DE581871C

DE581871C - Expansion switch for interrupting alternating current

Info

Publication number: DE581871C
Application number: DES92830D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Werner Kaufmann; Dr-Ing Fritz Kesselring
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1929-07-16
Filing date: 1929-07-17
Publication date: 1933-08-04

Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN AM 4. AUGUST 1933ISSUED ON AUGUST 4, 1933

REiCHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 21c GRUPPE 36 osCLASS 21c GROUP 36 os

Patentiert im Deutschen Reiche vom 17. Juli 1929 abPatented in the German Empire on July 17, 1929

Die Erfindung bezieht sich auf einen Expansionsschalter, bei dem die Expansionskammern selber die Behälter für die Schaltflüssigkeit sind und eine nach oben gerichtete Austrittsöffnung für den beweglichen Schaltstift besitzen.The invention relates to an expansion switch in which the expansion chambers themselves are the containers for the switching fluid and an upwardly directed exit opening for the movable switch pin own.

Die Abschaltwirkung dieses Schalters beruht auf dem durch plötzliche Expansion der Schaltgase erzeugten Drucksprung in der Expansionskammer. Um eine einwandfreie Löschung des Lichtbogens zu erzielen, ist es notwendig, in der Kammer zunächst einen möglichst hohen Druck zu erzeugen und die Dämpfe plötzlich expandieren zu lassen. Der Schalter ist daher um so wirksamer, je plötzlicher die Entspannung- der Gase stattfindet. Gegenstand der Erfindung ist ein Expansionsschalter mit Kammern, welche für die Erzielung einer plötzlichen Expansion geeignet sind. Dies wird zunächst dadurch erreicht, daß der Durchmesser der Durchtrittsöffnung für den beweglichen Schaltstift erfindungsgemäß nur um höchstens 4 mm größer gemacht wird als der Durchmesser des Schaltstiftes. Hierdurch bezweckt man, dem Austrittsquerschnitt für die Schaltgase während des Abschaltvorganges vor der Expansion so klein zu machen, als es innerhalb der werkstattstechnischen Möglichkeit liegt, um dadurch den größtmöglichsten für die Expansion nutzbaren Überdruck in der Kammer zu erzeugen. Um einen möglichst großen Strömungswiderstand im Austrittskanal zu erreichen, muß jedoch nicht nur die Austrittsfläche klein sein, sondern auch die Länge des Kanals genügend groß gemacht werden. Je größer der Durchmesser des Schaltstiftes wird, desto größer wird auch der ringförmige Austrittsquerschnitt. Um einen genügenden Strömungswiderstand zu erhalten, muß daher die Länge des Strömungskanals mit der Vergrößerung des Schaltstiftdurchmessers ebenfalls wachsen. Erfindungsgemäß soll die Länge des Strömungsweges, d. h. die Stärke des Deckels, in welcher sich die Durchtritts-Öffnung befindet, mindestens doppelt so groß sein als der Durchmesser der Öffnung.The shutdown effect of this switch is based on the sudden expansion of the Switching gases created a pressure jump in the expansion chamber. In order to achieve perfect extinguishing of the arc, it is necessary to first generate as high a pressure as possible in the chamber and the Suddenly expanding vapors. The more sudden the switch is therefore the more effective the expansion of the gases takes place. The invention relates to an expansion switch with chambers which are suitable for achieving sudden expansion. This is first achieved by that the diameter of the passage opening for the movable switch pin according to the invention is only made larger than the diameter of the switch pin by a maximum of 4 mm. The aim of this is to Exit cross-section for the switching gases during the shutdown process before expansion to make it as small as it is possible in the workshop to thereby the greatest possible overpressure that can be used for expansion in the chamber produce. In order to achieve the greatest possible flow resistance in the outlet channel, however, not only must the exit area be small, but also the length of the Canal can be made large enough. The larger the diameter of the switch pin becomes, the larger the annular outlet cross-section also becomes. For a sufficient one To obtain flow resistance, therefore, the length of the flow channel must increase with the increase the switching pin diameter also grow. According to the invention, the length of the flow path, d. H. the strenght of the lid in which the passage opening is located, at least twice as large be than the diameter of the opening.

Die Vergrößerung des Strömungswiderstandes für die Schaltgase vor ihrer Expansion hat eine sehr große Druckbeanspruchung der Kammer zur Folge. Diese muß daher eine große mechanische Festigkeit erhalten und aus besonders gutem Material hergestellt sein. Damit an die mechanische Festigkeit der Kammer nicht zu große Anforderungen gestellt werden müssen, wird erfindungsge-The increase in the flow resistance for the switching gases before they expand results in a very high pressure load on the chamber. This must therefore Obtain great mechanical strength and made of particularly good material be. The demands on the mechanical strength of the chamber are therefore not too great must be provided, is inventive

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker indicated the following as the inventors:

Dr.-Ing. Frits Kesselring in Berlin-Hermsdorf und Dipl.-Ing. Werner Kaufmann in Berlin-Siemensstadt,Dr.-Ing. Frits Kesselring in Berlin-Hermsdorf and Dipl.-Ing. Werner Kaufmann in Berlin-Siemensstadt,

maß mit der Expansionskammer ein Windkessel verbunden, welcher einen Druckausgleich bewirkt.measured an air chamber connected to the expansion chamber, which compensates for pressure causes.

Es ist zweckmäßig, die Verbindungsleitung nach dem Windkessel so anzuordnen, daß die überströmende Flüssigkeit die Fußpunkte des Lichtbogens kühlt. Mit einer solchen Anordnung erreicht man eine doppelte Wirkung, nämlich Entlastung der Kammer bei gleichzeitiger Unterstützung der Löschung. Insbesondere ist es vorteilhaft, bei Verwendung von Tulpenschaltstücken die Verbindungsleitung zentral in das Schaltstück einzuführen. Da bei kleinen Leistungen im allgemeinen nur wenig Dampf und daher wenig Druck erzeugt wird, soll der Windkessel hierbei nicht in Tätigkeit treten. Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß in die Verbindungsleitung nach dem Windkessel ein Ventil eingebaut wird, welches sich erst bei einem bestimmten einstellbaren Druck öffnet. Der Flüssigkeitsausgleich nach vollzogener Abschaltung kann gemäß der Erfindung durch kleine Verbindungskanäle erfolgen. Da insbesondere bei sehr schweren "Abschaltungen ein gewisser'Flüssigkeitsverlust auftritt, wird der Schalter nach der Erfindung mit einer Vorrichtung zum Nachfüllen der Flüssigkeit versehen.It is advisable to arrange the connection line after the air chamber so that the Liquid flowing over cools the base points of the arc. With such an arrangement one achieves a double effect, namely relief of the chamber at the same time Support of deletion. In particular, when using tulip contact pieces, it is advantageous to use the connecting line to be introduced centrally into the contact piece. Since with small services generally only If little steam and therefore little pressure is generated, the air chamber should not be in Step into activity. This is achieved according to the invention in that in the connecting line a valve is installed after the air chamber, which only opens at a certain adjustable pressure. The fluid equalization after shutdown has been completed can according to the invention through small connecting channels. As especially in the case of very severe "shutdowns a certain 'liquid loss occurs, the switch according to the invention provided with a device for refilling the liquid.

In der Abbildung ist eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Es bedeutet ι die Expansionskammer mit ihrem Deckel 2, in welchem sich die Durchtrittsöffnung 3 befindet. 4 ist der bewegliche Schaltstift, 5 das tulpenförmige feststehende Schaltstück, 6 der Windkessel, 7 die Verbindungsleitung, welche zentral in das Tulpenschaltstück 5 einmündet, 8 das Ventil mit der Ventilfeder 9, 10 und 11 sind kleine Kanäle, durch die der Flüssigkeitsausgleich erfolgt.· 12 ist eine in den Trichter 13 gestellte, mit Flüssigkeit gefüllte Flasche, deren unteres Ende 14 mit dem Flüssigkeitsspiegel 15 auf gleicher Höhe steht. 16 ist ein Rückschlagventil. 17 und 18 sind Stützisolatoren, welche den Schalter tragen.An example embodiment of the invention is shown in the figure. It means ι the expansion chamber with its cover 2, in which the passage opening 3 is located. 4 is the movable switch pin, 5 is the tulip-shaped fixed one Switching piece, 6 the air chamber, 7 the connecting line, which is centrally located in the tulip switching piece 5 opens, 8 the valve with the valve spring 9, 10 and 11 are small channels, through which the liquid is equalized. 12 is a placed in the funnel 13, Bottle filled with liquid, the lower end 14 of which with the liquid level 15 is at the same height. 16 is a check valve. 17 and 18 are post insulators that carry the switch.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Bei Trennung der Schaltstücke 4 und 5 entsteht ein Lichtbogen 19, durch den ein Teil der Flüssigkeit verdampft. Ist die Leistung nur gering, so wird der Druck in der Expansionskammer nur wenig ansteigen, und das Ventil 8 bleibt geschlossen. Ist hingegen die Leistung groß, so öffnet sich das Ventil 8, und ein Teil der Flüssigkeit in der Expansionskammer 1 wird durch die Leitung 7 nach dem Windkessel 6 gepreßt. Dadurch vergrößert sich der Raum für den entstehenden Dampf in der Kammer 1, und der Druck überschreitet den zulässigen Wert nicht. Wie ersichtlich, strömt die Flüssigkeit an den Fußpunkten des Lichtbogens vorbei und kühlt diesen. Der Austritt von Dampf und Flüssigkeit durch die enge Ringfläche zwischen Schaltstift und Rand der Deckelöffnung ist infolge des großen Strömungswiderstandes in dem Strömungskanal 3 gering, so daß der Druck so lange erhalten bleibt, als sich der Schaltstift 4 im Deckel 2 befindet. Nach Austritt des Schaltstiftes 4 aus der engen öffnung 3 der Expansionskammer erfolgt daher eine sehr plötzliche Expansion des Dampfes und damit die Löschung des Lichtbogens. Infolge des Überdrucks im Windkessel 6 wird nun die Flüssigkeit durch die engen Kanäle 10 bzw. 11 in die Expansionskammer zurückgepreßt. Ist trotzdem der Flüssigkeitsverlust so. groß, daß der Flüssigkeitsspiegel unter die Austrittsöffnung der Flasche 12 sinkt, so fließt so viel Wasser aus der Flasche 12 nach, bis sich wieder der normale Flüssigkeitswiderstand eingestellt hat. Selbstverständlich kann der Windkessel auch zentral zu der Expansionskammer angeordnet werden. Dadurch wird die Raumbeanspruchung des Schalters kleiner.The mode of operation of the arrangement is as follows: When the contact pieces 4 and 5 an arc 19 is created, by means of which part of the liquid evaporates. Is the Performance only low, so the pressure in the expansion chamber will only increase slightly, and the valve 8 remains closed. If, on the other hand, the performance is high, that opens up Valve 8, and part of the liquid in the expansion chamber 1 is through the line 7 pressed after the air chamber 6. This increases the space for the emerging Steam in chamber 1, and the pressure exceeds the allowable value not. As can be seen, the liquid flows past the base points of the arc and cools it. The exit of steam and liquid through the narrow ring surface between the switching pin and the edge of the lid opening is due to the large flow resistance low in the flow channel 3, so that the pressure is maintained as long as the switching pin 4 is in the cover 2 is located. After the switching pin 4 emerges from the narrow opening 3 of the expansion chamber there is therefore a very sudden expansion of the vapor and thus the extinction of the arc. Due to the overpressure in the Air chamber 6 is now the liquid through the narrow channels 10 and 11 in the expansion chamber pressed back. Is the fluid loss like this anyway? great that the If the liquid level drops below the outlet opening of the bottle 12, so much flows Water from bottle 12 until normal fluid resistance is restored has set. Of course, the air chamber can also be arranged centrally to the expansion chamber. This will the space requirement of the switch is smaller.

Claims

Patent claims:

i. Expansion switch for interrupting alternating current at which the interruption arc in an expansion chamber designed as a liquid container due to a sudden decrease in pressure that formed from the switching fluid in the expansion chamber Steam is deleted and its expansion comb ^ an upward Has a passage opening for the movable switch pin, characterized in that that the diameter of this passage opening is at most 4 mm larger is than the diameter of the switch pin.

2. Expansion switch according to claim 1, characterized in that the length the passage opening in the lid is at least twice as large as its diameter.

3. Expansion switch according to claim 1, characterized in that the expansion chamber is in connection with an air chamber and a valve is built into the connection line, which only opens at a certain adjustable pressure.

4. expansion switch according to claim 1 to 3, characterized in that the Connecting lines are arranged after the air chamber in such a way that the liquid flowing over the base points of the arc cools.

5. Expansion switch according to claim 1

to 4, characterized in that the The connecting line opens centrally into a tulip switch after the air chamber.

6. expansion switch according to claim 3, characterized in that in the valve Connecting channels are provided with a small cross-section, through which the fluid equalization takes place after the shutdown has been completed.

1 sheet of drawings