DE561610C

DE561610C - Electric fluid switch for alternating current

Info

Publication number: DE561610C
Application number: DE1930561610D
Authority: DE
Original assignee: THEODOR RADTKE DIPL ING
Current assignee: THEODOR RADTKE DIPL ING
Priority date: 1930-07-17
Filing date: 1930-07-17
Publication date: 1932-10-15

Description

Es ist bekannt, Schaltlichtbögen durch Flüssigkeits- oder Gasströme zu löschen. Auch ist es bekannt, einem Gasstrom Flüssigkeit zuzusetzen, um seine Löschwirkung zu erhöhen. Ebenso wird bei Löschkammerschaltern ein Flüssigkeitsstrom der Unterbrechungsstelle unter Druck zugeführt. Auch bei sogenannten Expansionsschaltern, bei denen ein ausgesprochener Gas- oder Flüssigkeitsstrom an der Unterbrechungsstelle nicht vorhanden ist, schreibt man den im Dampf enthaltenen Flüssigkeitsteilchen eine ausschlaggebende Löschwirkuhg zu. Bei allen Schaltern, die mit Flüssigkeit oder Gasstrom zum Löschen des Lichtbogens arbeiten, besteht nun die Gefahr, daß bei niedrigem Abschaltstrom und induktiver Belastung infolge zu starker Löschwirkung Überspannungen auftreten, während umgekehrt Stehfeuer zu befürchten ist, wenn bei starken Abschaltströmen der Gas- oder Flüssigkeitsstrahl nicht stark genug wirkt. Wenn hier von Gas gesprochen wird, so ist 'damit ein gasförmiger Zustand gemeint, und es kann sich dabei um ein beliebiges Gas, aber auch um Luft oder Dämpfe handeln.It is known to extinguish switching arcs by flowing liquid or gas. It is also known to add liquid to a gas flow in order to increase its extinguishing effect raise. Likewise, in the case of extinguishing chamber switches, a flow of liquid is the point of interruption fed under pressure. Even with so-called expansion switches, where there is a pronounced flow of gas or liquid is not present at the point of interruption, it is written in the steam liquid particles contained a decisive extinguishing effect. At all Switches that work with a liquid or gas stream to extinguish the arc exists now the risk that with low cut-off current and inductive load as a result Too strong extinguishing effect overvoltages occur, while conversely standing fire too there is a risk of the gas or liquid jet in the event of strong cut-off currents does not act strong enough. When we speak of gas here, it is a gaseous one State meant, and it can be any gas, but also air or Trade fumes.

Die Erfindung geht von der Erfahrung aus, daß komprimierte gasförmige Teile, die sich in einer Flüssigkeit befinden, bei eintretender Druckverminderung eine heftige Flüssigkeitsbewegung hervorrufen oder an der Oberfläche Flüssigkeitsteilchen mitreißen bzw. eine stark zerstäubende Wirkung ausüben. Man denke z. B. an das Überkochen von Kesseln oder an Luftblasen, die in einer Wasserleitung enthalten sind und beim öffnen des Wasserhahnes heftige Spritzwirkung hervorrufen. Es ist auch allgemein bekannt, Flüssigkeit mit Hilfe von Druckluft zu zerstäuben. Nach der Erfindung wird nun bei elektrischen Flüssigkeitsschaltern, deren Abschaltlicht-. bogen innerhalb der Flüssigkeit zum Erlöschen kommt, die Unterbrechungsstelle einer besonders heftigen Spritzwirkung während des Durchganges des Stromes durch den Nullwert ausgesetzt, dadurch, daß erfindungsgemäß vor oder während des Abschaltvorganges in der Nähe besonders unterhalb der Stromunterbrechungsstelle, vor allem um die Gasblase herum, der Löschflüssigkeit luft-, gas- oder dampfförmige Teilchen zugeführt und mit ihr künstlich vermischt werden. An der Unterbrechungsstelle pflegt sich nämlich bei Flüssigkeitsschaltern eine Gas- oder Dampfblase zu bilden, innerhalb deren der Lichtbogen, weiterbrennt bzw. nach jedesmaligem Erlöschen beim Durchgang des Stromes durch den Nullwert wieder zündet. Diese Dampfblase besitzt bei Wechselstrom einen der jeweiligen Stromstärke entsprechenden wechselnden Druck. Starker Überdruck wechselt dabei mit einem gewissen Unterdruck in Abhängigkeit von der Stromstärke an der Unterbrechungsstelle ab. Bewirkt man nun, daß die Unterbrechungsstelle bzw. die die Unterbrechungsstelle einhüllende Dampfoder Gasblase von einer Löschflüssigkeit umgeben ist, die reichlich gasförmige EinschlüsseThe invention is based on experience that compressed gaseous parts, which are in a liquid, cause violent movement of the liquid when the pressure is reduced or on the surface Entrain liquid particles or exert a strong atomizing effect. Think z. B. to the boiling over of kettles or air bubbles contained in a water pipe and cause violent splashing when the tap is opened. It is also well known to atomize liquid with the aid of compressed air. To the invention is now applied to electrical liquid switches, the shut-off light. arc comes to extinction within the liquid, the point of interruption of a particularly violent spray effect during of the passage of the current through the zero value, by virtue of the fact that according to the invention before or during the shutdown process in the vicinity especially below the current interruption point, especially around the Gas bubble around, the extinguishing liquid supplied air, gas or vapor particles and artificially mixed with it. Namely, at the point of interruption to form a gas or vapor bubble in the case of liquid switches, within which the Arc, continues to burn or re-ignites after each time it goes out when the current passes through the zero value. In the case of alternating current, this vapor bubble has a corresponding current strength changing pressure. Strong overpressure alternates with a certain underpressure depending on the current strength at the point of interruption. If one now causes the interruption point or the The vapor or gas bubble enveloping the interruption point is surrounded by an extinguishing liquid is that abundant gaseous inclusions

erhält, so werden diese mehr oder weniger kleinen, von der Löschflüssigkeit eingeschlossenen Gasblasen von den von der Unterbrechungsstelle ausgehenden Druckwellen beeinflußt werden; sie werden bei hohen Drücken zusammengedrückt, bei darauffolgenden kleinen Drücken bzw. bei Unterdruck an der Unterbrechungsstelle werden sie zerspratzen und zahlreiche Flüssigkeitsteilchen xo zwischen die Kontakte schleudern. Wichtig ist dabei, daß die Zeit kleinen Druckes an der Unterbrechungsstelle mit dem periodischen Erlöschen des Lichtbogens zusammenfällt. Durch ein in der Nähe der Unterbrechungsstelle infolge der Zuführung von gas- oder dampfförmigen Teilchen künstlich geschaffenes bzw. unterhaltenes Gemisch aus flüssigen und gasförmigen Teilen erreicht man also eine Löschwirkung, die ihren Höchstwert etwa zur Zeit des periodischen Erlöschens des Lichtbogens aufweist, während zur Zeit hoher Stromwerte das elastische Gemisch vor der sich an der Unterbrechungsstelle bildenden Dampf- oder Gasblase ausweicht bzw. durch die Wirkung der von der Unterbrechungsstelle ausgehenden Druckwellen komprimiert wird, um erst beim Nachlassen des Druckes die Elektroden mit Flüssigkeit bzw. Flüssigkeitsteilchen zu überschütten. Eine erhöhte Löschwirkung gegenüber den bekannten Flüssigkeitsschaltern tritt also nur in der Nähe des Nullwertes des Stromes auf, so daß Überspannungen nicht zu befürchten sind.received, these more or less small, enclosed by the extinguishing liquid Gas bubbles influenced by the pressure waves emanating from the point of interruption will; they are compressed at high pressures, at subsequent pressures Small pressures or negative pressure at the point of interruption will crack them and throw numerous liquid particles xo between the contacts. Important is that the time of small pressure at the point of interruption with the periodic Extinguishing the arc coincides. By one near the point of interruption Artificially created as a result of the introduction of gaseous or vaporous particles or maintained mixture of liquid and gaseous parts is thus achieved an extinguishing effect that reaches its maximum value around the time of periodic extinction of the arc, while the elastic mixture is present at the time of high current values the vapor or gas bubble that forms at the point of interruption evades or is compressed by the effect of the pressure waves emanating from the point of interruption, and only when it subsides the pressure to shower the electrodes with liquid or liquid particles. There is only an increased extinguishing effect compared to the known liquid switches close to the zero value of the current, so that overvoltages are not to be feared are.

