehr lang werden; die Kühler selbst also gross  und teuer. Ferner wird die     Wärmekapazität       der     Kühleinrichtungen    in einem nur geringen  Masse ausgenutzt, da die Wärme in der kur  zen     Kühlzeit    nicht ins     Innere    der Kühlkör  per eindringen kann.  



  Aus diesen Beobachtungen ergibt sich  die Aufgabe, die Gase möglichst lange in  Berührung mit den     Kühlkörpern    zu halten.  



  Die Erfindung löst diese Aufgabe für  Schalter, bei denen die Löschgase durch die       Lichtbogenwärme    aus den isolierenden Wan  dungen eines vorzugsweise röhrenförmigen  Schaltraumes erzeugt werden. Die     Erfindung     besteht darin, dass die Schaltgase     in        einen     Raum, den sogenannten     Ausblaseraum,    aus  strömen, der mit der Aussenluft durch so  kleine     Öffnungen    verbunden ist, dass die  Schaltgase nur allmählich und erst nach ihrer  Abkühlung auf     Temperaturen    von höchstens  300   C heraustreten können. Der Ausblase  räum wird also mit der Aussenluft über Gas  wege hohen Strömungswiderstandes verbun  den.

   Die Gase strömen in den     Ausblaseraum         und verlassen ihn wegen des hohen Strö  mungswiderstandes nur allmählich.  



  Da die Abkühlung eine gewisse Zeit er  fordert, tritt bei der Schaltung im Ausblase  raum ein Gegendruck auf. Der Ausblase  raum wird deshalb     zweckmässigerweise    druck  fest ausgebildet. Dieser Druckanstieg bedeu  tet einen Gegendruck, der das Nachströmen  der Gase zu hemmen sucht. Die Hemmung ist  selbstverständlich umso geringer, je grösser  der     Ausblaseraum    ist und je kleiner der  Raum ist, aus dem das Löschgas strömt. Eine  Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit.  unter den grösstmöglichen Wert, nämlich die  Schallgeschwindigkeit im betreffenden Gas,       tritt    jedoch nur auf, wenn das Verhältnis des  Druckes an der Schaltstelle zum Druck im       Ausblaseraum    unter das kritische Verhältnis  sinkt.

   Liegt das Druckverhältnis höher, so  erfolgt die Ausströmung mit einer Geschwin  digkeit, die der Schallgeschwindigkeit im be  treffenden Gas entspricht.  



  Der     Ausblaseraum    wird also zweckmässig  nur so gross bemessen, dass während der       Lichtbogenlöschung    das Druckverhältnis nicht  unter den kritischen Wert sinkt.  



  Bei der besonders zweckmässigen Ausfüh  rungsform, bei welcher eine Schaltröhre ver  wendet wird, die in den     Ausblaseraum    mün  det, und an der andern Seite durch     einen    den  feststehenden Kontakt aufnehmenden, dicht  verschlossenen Raum, den Kontaktraum, ab  geschlossen wird, ist es zweckmässig, das Vo  lumen des     Ausblaseraumes    10- bis 100mal so  gross zu machen, wie das Volumen des Kon  taktraumes. Hierdurch wird eine ausreichende  Absenkung des Gasdruckes erzielt.  



  Die Austrittsöffnungen, die aus dem Aus  blaseraum führen, können verschieden ausge  bildet sein. Es können einzelne runde, schlitz  artige oder anders geformte Öffnungen in  den     Wandungen    des     Ausblaseraumes    vorge  sehen werden. Die Öffnungen können durch  Gitter, Netze oder     dergl.    überdeckt werden.       Wesentlich    ist, dass diese Öffnungen einen so  grossen Strömungswiderstand besitzen, d. h.  so klein sind, dass die Schaltgase Zeit haben,  sich bis auf     Temperaturen    von höchstens    <B>300'</B> C abzukühlen, bevor sie den     Äusbla.se-          raum    verlassen.

