DE615729C - Einrichtung zum Loeschen von Wechselstromunterbrechungslichtboegen, insbesondere in Schaltern und Sicherungen - Google Patents

Description

Zur Löschung des Unterbrechungslichtbogens in Schaltern, Sicherungen o. dgl. sind Einrichtungen bekannt, bei welchen in den offen brennenden Lichtbogen ein flüssiges Löschmittel, ζ. Β. Wasser, eingespritzt wird. Will man den Wirkungsgrad der Lichtbogenlöschung erhöhen, um große Leistungen auf kurzem Weg unterbrechen zu können, dann muß man eine den Lichtbogen und das Löschmittel führende Hülle verwenden.

Nach der Erfindung wird die Unterbrechungsleistung einer derartigen mit Führungshüllen ausgerüsteten Unterbrechungsvorrichtung, der ein flüssiges Löschmittel und Druckgas zugeführt wird, wesentlich erhöht, wenn man dem Löschraum die Flüssigkeit erfindungsgemäß in derart begrenzter Menge zuführt, daß bei der Löschung des der maximalen Abschaltleistung der Einrichtung ent-

ao sprechenden Lichtbogens während des Strommaximums keine Flüssigkeit aus der Hülle austritt.

Es verdampft dann bei der maximalen Leistung während des Strommaximums die

as ganze, bei allen anderen schweren Abschaltungen nahezu die ganze zugeführte Flüssigkeit, was den Vorteil hat, daß erstens kein Verlegen der Hülle mit Flüssigkeit und daher eine freie Expansion der Lichtbogengase und -dämpfe eintritt und zweitens bei Verwendung nicht isolierender Kühlflüssigkeit, ζ. Β. von Wasser, keine Isolierschwierigkeiten bei höheren Spannungen über 10 kV, also keine.

Rückzündungen des Lichtbogens, eintreten. Die Flüssigkeit hat an sich infolge ihrer Verdampfung eine hohe Löschwirkung. Der Gegendruck, welchen der Lichtbogen in einer solchen Vorrichtung erzeugt, kann verhältnismäßig klein gehalten werden. Es ist wesentlich, daß auch die Hülle so beschaffen ist, daß dieser Gegendruck klein gehalten wird, was sich mit kurzer Löschlänge des Lichtbogens und dadurch, daß die Hülle in Expansionsräume mündet, welche die Lichtbogengase und ■'■dämpfe möglichst frei expandieren lassen, +5 erreichen läßt.

Die Flüssigkeit muß sowohl ihrer Gesamtmenge nach als auch ihrer Dichte nach (d. h. demjenigen Raumanteil nach, den sie während des Ausströmens dauernd vom Löschkanal ausfüllt) auf das oben angegebene Maß begrenzt sein. Es soll also nicht .der ganze Löschraum von der Flüssigkeit erfüllt sein, sondern nur ein entsprechender Raumanteil. Die Flüssigkeitszufuhr zur Löscheinrichtung soll dabei so eingerichtet sein, daß im Augenblick der Lichtbogenlöschung die Flüssigkeitszufuhr aufhört. Zu diesem Zwecke kann die Zuführungseinrichtung für die Löschflüssigkeit in Abhängigkeit vom Stromfluß gebracht sein. Die Zuführungseinrichtung kann auch so ausgeführt sein, daß sie sich etwa durch magnetische Wirkungen selbsttätig der abzuschaltenden Stromstärke anpaßt.

Vorteilhafterweise wird die Flüssigkeitszufuhr vermittels einer getrennt regelbaren

Zuführungseinrichtung bewirkt, die in eine Zuführungsleitung für .das gasförmige Löschmittel eingebaut sein kann. Das Gas und die Flüssigkeit können auch getrennt in die das Löschmittel und den Lichtbogen führende Hülle münden.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

