DE621297C

DE621297C - Starkstromschalter, insbesondere OElschalter

Info

Publication number: DE621297C
Application number: DEW89921D
Authority: DE
Original assignee: Whitehead S Electrical Inv S L
Current assignee: Whitehead S Electrical Inv S L
Priority date: 1931-11-18
Filing date: 1932-09-20
Publication date: 1935-11-05
Also published as: GB392930A; BE391064A; GB392926A; FR743261A; DE658260C; GB412673A; FR768027A; US1992109A; BE401277A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Starkstromschalter und insbesondere auf solche Schalter, bei denen Einrichtungen vorgesehen werden müssen, um Schalter- und Kontaktbeschädigungen infolge von Lichtbogenbildungen zu vermeiden. Vielfach läßt man hierzu die Kontakte unter Öl arbeiten oder sieht sog. Explosionstöpfe vor, in welchen der durch den Lichtbogen erzeugte Druck ein Strömen des Öls um den zurückweichenden beweglichen Kontakt verursacht und dadurch eine Löschwirkung· ausübt. Derartige Einrichtungen sind teilweise wirksam. Zur Erhöhung der Wirkung sind mancherlei Vorschläge gemacht. In jedem Falle aber sind diese Schalter bekanntlich unbequem schwer, verwickelt und groß.

Diese Mängel vermeidet die Erfindung.
Bei dem Schalter nach vorliegender Erfindung erhält einer der · Kontakte, vorzugsweise der bewegliche Kontakt, eine langgestreckte, zweckmäßig stöpselartige Gestalt und tritt in ein Gehäuse ein, das den oder die Gegenkontakte, vorzugsweise die festen

as Kontakte, enthält, wie das bei den bekannten Explosionstopfschaltern der Fall ist. Gemäß ' der Erfindung aber ist-das Gehäuse aus Metall hergestellt und gut leitend mit dem Gegenkontakt verbunden. Es erhält die Gestalt eines Rohres, dessen Querschnitt nicht erheblich größer ist als die Querschnittsfläche des beweglichen Kontaktes., jedoch so, daß dieser· Kontakt nicht die Gehäusewandung selbst berührt, sondern daß zwischen beiden ein verhältnismäßig enger Ringspalt verbleibt. Der oder die Gegenkontakte am Rohr springen radial von der Rohrinnenwandung ungefähr im mittleren Teil vor (in der Regel näher an der ringförmigen Eintritts- ^r mündung). Dabei besitzt das Gegenkontaktgehäuse wenigstens eine Gasaustrittsöffnung, die weder durch, den Eintrittsring noch, durch den Gegenkontakt gebildet wird und die groß genug ist, um eine Explosionstopfwirkung zu verhüten. Dabei kann das die Gegenkontakte enthaltende Rohr in an sich bekannter Weise in einem äußeren Mantelrohr liegen, das aus Isolierstoff besteht oder wenigstens isoliert und zweckmäßig an einer -"■ Trennwand angebracht ist, die eine Kammer abschließt, die völlig mit dem die Kontakte umschließenden isolierenden Mittel, Luft oder vorzugsweise öl, gefüllt ist.

Wenn der Starkstromschalter gemäß der '" Erfindung arbeitet, so erzeugt der Lichtbogen einen Druckanstieg in dem Rohr. Infolge der eingeschlossenen Luft oder des eingeschlossenen Öls können die durch den Lichtbogen erzeugten Gase nicht nach unten auf ^: den beweglichen Kontakt zu strömen, sen-

dem entweichen im wesentlichen aufwärts durch die öffnungen, im besonderen wenn es sich um -einen ölschalter handelt. Eine besonders verstärkte Lichtbogenlöschwirkung wird erzielt, wenn das Isoliermittel (ζ. Β Luft oder öl) an den zusammenwirkenden Kontakten im Rohr im Augenblick der Kontakttrennung in an sich bekannter Weise unter Druck gesetzt wird. Dabei wird im ίο vorliegenden Fall die Löschwirkung in einem überraschend starken Maße verbessert. Vorzugsweise wird das Isoliermittel durch das Gegenkontakte enthaltende Rohr der Eintrittsmündung und durch die Gasaustrittsöffnungen mittels Pumpenwirkung .hindurchgetrieben, und zwar wird die Pumpenarbeit zweckmäßig in bekannter Weise schon eingeleitet, bevor sich die Kontakte wirklich trennen, weil dann der Lichtbogen nicht ao allein in einem unter Druck stehenden Mittel, sondern in einem strömenden Mittel entsteht. Ein Druckanstieg wird dabei insbesondere zu beobachten sein, wenn das Mittel einer starken und plötzlich einsetzenden Pumpwirkung, z. B. durch federbelastete Kolben, ausgesetzt wird.

Es sind vielfach Starkstromschalter bekanntgeworden, bei denen durch Pumpen das Isoliermittel, im besonderen öl, durch den umschließenden buchsenartigen Kontaktteil heftig hindurchgetrieben wurde. Bei diesen bekannten Anordnungen fehlte es an einem eigentlichen, eng umschließenden Gehäuse, und der Buchsenkontakt bildet die einzige Gasaustrittsöffnung. Weiter wurden zwar nachgiebige geschlitzte Buchsen verwendet, und deren Teile wurden durch den Stöpselkontakt gespreizt, aber es ist doch nicht jederzeit ein freier Durchgang durch das Gehäuse an den in Berührung stehenden Kontakten vorbei für das Isoliermittel gegeben, wie es bei der Anordnung gemäß der Erfindung der Fall ist.

Weiter ist die Erfindung dadurch ausgezeichnet, daß die im Gehäuse untergebrachten Kontakte vorzugsweise knopfartige Körper darstellen, so daß wenigstens im Augenblick der Lichtbogenbildung in bekannter Weise eine Art Punktkontakt vorliegt, der eng und ringförmig durch das Isoliermittel (Öl) umschlossen ist; dabei sitzen diese knopfartigen Kontakte auf starren Armen, die abnehmbar an der Außenseite des Gehäuses angeordnet sind und durch öffnungen in diesem nach dem Gehäuseinnern zu reichen.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnungen beschrieben; darin ist

Fig. ι ein senkrechter Schnitt durch eine zweckmäßige Ausführungsform eines Schalters gemäß der Erfindung,

Fig. 2 ein entsprechender, im größeren Maßstab gehaltener Teilschnitt durch einen der festen Kontakte nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Schnitt nach Linie IH-III in Fig. 2,

Fig. 4 ein Schnitt nach Linie IV-IV in Fig. 2,

Fig. 5 ein senkrechter Schnitt durch eine andere Ausführungsform des festen Kontaktes und seines Topfes,

Fig. 6 ein Fig. 5 entsprechender Schnitt einer weiteren Ausführungsform,

Fig. 7 ein etwas schematisch gehaltener Schnitt ähnlich Fig. 1, der einen mit Schraubengewinde versehenen drehbaren Pumpen- 'kolben zeigt.

Fig. ι zeigt etwas schematisch einen Schalter, der die bevorzugte Form der Kontakte gemäß der Erfindung aufweist (vgl. auch Fig. 2 bis 4). Fig. 1 zeigt ferner die bevorzugte Anordnung von Pumpe und Kolben.

Der Schalter gemäß Fig. 1 ist in einem Kessel 1 mit Deckel 2 angeordnet und enthält die festen Kontakte^ bestehend aus Abbrennkontakten 3 sowie Hauptkontakten 4, mit denen die beweglichen Kontakte zusammenwirken, die aus den Abbrennkontakten 5 und den Hauptkontakten 6 bestehen. Die beweglichen Kontakte sind in bekannter Weise go auf der Traverse 7 an einer Querstange 8 angebracht, die mit ihren nicht dargestellten Enden in üblicher Weise in von nicht dargestellten Federn umschlossene Zugstangen eingreift. Die festen Kontakte 3, 4 liegen in Mantelröhren 9, die in einer Scheidewand 10 angebracht sind, in deren Mitte sich der Pumpenzylinder 11 befindet, in dem der Pumpenkolben 12 arbeitet. Der ' Pumpenkolben ist mit einer oder mehreren Durchbrechungen 13 versehen, die durch ein Ventil 14 abgeschlossen werden können; dieses kann gewöhnlich durch eine Feder 15 abwärts gedrückt werden, die mit dem anderen Ende .sich gegen den Deckel 2 stützt, wo sie durch ein Haltekreuz 16 o. dgl. gehalten wird. In der Mitte des Ventils 14 ist eine Stange 17 befestigt, die frei durch eine Mittelbohrung im Kolben 12 hindurchgeht und am unteren Ende einen Anschlag 18 aufweist, derart, daß das Ventil eine beschränkte Axialbeweglichkeit gegen seinen Kolben besitzt. Der Brückenteil 7 weist einen nach oben ragenden Vorsprung 19 auf, der auf das untere Ende der Ventilstange 17 wirken kann. Wird die Brücke durch den Schließmechanismus in üblicher Weise aufwärts gezogen, so stößt der Vorsprung 19 den Kolben 12 und das Ventil 14 aufwärts und hält dieses geöffnet; wird der Schalter ausgelöst, so kann sich .die Brücke 7, bewegt durch die üblichen Ausziehfedern, rasch bewegen, während die

Feder 15 das Ventil 14 über dem Kolben 12 schließt. Diese beiden Glieder gehen gemeinsam abwärts und pumpen das Öl unter der Trennwand 10 aufwärts in die Mündungen 20 der Töpfe 21; das Öl verläßt die Kammern durch die öffnungen 22 und durch die Mantelröhren 9 an der Oberseite der Wand 10. Man erkennt ohne weiteres, daß der ölspiegel im Hauptkessel 1 etwas über den oberen Enden der Röhren 9 stehen muß.

In Fig. ι sind die Teile des Schalters in

dem Augenblick gezeichnet, in welchem die Kontakte im Begriff sind, sich zu schließen.

Bei der Ausführung nach Fig. 2 bis 4 besteht die Schaltkammer aus einem verhältnismäßig dickwandigen Zylinder 21, vorzugsweise in Gestalt eines Gußstückes aus Messing, der durch die dargestellten Mittel an einer Haupttragstange 23 befestigt ist.

Die Fläche des Hauptkontaktes 4 wird durch den Flansch 24 am unteren Ende des Zylinders 21 gebildet; mit dieser Fläche 4 wirkt der bewegliche Hauptkontakt 6 in Gestalt einer Lamellenbürste zusammen, die mehrere kreisförmig um den Abbrennkontakt 5 angeordnete Teile aufweist. Der Abbrennkontakt hat die Gestalt eines Stöpsels, der in beliebiger Weise leicht abnehmbar an der beweglichen Brücke 7 angebracht ist. Wenn der Stöpsel 5 in den Löschzylinder 21 eintritt, so wirkt er auf drei im Kreise verteilte Abbrennspitzen 3, von denen der Einfachheit halber in Fig. 4 nur eine dargestellt ist. Die Abbrennspitzen 3 sind am unteren Ende von starren Fingern 25 befestigt, an deren oberen Enden halbkugelige Ansätze 26 angebracht sind, die in kreislinienförmigem Kontakt mit der Wandung von drei Löchern im oberen Ende des Zylinders 21 stehen, so daß eine gut leitende Verbindung zwischen den Abbrennspitzen 3 und dem Zylinder 21 hergestellt ist. Die Finger 25 werden in Richtung auf die Achse des Zylinders 21 durch Druckfedern 27 auf Kopfschrauben 28 gedrückt

(s. Fig. 2). Jeder Finger 25 liegt in einer Längsaussparung an der Außenfläche des Zylinders 21. Ersichtlich kann man die Finger 25 leicht vom Zylinder 21 abnehmen und ebenso die Abbrennspitzen 3 leicht von den Fingern 25, auf denen sie zweckmäßig durch Kopfschrauben und Muttern 30 befestigt sind. Öffnungen 31, durch welche die Abbrennspitzen 3 hindurchtreten, sind groß genug, um dem öl einen Durchtritt rings um die Abbrennspitzen zu gestatten, die auf diese Weise gut gekühlt werden.

Zur Erzielung eines guten Ölabschlusses

zwischen dem Kammerzylinder 21 und der umschließenden Mantelröhre 9 kann eine Dichtung, z. B. aus Leder oder Fiber, bei 32 \^rorgesehen werden; sie wird durch einen Ring 33 und Stellschrauben befestigt. Die Mündung 20 des Zylinders 21 erweitert sich zweckmäßig kegelig oder trompetenförmig, und es ist dafür gesorgt, daß Vorsprünge vermieden werden, zu denen der Lichtbogen überspringen könnte.

Bei der Ausführung nach Fig. 5 wird die Kammer gebildet durch ein Tragglied 34, das mit der Anschlußstange 23 beispielsweise durch Schraubengewinde und durch eine nicht dargestellte Mutter verbunden sein kann. Das Glied 34 hat zweckmäßig einen sechseckigen Querschnitt, und an jeder zweiten Fläche des Sechskantes sind starre Finger 25 in ähnlicher Weise befestigt, wie es für die Finger 25 nach Fig. 2 bis 4 beschrieben war, nur greifen die Finger 25 hier in Vertiefungen 35 statt in durchgehende Löcher 27. Die Abbrennspitzerj. 3 sind hier langer als die Spitzen 3 bei der Anordnung nach Fig. 2 bis 4. Dadurch wird die Leistungsfähigkeit für Gleichstrom erhöht, namentlich wenn der Stöpselkontakt (zum Zusammenarbeiten mit der Anordnung nach Fig. 5) ebenfalls sechseckigen Querschnitt aufweist.

Am Teil 34 sind an den drei anderen Sechskantflächen Finger oder Streifen 36 befestigt, die an den unteren Enden starr an dem Mündungsring 24 befestigt sind. In Fig. 5 ist nur ein Finger 25 und ein Finger 36 gezeigt, da aber drei Finger jeder Art vorhanden sind, so wird ein wirksamer elektrischer Käfig oder Einschluß geschaffen, der der Wirkung nach ähnlich ist wie die Anordnung nach Fig. 2 bis 4. Die Lichtbogengase und das öl entweichen aus dem Raum nach Fig. 5 durch die Lücken zwischen den Fingern 25 und 36.

Die Anordnung nach Fig. 6 ist der nach Fig. 5 im ganzen ähnlich, nur ist hier der Ring 24 radial in drei Teile geschlitzt und wird von Fingern 36 getragen, die verschwenkbar genau so angebracht sind, wie es bezüglich der Finger 25 geschildert war.

Der Stöpsel 5 kann in der vorbeschriebenen Weise mit den Abbrennkontakten 3 zusammenwirken, und er ist mit einem. Teil 37 größeren Durchmessers versehen, der in den ausgeschlitzten Mündungsring 24 eintritt und diesen aufweitet. Wird der dickere Teil des Stöpselkontaktes aus dem Ring 24 herausgezogen, so zieht sich dieser zusammen und bildet einen elektrisch geschlossenen Ring; dies tritt ein, wenn der Abbrennstöpsel 5 die Kontaktspitzen 3 verläßt, d. h. der Ring ist vollständig geschlossen, wenn der Lichtbogen tatsächlich einsetzt.

In der der Deutlichkeit halber schematisch gehaltenen Fig. 7 ist die Anordnung im wesentlichen gleich der nach Fig. 1, nur ist der Zylinder 11 drehbar, jedoch nicht in der

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Längsrichtung verschiebbar. Er trägt an der Außenseite ein Schraubengewinde, das .sich etwa über seine halbe Länge erstreckt und nur teilweise bei 38 dargestellt ist, und der Zylinder kann durch eine Schnecke 39 und ein in einem in der Achsrichtung angebrachten Endzapfen 41 des Zylinders angebrachtes Schneckenrad 40 gedreht werden.

Die 'Stangen 23 der normal feststehenden Kontakte in den üblichen Isolierbuchsen sitzen starr in einem Stück 42 und vermögen in Führungslöchern 43 des Deckels 2 zu gleiten. An dem Teil 42 ist ein mit Innengewinde versehener Ring 43° befestigt, der in das Gewinde 38 des Zylinders 11 eingreift. Durch Drehung der Schnecke 3.9 mittels eines äußeren Handgriffes oder Handrades kann der Pumpenzylinder 11 gedreht werden, so daß die normal feststehenden Kontaktstangen 23, ao die festen Kontakte 3 und die Töpfe 21 auf und nieder bewegt werden können, um eine Abtrennung oder Ankupplung. des Schalters gegen oder an den übrigen Teil des Schaltgetriebes herbeizuführen, zu dem der Schalter gehört. Dieser allgemeine Weg der Abtrennung durch Bewegung der Kontaktstangen 23 gegenüber dem Schalterkessel 1 und Deckel 2 bildet nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Die Erfindung soll nicht auf die festen Abbrennkontakte mit Abbrennspitzen gemäß Fig. 2 bis 4 bzw. 5 bis 6 beschränkt sein. Es können andere hervorragende Arten von Abbrennspitzen verwendet werden, d. h. Kontaktglieder, die nach dem Innenraum des Topfes vorspringen.

Der tatsächliche Ringspalt zwischen Mündungsring und Kontaktglied 5 wird sich je nach den sonstigen Verhältnissen ändern, t. B. nach der Viscosität des Mittels, das durch Pumpen hindurchgetrieben wird, und nach der Querschnittsfläche der Auslaßöffnungen 22 des'Zylinders 21. In jedem Falle handelt es sich darum, um die Lichtbogenstrecke herum einen verhältnismäßig hohen Flüssigkeitsdiruck zu schaffen und dabei eine merkliche Strömung des Öls für Kühlzwecke zu erzielen.

Während die verschiedenen Gestaltungen von Löschtöpfen, wie sie hier beschrieben sind, aus Metall bestehen, ist es auch möglich, daß die Töpfe hauptsächlich aus Metall und teilweise aus Isolierstoff bestehen. Beispielsweise können die Gasauslaßöffnungen im Querschnitt dadurch verringert werden, daß Stücke aus Isolierstoff beigegeben werden. Hier ergibt sich ein Weg der Regelung des Flüssigkeitsdruckes.

• Wenn bei größeren Abmessungen des Schalters die vereinigte Kraft der Abreißfedern der beweglichen Kontakte und der Feder des Pumpenkolbens so groß ist, daß das Schließen von Hand durch die üblichen Hebel schwierig bzw. unerwünscht langsam wird; so könnten getrennte Hebel verwendet werden, um die Kontakte zu schließen und den Pumpenkolben anzuheben. Dabei sind diese Hebel dann zweckmäßig in einer Gesperreverbindung, um eine unrichtige Handhabung zu verhüten. Es kann auch ein einziger Hebel verwendet werden, der bei Bewegung in einer Richtung den Pumpenkolben hebt und bei Bewegung in einer anderen Richtung die Kontakte schließt.

Claims

Patentansprüche:

I. Starkstromschalter, insbesondere Ölschalter, dessen einer Kontakt, vorzugsweise der bewegliche, stöpseiförmig ausgebildet ist und in ein Gehäuse eintritt, das den Gegenkontakt, vorzugsweise den festen Kontakt, enthält, dadurch ge-' 'kennzeichnet, daß das im wesentlichen aus Metall bestehende Gehäuse des Gegenkontaktes mit letzterem leitend verbunden und aus einem Rohr gebildet ist, dessen Querschnittsfläche nicht erheblich größer ist als der Stöpselkontakt, während der oder die Gegenkontakte radial von der Innenwand ungefähr im mittleren Teil des Rohrgehäuses vorspringen, und daß das Gegenkontaktgehäuse wenigstens eine Gasaustrittsöffnung aufweist, die weder durch die ringförmige Eintrittsmündung noch durch den Gegenkontakt gebildet wird und die groß genug ist, um eine Explosionstopfwirkung zu verhüten.
2. Starkstromschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegen-

■ kontakt aus einer kleinen Anzahl von knopf artigen Gliedern (3) besteht, die vom Rohr einwärts vorspringen, und zwar, falls mehr als einer vorhanden ist, in kreisförmiger Verteilung am Rohrumfang, derart, daß eine Art Punktkontakt wenigstens im Augenblick der Kontakttrennung vorliegt.
3. Starkstromschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsmündung (20) des Kontaktrohres (21) in einem isolierenden oder isolierten Mantelrohr (9) einer festen Trennwand (10) zugeordnet ist, welche eine völlig mit öl gefüllte Kammer abschließt, und daß es nach oben andererseits durch die Gasaustrittsöffnungen (22) frei mit der Atmosphäre verbunden ist.
4.· Starkstromschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das isolierende gasförmige oder flüssige Mittel, das die Kontakte (3, 5) umschließt, in für andere Kontakte an

sich bekannter Weise während der Unterbrechung unter Druck gesetzt wird.
5. Starkstromschalter nach irgendeinem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch

S gekennzeichnet, daß das isolierende gasförmige oder flüssige Mittel, das die Kontakte (3, 5) umschließt, kurz vor und während der Unterbrechung unter Druck gesetzt wird, wie das für andere Schalter an sich bekannt ist..
6. Starkstromschalter nach irgendeinem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die stöpselartigen Kontakte die Abbrennkontakte bilden, die mit diese Kontakte umschließenden Hauptkontakten zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Hauptkontakte vorzugsweise in Gestalt einer im Kreisring verteilten Vielfachbürste (6) auf das Ende des Mündungsringes des Kontaktrohres (21) einwirkt, der zweckmäßig nach außen flanschförmig verbreitert ist.
7. Schalter nach irgendeinem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der im Kontaktrohr angeordnete Kontakt (3) an einem unter Federdruck stehenden starren Arm (25) sitzt, der leicht vom Äußeren des Rohres (21) abnehmbar ist oder einen Teil davon bildet (Fig. 5 und 6).
8. Starkstromschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die den Öldruck erzeugende Einrichtung diesen Druck gleichzeitig mit der Auslösung des Schalters (in einer an sich bekannten Weise) erzeugt, während andererseits die damit zusammenarbeitenden Abbrennkontakte im Gehäuse einen Gleitkontakt herstellen, der ebenfalls an sich bekannt ist, und zwar über eine solche Länge, daß der Lichtbogen .stets in unter Druck stehendem oder unter Druck fließendem Öl einsetzen muß.
9. Starkstromschalter nach einem der Ansprüche 3 und/oder 4 mit einer im Hauptkessel angebrachten Querwand, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenzylinder mit Kolben in der festen Querwand so angebracht ist, daß er das isolierende Mittel, vorzugsweise Öl, durch das Kontaktrohr (21) von einer Seite der Querwand (10) ;zur anderen treibt, wobei die Pumpe bei Schaltern mit Doppelunterbrechung (Brückentyp) oder zentral im Falle der ringförmig verteilten feststehenden Kontakte eines mehrphasigen Starkstromschalters zwischen den feststehenden Kontakten (3) angeordnet ist.
10. Starkstromschalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die festen Kontakte (3) starr in einem in der Längsrichtung bewegbaren, aber undrehbaren Wagen (42) mit Schraubengewinde (43⁰) angeordnet sind, der mit einem Schraubengewinde auf dem Pumpenzylinder (11) zusammenwirkt, der drehbar, aber nicht in der Längsrichtung verschiebbar ist, so daß durch Drehen des Pumpenzylinders die festen Kontakte bewegt werden können, um eine Trennung oder Einschaltung des Schalters in an sich bekannter Weise gegenüber der anderen Schaltanlage zu bewirken, zu der der Schalter gehört.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen

Berlin, gedruckt in der