Die Löschwirkung aller bekannten Flüssigkeitsschalter läßt sich dadurch vergrößern, daß man nach der Erfindung in der Nähe, besonders unterhalb der Unterbrechungsstelle Gasströme oder Gasblasen auftreten läßt. Besonders wirksam werden diese Gasblasen dann sein, wenn sie möglichst zahlreich und in einer solchen Größe die Unterbrechungsstelle umgeben, daß beim Nachlassen des Druckes ein wirksames Aufplatzen der Gasblasen nach der Löschstelle zu stattfindet. Die gasförmigen Teile sind hierbei nicht in die sich durch den Lichtbogen bildende Dampf- oder Gasblase unmittelbar einzuführen, sondern sie sind zuerst in die Löschflüssigkeit einzuleiten, damit sich ein Gemisch von Gas und Löschflüssigkeit außerhalb der vom Lichtbogen erzeugten Gasblase bildet.The extinguishing effect of all known liquid switches can be increased by that according to the invention in the vicinity, especially below the interruption point Gas streams or gas bubbles can occur. These gas bubbles are particularly effective be when they surround the interruption point as numerous as possible and in such a size that when the Pressure an effective bursting of the gas bubbles takes place after the extinguishing point. The gaseous parts are not part of the parts formed by the arc Introduce vapor or gas bubbles immediately, but they are first in the extinguishing liquid initiate so that a mixture of gas and extinguishing liquid forms outside of the gas bubble generated by the arc.

Die praktische Ausführung kann in mannigfacher Weise erfolgen, z. B. vermittels eines Röhrensystems, das die in Druckbehältern vorrätigen Gase der Löschflüssigkeit an geeigneter Stelle, z. B. am Boden des Kessels unterhalb der Unterbrechungsstelle, zuführt. An sich bekannte Düseneinrichtungen mit beweglichen oder unbeweglichen Teilen können zur Verteilung des Gases in der Löschflüssigkeit dienen, wobei Gasblasen von einer dem beabsichtigten Zweck entsprechenden Größe erzeugt werden. Auch sonstige hohle, elastische oder starre Körper beliebiger Art mit siebartig durchlochten Wänden können ebenfalls zur Verteilung des Gases oder Dampfes in der Flüssigkeit dienen. Statt besonderer hohler oder röhrenförmiger Körper zur Einführung und Verteilung des Gases können Teile des Schalters röhrenförmig, hohl oder durchbohrt zu den gleichen Zwecken hergestellt und benutzt werden. Die benötigten Gasmengen kann man in Druckbehältern, z. B. in Form der bekannten Kohlensäureflaschen oder Druckwindkessel, bereit halten, wobei unter Umständen die gleichen Behälter auch die für die pneumatischen Antriebe der Schalter entnommene Luft- oder Gasmenge liefern. In besonderen Fällen kann sogar die Abluft der pneumatischen Antriebe zur Herstellung des Gasflüssigkeitsgemisches benutzt werden. Statt die Luft-, Gas- oder Dampfmengen bereit zu halten, kann man sie aber auch unmittelbar vor ihrer Verwendung erzeugen, z. B. durch Explosions- oder beliebige chemische Vorgänge, durch Abbrennen von AViderstands- oder Schmelzdrähten oder durch besondere gasbildende Hilfskontakte. Diese Erzeugung kann innerhalb oder außerhalb der Schalterflüssigkeit vor sich gehen. Die Vermischung der gasförmigen und flüssigen Teile kann durch den Gasstrom selbst oder durch ein bewegliches Düsen- oder Röhrensystem oder auch durch die Bewegung von Schalterteilen erzielt oder verstärkt werden. Zweckmäßig wird dabei in an sich bekannter Weise durch den Schaltmechanismus oder durch vom Betriebsstrom durchflossene oder beeinflußte Relais mittelbar oder unmittelbar die Gaszufuhr gesteuert oder die Gaserzeugung eingeleitet. Auf diese Weise kann z. B. die Gaszufuhr zur Löschflüssigkeit schon vor Beginn des Schaltvorganges stattfinden, und das Gas-Luft-Gemisch hat sich bereits gebildet und wird der Unterbrechungsstelle bereits zugeführt, wenn sich die Schaltkontakte trennen.The practical execution can be done in many ways, e.g. B. by means of a Pipe system that transfers the extinguishing liquid gases stored in pressure vessels to a suitable Place, e.g. B. at the bottom of the boiler below the point of interruption, feeds. Known nozzle devices with movable or immobile parts can be used to distribute the gas in the extinguishing liquid serve, gas bubbles of a size appropriate to the intended purpose are generated. Also other hollow, elastic or rigid body of any type with perforated walls like a sieve also serve to distribute the gas or vapor in the liquid. Instead of special hollow or tubular body for the introduction and distribution of the gas Parts of the switch can be tubular, hollow or pierced for the same purposes manufactured and used. The required amounts of gas can be stored in pressure vessels, z. B. in the form of the well-known carbon dioxide bottles or pressure air kettle, keep ready, possibly the same containers as those for the pneumatic drives of the Switches supply the amount of air or gas withdrawn. In special cases even the Exhaust air from the pneumatic drives is used to produce the gas-liquid mixture will. Instead of having the amounts of air, gas or steam ready, you can also produce immediately before their use, e.g. B. by explosion or any chemical processes, by burning off resistance or fusible wires or through special gas-generating auxiliary contacts. This generation can be inside or outside the switch fluid going on. The mixing of the gaseous and liquid Parts can be caused by the gas flow itself or by a movable nozzle or pipe system or by movement can be achieved or reinforced by switch parts. It is expedient in this context to be known per se Way by the switching mechanism or by the operating current flowing through or influenced by relay directly or indirectly controlled the gas supply or initiated the gas generation. In this way, z. B. the gas supply to the extinguishing liquid take place before the start of the switching process, and the gas-air mixture has already changed formed and is already fed to the interruption point when the switching contacts separate.

Um .eine Entmischung von Gas und Flüssigkeit zu verhindern oder um dem Gemisch aus Gas und Flüssigkeit außer seinem natürlichen Auftrieb eine beabsichtigte Richtung zu geben, können bei Schaltern an sich bekannte Trennwände aus beliebigem Material, im allgemeinen aus Isoliermaterial, unter zweckentsprechender Formgebung benutzt werden. Führt man derartige Trennwände oder Isolierzylinder doppelwandig aus und versieht sie mit siebartigen Durchlöcherungen, so können sie zur wirksamen Verteilung der Gasblasen in der Löschflüssigkeit benutzt werden und außerdemTo prevent gas and liquid from segregating or to prevent the Mixture of gas and liquid besides its natural buoyancy an intended one To give direction can be made of any partitions known per se for switches Material, generally made of insulating material, used with appropriate shaping will. If such partition walls or insulating cylinders are made double-walled and provided with sieve-like perforations, so they can be used to effectively distribute the gas bubbles in the extinguishing liquid and also

zur Herstellung von Luftpuffern im Innern der Schalterflüssigkeit dienen. Derartige Puffer können zusammen mit den in der Flüssigkeit verteilten Gasblasen zur wirksamen Entlastung der Schalterwände gegen die beim Abschalten hervorgerufenen Überdrücke dienen. Statt doppelwandiger Trennwände kann man die Luftkissen in mannigfacher Form anordnen, z. B. in Form doppelter Schalterwände, in Form von Bienenwaben oder dem bekannten Gummischwamm vergleichbar. Die Zellen dieser Luftkissen können ganz geschlossen oder teilweise, z. B. nach unten geöffnet sein. Derartige elastische, in die Löschflüssigkeit eingebaute Körper können nicht nur zur Entlastung der Schalterwände, sondern auch zur beschleunigten Bewegung von Teilen der Löschflüssigkeit und damit zur Unterstützung der Löschwirkung gemäß der Erfindung dienen.serve to produce air buffers inside the switch fluid. Such Buffers, together with the gas bubbles distributed in the liquid, can be effective Relief of the switch walls against the overpressures caused when switching off to serve. Instead of double-walled partitions, the air cushions can be arranged in a variety of ways, e.g. B. in the form of doubles Switch walls, in the form of honeycombs or the well-known rubber sponge comparable. The cells of these air cushions can be completely closed or partially, e.g. B. be open at the bottom. Such elastic, Bodies built into the extinguishing liquid can not only relieve the switch walls, but also accelerate them Movement of parts of the extinguishing liquid and thus to support the extinguishing effect serve according to the invention.

In den Abbildungen sind einige AusführungsmögHchkeiten schematisch dargestellt. In allen Abbildungen bedeutet ii den Behälter eines Flüssigkeitsschalters, 12 den gewölbten Boden des Behälters, 13 den abnehmbaren Deckel, 10 die Oberfläche der Löschflüssigkeit im ruhenden Zustande, 14 eine Auspuff öffnung, 15 die obere und 16 die untere Elektrode, 17 ein Gaszuführungsrohr. In Abb. ι ist die untere Elektrode 16 von einem Trichter 18 aus Isoliermaterial umgeben. Durch das Rohr 17 wird diesem Trichter vor oder zu Beginn des Schaltvorganges Gas zugeführt. In Abb. 2 ist die untere Elektrode von einem trichterförmigen Körper 19 umgeben. Die Spitzseite des Trichters ist hierbei nach oben gerichtet, seine Wände sind siebartig durchlöchert. Durch das Zuführungsrohr 17 wird in den Trichter 4.0 Gas eingeleitet, so daß durch die siebartigen Öffnungen 20 und durch die ringförmigen Öffnungen 21 Gasblasen aufsteigen können.The illustrations show some possible designs shown schematically. In all figures, ii means the container a liquid switch, 12 the curved bottom of the container, 13 the removable Lid, 10 the surface of the extinguishing liquid in the resting state, 14 a Exhaust opening, 15 the upper and 16 the lower electrode, 17 a gas supply pipe. In Fig. Ι the lower electrode 16 is surrounded by a funnel 18 made of insulating material. Through the tube 17 this funnel is before or at the beginning of the switching process Gas supplied. In FIG. 2, the lower electrode is surrounded by a funnel-shaped body 19. The pointed side of the The funnel is directed upwards, its walls are perforated like a sieve. By the supply pipe 17 is introduced into the funnel 4.0 gas, so that through the sieve-like Openings 20 and through the annular openings 21 gas bubbles can rise.

In Abb. 3 bedeutet 22 einen doppelwandigen, wiederum trichterförmigen Körper, der die untere Elektrode umschließt. Seine Wände sind elastisch und durchlöchert. Mit Hilfe des Rohrs 17 wird ein Gasstrom in diesen Körper hineingeschickt. Er wird durch den Druck des Gases aufgeblasen, und die Gasblasen werden durch die durchlöcherten Wände austreten. Tritt nun zwischen den Elektroden 15 und 16 ein Lichtbogen auf und damit ein Druckanstieg in der Löschflüssigkeit, so wird der aufgeblasene Körper 22 zusammengedrückt. Ein Teil des Gases wird beschleunigt aus dem Körper 22 entweichen, die restliche Luft und die bereits aus dem Körper 22 ausgetretene wird komprimiert werden, um beim periodischen Erlöschen des Lichtbogens infolge der aufgespeicherten Energie die Löschflüssigkeit gegen die Unterbrechungsstelle zu schleudern. Dieses wird besonders heftig vor sich gehen, wenn die Löschflüssigkeit die durch die punktierte Linie 23 angegebene trichterförmige Oberfläche aufweist.In Fig. 3, 22 means a double-walled, again funnel-shaped body, the encloses the lower electrode. Its walls are elastic and perforated. With A gas stream is sent into this body with the aid of the tube 17. He's going through the pressure of the gas is inflated, and the gas bubbles are perforated through the Step out walls. If now an arc occurs between the electrodes 15 and 16 and so that a pressure increase in the extinguishing liquid, the inflated body 22 is compressed. Part of the gas will escape accelerated from the body 22, the rest of the air and that already out of the Leaked body 22 will be compressed to with periodic extinction of the Arc as a result of the stored energy, the extinguishing liquid against the interruption point to hurl. This will be particularly violent when the extinguishing liquid is punctured by the Line 23 has indicated funnel-shaped surface.

In Abb. 4 wird die untere Elektrode zur Verteilung des durch das Rohr 17 zugeführten Gases benutzt. An ihrem Umfang weist sie daher Löcher 24 auf, aus denen das Gas aus der ausgehöhlten Elektrode austreten kann. 26 bedeutet ein ringförmiges, elastisches Kissen von dreieckigem Querschnitt, das durch den Flüssigkeitsdruck zusammengedrückt wird und beim Aufhören des Drukkes sich wieder ausdehnt. Die Bewegung der Löschflüssigkeit und des Gemisches aus Gas und Löschflüssigkeit wird durch dieses Luftkissen in Richtung auf die Stromunterbrechungsstelle unterstüzt.In Fig. 4, the lower electrode is used to distribute the feed through the pipe 17 Gas used. It therefore has holes 24 on its circumference, from which the gas emerges from the hollowed-out electrode can. 26 means an annular, elastic cushion of triangular cross-section, which is compressed by the fluid pressure and when the pressure is stopped expands again. The movement of the extinguishing liquid and the mixture of gas and extinguishing liquid is through this air cushion in the direction of the current interruption point supports.

Claims

Patent claims:

1. Electric liquid switch for alternating current, the switch-off arc is extinguished within the switching fluid, characterized in that before or during ^{1 of} the switch-off process around the current interruption point, in particular around the gas bubble, the extinguishing fluid gaseous or vaporous particles are supplied.

2. Switch according to claim i, characterized in that the addition of the Particles below the power interruption parts takes place.

3. Switch according to claim 1 and 2, characterized by means which a Cause distribution of the supplied particles within the switching fluid.

4. Switch according to claim 1 to 3, characterized by the arrangement of a Tube system through which the added particles enter the switching fluid from the outside be initiated.

5. Switch according to claim 1 to 4, characterized in that or hollow Pierced, fixed or moving parts of the switch, in particular the switch linkage, for supply and distribution serve the added particles.

6. Switch according to claim 1 to 5, characterized in that within or Outside the switch, a pressure vessel is provided to which the gaseous ng Medium is removed.

7. Switch according to claim 1 to 6, characterized in that the gaseous Admixtures inside or outside the switch due to explosion, combustion or other chemical processes, by melting fuses

Resistance wires or gas-forming auxiliary electrodes are generated.

8. Switch according to claim ι to 7, characterized characterized in that the gas supply or the gas generation by the switching mechanism of the switch or by an operating current flowing through it or affected relay controlled wind.

9. Switch according to claim 1 to 8, characterized by the arrangement of baffles, which the flow direction of the particles fed within influenced by the switching fluid.

10. Switch according to claim 1 to 9, characterized in that the hollow body are arranged with sieve-like perforated elastic walls, which a distribution and cause the added particles to be guided within the switching fluid.

1 sheet of drawings