In Abb. ι ist io das feststehende Schaltstück eines Schalters, ii der bewegliche Schaltstift. Durch die Leitung 12 wird dem Schaltstift Strom zugeführt und durch die Leitung 13 wird der Strom über einen Gleitkontakt 14 vom Schaltstift abgenommen. 15 ist ein Isolierkörper, durch den der Löschkanal 16 hindurchgeht. Der Isolierkörper 15 und das Schaltstück 10 sind in ein Isoliergehäuse 17 eingebaut, welches mit Auspuffstutzen 18, 19 versehen ist. 20 ist die Zuführungsleitung für das Löschmittel. 21 ist ein Druckgasbehälter, 22 ein Ventil, welches vom Steuerschalter aus oder vom Auslöser gesteuert wird. 23 ist eine Druckleitung, die zu dem nicht gezeichneten Antrieb zum Schaltstift 11 führt. In dem Krümmer 24 der Druckmittelleitung 20 befindet sich Schaltflüssigkeit, deren Spiegel mit 25 bezeichnet ist. Der Spiegel .der Schaltflüssigkeit liegt um die Entfernung« tiefer als die obere Wand des Krümmers, so daß das gasförmige Löschmittel, welches gleichzeitig auch zur Zuführung des flüssigen Löschmediums dient, oberhalb des Spiegels 25 vorbeiströmen kann. Die Länge der Spiegeloberfläche im Krümmer ist mit P bezeichnet. Durch ein Rohr 26 steht der Krümmer mit dem Behälter 17 in Verbindung. Das Verbindungsrohr 26 ist so eng, daß beim Unterbrechungsvorgang keine nennenswerte Flüssigkeitsmenge in den Behälter 17 zurückgedrückt werden kann. 28 ist ein Flüssigkeitsnachfüllbehälter, .der für die Regulierung des Flüssigkeitsspiegels 29 im Behälter 17 dient und zu diesem Zweck durch eine Leitung 30 mit ihm verbunden ist, in der ein Dreiweghahn 31 angeordnet ist. Wird der Dreiweghahn so eingestellt, daß das Gefäß 28 mit dem Behälter 17 verbunden ist, dann steigt der Flüssigkeitsspiegel 29 und dadurch auch der Flüssigkeitsspiegel 25 im Rohrkrümmer. Hierdurch wird die Entfernung α kleiner und die Spiegeloberflächei⁷ größer, so daß das Druckgas mehr Flüssigkeit mitreißt. Wird dagegen der Dreiweghahn 31 so eingestellt, daß Flüssigkeit aus dem Behälter 17 in einen tiefer liegenden Behälter 32 ausfließen kann, so werden der Flüssigkeitsspiegel 29 und damit ,der Spiegel 25 gesenkt und der Löschmittelstrom enthält dann weniger Flüssigkeit. Wenrt der Stromkreis unterbrochen werden soll, wird das Ventil 22 geöffnet. Hierauf strömt Druckgas durch die Leitung 23 dem Antrieb des Schaltstiftes 11 zu, so daß dieser nach oben geht, den Kontakt trennt und .den Lichtbogen durch den Löschkanal 16 hindurchzieht. Gleichzeitig strömt das Druckgas über den Flüssigkeitsspiegel 25 hinweg in den Löschkänal 16 ein und nimmt dabei eine bestimmte Menge Flüssigkeit mit, die durch die Einstellung der Vorrichtung gegeben ist <und der Stromstärke des Kurzschlußlichtbogens entspricht, der unterbrochen werden soll. Der isolierende Löschkanal 16 stabilisiert den Lichtbogen auf die Achse, so daß der Lichtbogen ,die kürzeste Länge hat und kleinen Gegendruck entwickelt. Das Löschmittel dringt in der stromschwachen Pause auf der ganzen Länge in den Lichtbogen ein und bewirkt auf diese Weise eine starke Volumenkühlung des Lichtbogens, wodurch die Unterbrechungsstrecke sehr schnell eine hohe Durchschlagsfestigkeit wiedererlangt, so daß die wiedereintreffende Spannung den Lichtbogen nicht mehr neu zünden kann. Durch die richtige Bemessung der Flüssigkeit ist erreicht, daß diese bei Maximalstrom vollständig in der Hülle verdampft wird. Etwaige bei kleinen Strömen unverdampfte Flüssigkeitsreste werden in dem Behälter 17 aufgefangen. Diese können durch entsprechende Einstellung aber nur so gering sein, daß eine Verlegung der Hülle 16 mit Flüssigkeit oder die Bildung einer zusammenhängenden leitenden Flüssigkeitshaut nicht stattfindet und somit die Unterbrechungsleistung der Einrichtung den durch den Flüssigkeitszusatz erzielbaren Höchstwert erreicht.