   Ihr Gesamtquerschnitt wird  in der Regel kleiner als ein Hundertstel des  Strömungsquerschnittes des     Ausblaseraumes     gewählt. Es ist zweckmässig, ihren Gesamt  querschnitt gleich oder kleiner als den Strö  mungsquerschnitt der Schaltstelle auszu  führen.  



  Infolge der Kühlung der austretenden  Gase auf höchstens<B>-300'</B> und des allmäh  lichen     Austrittes        denselben    in die Aussenluft  wird     stets    erreicht, dass das Austreten ;der  Gase in die freie Luft ohne     wesentliches    Ge  räusch und ohne     jede        Lichterscheinung    er  folgt.

   Es kann ferner     zweckmässig    rein, die       Sehaltgase    durch isolierende Röhren zu den  geerdeten Teilen zu leiten.     Dies    ist     besonders          vorteilhaft        heim    Einbau derartiger Schalter  in     gekapselte        :Schaltanlagen.     



  Es ist     zweckmässig,    die Austrittsöffnun  gen durch Hauben oder     selbstschliessende     Klappen zu überdecken oder zu verschliessen,  damit insbesondere bei Freiluftanordnungen  keine Feuchtigkeit (vor allem     Regen)    in den       Ausblaseraum    hineingelangt. Die Klappen  können durch leichte     Federn    oder     dureh    eige  nes Gewicht     geschlossen        gehalten    und durch  den Druck im     Ausblaseraum    geöffnet wer  den.  



  Es ist     ferner        vorteilhaft.        Kühlvorriehtun-          gen    im     Ausblaseraum    so     anzuordnen"dass    sie  möglichst bald den Druck     des    Gases     durch     Abkühlung herabsetzen. Es ist also zweck  mässig, am Austritt aus dem Schaltraum  Kühlplatten mit grosser     Oberfläche    und ge  ringem     @Strömungswidewtand    anzuordnen.

    Hierdurch wird der     Gegendruck    auf ein  Minimum     herabgesetzt    und das Volumen des       Ausblaseraumes    durch Füllung mit     bereits     vorgekühltem Gas     besser    ausgenutzt. Die  weitere Abkühlung     erfolgt        vorteilhafterweise          unter    gleichzeitiger Verminderung der Bewe  gungsenergie des Gases.

   Sie erfolgt zum     Bei-          spiel    in günstiger Weise, indem das Gas  durch     mehrere    Räume     hindurchtreten    muss,  die miteinander nur durch verhältnismässig  enge Öffnungen verbunden     sind.         Es ist     stets    vorteilhaft, wenn dabei eine  wirkungsvolle     Vermischung    der     Schaltgase     mit der den     Ausblaseraum    füllenden Luft  erfolgt.

   Dies kann zum     Beispiel    dadurch er  reicht     werden,        dassGase    in mehreren nicht  zusammengehaltenen     Strahlen    niedriger Ge  schwindigkeit     in    die luftgefüllten Räume  eintreten, so     dass    sie die Luft durchdringen       und    nicht vor sich her .schieben. Dies     ist    be  sonders     wichtig    bei solchen Schaltern, bei  denen die aus den     8chaltraumwandungen    er  zeugten Gase     brennbar    sind.

   Bei diesen     iSchal-          tern    werden     vorteilhaft    organische Stoffe       verwendet    (besonders günstig     ist,    wie bereits  vorgeschlagen wurde, die     Verwendung    von       Aminoplasten    mit gleichfalls organischen       Füllstoffen    zur Erhöhung der     Festigkeit),     welche beim Zerfall Wasserstoff und unter  Umständen     Kohlenoxyd    abgeben.

   Der Aus  blaseraum wird     vorteilhafterweise    so bemes  sen,     .dass    er so grosse Mengen Sauerstoff ent  hält, dass die 'brennbaren Gase darin vollstän  dig verbrennen können. Kühlvorrichtungen  verhindern dann ebenso wie bei den ur  sprünglich heissen Gasen, dass diese     VeTbren-          nungsvorgänge    nach aussen in Erscheinung  treten. '  Besonders     günstig        ist    .die Anwendung der  Erfindung bei gekapselten Schaltanlagen, bei       schlagwettergefährdeten    Anlagen und bei  Freiluftanlagen. Sie ergibt die Möglichkeit;       besonders    einfache     Überstromschalter    zu  bauen.  



  Die Figuren zeigen einige beispielsweise       Ausführungsformen    .gemäss der Erfindung.  Die     Fig.    1- und 2 stellen einen Überstrom  sehalter dar, d. h. ein Gerät,     das    bei Auftre  ten eines     einstellbaren        Überstromes    selbst  tätig abschaltet.     Derartige    Schalter können  mit Vorteil an Stelle der     ;Sicherungen    in Zu  sammenarbeit mit     Trennleistungsschaltern     verwendet werden.  



       Fig.    1 zeigt einen     ganzen    Pol des     Über-          stromschalteTs,        Fig.    2 die Unterbrechungs  stelle in vergrössertem     Massstabe.    Es     stellen     dar: 1 den festen Kontakt;

   2 den beweglichen,  als     Schaltstift    ausgebildeten     Kontakt.    3 ist  ein     rohrförmiger    Körper aus     Isolierstoff,    des-    sen Wandungen unter dem Einfluss des  Lichtbogens Gase und Dämpfe abgeben. 4 ist       der    mit dem     !Schaltstück    '2 verbundene Füll  stift     aus        Isoliermaterial.    5 ist der     .Sch-altraum     und 6 -der     Ausblaseraum.    21 ist der Schleif  kontakt, 23 und 24 sind die     iStromanscMüsse.     



  Mit dem Schaltraum kann, wie darge  stellt, der     Überstromauslöser    7     verbunden     werden. Die dargestellte, besonders zweck  mässige Verbindung     wirkt    derart, dass die       Kontaktbacken    1 selbst -die     Ausechaltbewe-          gung,    die durch ,die Feder 8     erfolgt,    verhin  dern. Es dient dabei die Federkraft, mit der  sich     das    verdickte Ende 9 des     ;Schaltstüökes     2 gegen die Kontaktbacken 1 presst, zur Er  zeugung     des    Kontaktdruckes. Die Kontakt  backen sind an Achsen 10 schwenkbar ange  ordnet.

   Ihre     Schwenkung        wird.    jedoch im  Einschaltzustand durch den Ringanker 11  verhindert.  



  Die vom Hauptstrom durchflossene Aus  lösespule 12 befindet sich in einem 'Topf  magneten, dessen Kern als Aufnahmerohr 13  für den     Füllstift    4 dient. Das äussere Joch  14 dient als     Umhüllung,der    Spule und     gleieh-          zeitig    als     Abbrennring.     



  Bein     Auftreten        eines    Überstromes     wird     der Ankerring 11 angezogen, :der Ausschalt  mechanismus freigegeben. Es     entsteht    der       Liohtbo.gen    in der durch ,

  das     F'üllstÜck    4 ver  engten     iSchaltröhre    3     zwischen    dem     Abbrenn-          ring    14 und dem     Endstück    9     .des        Schalt-          stiftes.    Die Schaltgase strömen !dabei den  Lichtbogen     beblasend    und löschend     ,aus    dem       Schaltraum,    der durch den Ringspalt im     Zen-          trum    der Röhre 3 gebildet     wird;

      in .den Aus  blaseraum 6, zu welchem auch der     konische     Raum oberhalb der Röhre 3 und der die       Kühlvorrichtungen    15     enthaltende    Raum ge  hören. Die     Sehaltgasedurchstreichen    zuerst  die     Kühlvorrichtungen    15 geringen     iStrö-          mungswiderstandes,        z.    B.

       Metallplatten,    Zy  linder, Röhren oder     dergl.        D'ebei    verlieren sie  einen     grossen        Teil    ihrer Wärme     und    damit  ihres     Druckes.    Dann treten sie durch kleine  Öffnungen 16     und    17     nacheinander    in die       Entspannungsräume    18 und 19.     Durch    .die  engen     Öffnungen        strömen    sie in der Regel      mit Schallgeschwindigkeit.

   Die Menge der       durchströmenden        Gase    ist also lediglich durch  den Querschnitt     dieser    Öffnungen bestimmt.  In den     aufeina:nderfolgenden    Räumen er  folgt hierdurch eine stufenweise Absenkung  des Druckes, deren     Stufen    durch     Bemessung     der Volumina und der     Durchtrittsquerschnitte     in weiten Grenzen -geregelt werden kann.

         Gleichzeitig    verlieren die Gase ihre kinetische  Energie, so dass die durch die     Austrittsöff-          nungen    20 allmählich ins Freie gelangenden       Gase    Temperaturen von höchstens 300   C  besitzen und nur eine geringe Geschwindig  keit aufweisen.  



  Das Volumen des     Ausblaseraumes    ist so  gross bemessen, dass     während    der Lichtbogen  löschung     das        Verhältnis    der Drücke im  Schaltraum und im     Ausblaeeraum        nieht    un  ter den kritischen Wert     :

  sinkt.    Da die Licht  bogenlöschung in der Regel dann     erfolgt.     wenn der     Kontaktteil    9 und damit der eine       Lichtbogenfusspunkt    in den als Düse wirken  den konischen     obern    Teil der Röhre 3 ,ge  langt, wo infolge der     Q.uerschnittserweiterung     die höchste Strömungsgeschwindigkeit der  Schaltgase herrscht, so sind für die     Bemes-          sung,des        Ausblaseraumes    die     Drücke    in     die-          sein        Zeitpunkt    zugrunde zu legen,

   und zwar  einerseits der     Druck    vor dem     Austritt    der  Schaltgase in den     konischen    Teil und ander  seits der Druck     in    dem konischen Teil. Die       Ausströmungsgesahwindigkeit    vom Schalt  raum in den     Ausblaseraum        ist    an derjenigen  Stelle zu messen, wo der zylindrische Teil  der Röhre     @3    in den konischen     Teäl    übergeht.  



       Fig.    3 und 4 stellen einen     Sehalter    mit       feststehendem    Füllstück 4 und     Lufttrenn-          stelle    dar. Die     Trennstelle    ist als Gelenk  trennschalter ausgebildet, indem die Gelenke  25 und 26 gleichzeitig als     Drehschleifkon-          takte    dienen. Der konstruktive     Aufbau    ent  spricht dem     naeh        Fig.    1 und 2. Das Trenn  messer nimmt bei der Ausschaltung das rohr  förmige     Schaltstück    2 über den Stift 27 am  Bolzen 28 mit.

   Zu diesem Zweck     ist    die Ge  lenkanordnung 29, 30, 31 als     Geradführung     für den Bolzen 28     ausgebildet,    der     .durch     eine Klinke 32 mitgenommen wird. Die    Klinke 32 wird durch eine     nieht        dargestellte     Feder in Richtung des Anschlages 36 ge  drückt.  



  Gleichzeitig werden das Ende des Schalt  messers 30 und .das Ende 34 des     Stiftes    27  als Kontakt ausgebildet.     Vorteilhafterweise          besteht    hierzu ein Endstück aus zwei gegen  einander     federnden        Baeken.     



  In     Fig.    3 ist die     Einschaltstellung    dar  gestellt. Bei der Mitnahme wird die     R.ück-          stellfeder    33 gespannt. Beim Erreichen der       Ausseha.ltstellung    34' wird der Hebel 32       dureh    die     Anschläge    35 und 36 schlagartig       entklinkt.    Das Schaltstück 2 und die mit ihm       verbundenen    Teile 27 und 34 werden durch  die Feder 33 in die     Einschaltstellung    zurück  bewegt.

   Da der Strom vorher unterbrochen  worden ist, erfolgt jetzt ohne     Strom    die  Schaffung einer     Lufttrennstelle.    Die Aus  schaltstellung zeigt     Fig.    4.  



  In der     Einschaltstellung    .dient die Feder  27 zur Erzeugung des Druckes für .die Kon  takte 1 und 2.  



  Die Löschung des     Unterbrechungslicht-          bogens    erfolgt in der Weise, dass beim Ab  wärtsbewegen des     Rohrkontaktes    2 der Licht  bogen in den engen Ringraum zwischen den  gasabgebenden     Wandungen    der Schaltröhre 3  und des Füllstückes 4     .gezogen    und durch die  hierbei erzeugten Gase     beblasen    wird. Die  Schaltgase strömen nach     unten    in den Raum  6 und die Kühlvorrichtung 15, werden dann  umgelenkt und gelangen durch einen Raum  37 hohen Strömungswiderstandes zu den  Austrittsöffnungen 20, -die durch Klappen  38 gegen das Eindringen von Schmutz ab  gedeckt sind.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Schalter mit Lichtbogenlöschung durch strömende Gase, die durch die Lichtbogen wärme aus den isolierenden Wandungen des Schaltraumes erzeugt werden, dadurch ge kennzeichnet, da.ss die & haltgase in einen Raum (6) ausströmen, der mit der Aussenluft durch so kleine Öffnungen verbunden ist, dass die Schaltgase durch sie nur allmählich und erst nach ihrer Abkühlung auf Temperaturen von höchstens <B>300'</B> C austreten können.
    UNTERANSPRüCEE 1. Sahalter nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass dass Volumen des Ausblaseraumes (6) so gross bemessen ist, dass während .dem Irichtbogenlöschung das Verhältnis der Drücke Bim.Schalt- raum und im Ausblaseraum nicht unter den kritischen Wert sinkt. 2.
    Schalter nach Patentanspruch und Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltraum durch eine Schalt röhre (3) .gebildet wird, die an der einen Seite durch einen den feststehenden Kon takt (1, 14) aufnehmenden, verschlosse nen Raum, den Kontaktraum (5), abge schlossen ist, und auf der andern Seite in den Ausblaseraum (6) mündet. 3. Schalter nach Patentanspruch, -dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des Ausblaseraumes (6) 10- bis 100mal so gross ist wie das Volumen des Kontakt raumes (5). 4.
    Schalter nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, @dass der Ausblaseraum (6) mit Kühlvorrichtungen (1,5, 37) ver sehen ist. 5. Schalter nach Patentanspruch und Un- teransprucli 4, gekennzeichnet dadurch, dass in einem ersten Teil des Ausblase- raumes (6) die Kühlung vorwiegend durch E.ntlangstreichen des Gases au Kühlflächen (15) erfolgt. 6.
    Schalter nach Patentanspruch und. Un teransprüchen 4 und 5, dadurch gekenn zeichnet, dass in einem zweiten Teil des Ausblaseraumes (6) die Kühlung vor wiegend durch stufenweise Entspannung der Gase in mehreren Kammern (18, 19) erfolgt.
    7. Schalter, nach Patentanspruch, .dadurch gekennzeichnet, - dass der gesamte Aus- strömquerschnitt (20) weniger als des Querschnittes des Ausblaseraumes (6) beträgt. B.
    Schalter nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Austritt durch einzelne Öffnungen (20) erfolgt, die zu sammen einen' höheren Strömungswider stand aufweisen als,die (Schaltstelle ('2, 3, 4) bei derjenigen !Stellung der beweg lichen Elektrode (2), wo deren kontakt gebendes Ende gerade den Schaltraum verlässt.
    9. Schalter nach Patentansprueh,dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnun- gen (2-0) gegen das Eindringen von Schmutz und Wasser durch besondere Vorrichtungen (3,8, 39) geschützt sind.
CH197971D 1935-11-21 1936-11-14 Gasschalter. CH197971A (de)

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