In Abb. 2 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, wo bei einer Löschvorrichtung 35 von ähnlicher Anordnung wie gemäß Abb. 1 das Löschmittel durch eine Leitung 36 zugeleitet wird, in die ein Steigrohr 37 mündet. Dieses endet in den Flüssigkeitsbehälter 38, der über eine Leitung 39 an den Druckluftbehälter 40 angeschlossen werden kann. 41 ist das Steuerventil. Das Druckgas drückt nach dem Öffnen des Steuerventils auf die Flüssigkeit im Behälter 38 mit einem gewissen Überdruck, wodurch dieFlüisigkeit aus dem Steigrohr 37 hinausgetrieben wird und sich in der Leitung 36 mit dem Druckgas mischt.

In dem Steigrohr 37 befindet sich ein Regulierventil 42, welches je nach Bedarf eingestellt und auch vollkommen abgesperrt werden kann. Die Steuerung des Ventils kann durch einen Elektromagneten mit der Spule erfolgen. Der Elektromagnet 43 kann beispielsweise in Abhängigkeit von der abzuschaltenden Stromstärke erregt sein und je nach deren Größe das Ventil 42 mehr oder

weniger öffnen, wodurch bei größeren Stromstärken ein großer Raumteil Flüssigkeit dem Druckgasstrom zugeführt wird. Im Augenblick der Lichtbogenlöschung kann die Absperrung des Ventils 42 bewirkt werden, so daß dann keine Flüssigkeit mehr dem Löschkanal zugeführt wird.

Bei der Ausführung nach Abb. 3 münden in die das Löschmittel und den Lichtbogen gemeinsam führende Isolierhülle 50 einerseits die Zuführungsleitung 51 für das gasförmige Löschmittel, andererseits getrennt davon die Zuführungsleitung 52 für das flüssige Löschmittel. Die Leitung 51 ist über .das Hauptsteuerventil an den Druckgasbehälter 54 angeschlossen, während die Leitung 52 in einen Differentialzylinder 55 führt, in dem sich ein Differentialkolben 56 bewegt. Die größere Zylinderhälfte ist durch die Leitung 57 an den Druckgasbehälter hinter dem Ventil 53 angeschlossen. 58 ist ein Flüssigkeitsbehälter, der mit Öffnungen 59 mit dem Differentialzylinder in Verbindung steht. 60 ist ein Rückschlagventil, 61 ist ein in die Leitung 52 eingebautes Regelventil, mit dem sich die Flüssigkeitszufuhr verändern und auch vollkommen absperren läßt. Dieses Ventil kann wieder elektromagnetisch durch die Spule 62 gesteuert werden.

Diese Einrichtung wirkt folgendermaßen: Wird das Steuerventil 53 geöffnet, dann strömt das Druckgas nicht nur durch die Leitung 51 der Hülle 50 zu, sondern auch durch die Leitung 57 dem Differentialzylinder mit größerem Querschnitt. Hierdurch wird der Differentialkolben abwärts gedruckt und der Druck stark übersetzt auf die Flüssigkeit in der Leitung 52 übertragen. Je nach der Stellung des Regelventils 61 wird mehr oder weniger Flüssigkeit in die Hülle 50 hineingedrückt. In die Hülle tritt somit sowohl flüssiges wie auch gasförmiges Löschmittel in einem bestimmten Raumverhältnis ein und löscht den Lichtbogen.

Als Druckgas kann z. B. gewöhnliche Luft und als Löschflüssigkeit irgendeine nicht brennbare Flüssigkeit verwendet werden. Mit \"orteil kann man eine wasserstoffabspaltende Flüssigkeit, ζ. Β. Wasser, verwenden.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Löschen von Wechselstromunterbrechungslichtbögen, insbesondere in Schaltern und Sicherungen, mit Hilfe eines beim Unterbrechungsvorgang gleichzeitig mit Druckgas zugeführten flüssigen Löschmittels in eine den Lichtbogen und das Löschmittel gemeinsam führende enge Hülle, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit nur in so beschränkter Menge zugeführt wird, daß bei der Löschung des der maximalen Abschaltleistung der Einrichtung entsprechenden Lichtbogens während des Strommaximums die ganze Löschflüssigkeit verdampft wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitszufuhr zur Löscheinrichtung im Augenblick der Lichtbogenlöschung aufhört.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, welche eine Regelung der in der Zeiteinheit zufließenden Flüssigkeitsmenge gestattet.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Flüssigkeitszufuhr selbsttätig in Abhängigkeit von der abzuschaltenden Stromstärke bewirkt wird.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß außer der Zuführungsleitung für das gasförmige Löschmittel eine getrennt regelbare Zuführungseinrichtung für die Flüssigkeit vorgesehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen '