DE623343C

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Publication number: DE623343C
Application number: DENDAT623343D
Authority: DE
Priority date: 1930-07-04
Also published as: FR41092E; FR41093E; GB379804A; FR702226A; GB380658A; BE381089A; DE641706C; FR720450A; GB380657A; US1942294A; NL35345C; FR724251A; DE678032C

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 19. DEZEMBER 1935

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 c GRUPPE 36 os

Expansionsschalter Zusatz zum Zusatzpatent 622

Patentiert im Deutschen Reiche vom 10. Dezember 1930 ab Das Hauptpatent hat angefangen am 21. August 1929.

Gegenstand des Hauptpatents ist ein Expansionsschalter mit einer Schaltkammer, welche besondere von der Schaltstiftöffnung getrennte Ausströmstellen für den Dampf hat und mit Verschlußteilen ausgerüstet ist, die durch den Dampfdruck im Innern der Kammer entgegen von in umgekehrter Richtung wirkenden Verschlußkräften bei einem bestimmten Dampfdruck geöffnet werden. Der Vorzug dieser Anordnung besteht darin, daß der für die Expansionslöschung erforderliche Anfangsdruck immer gewährleistet ist, unabhängig von der jeweils zu unterbrechenden Stromstärke.

Wird jedoch die Steuerung des Expansionsorgans dem Dampfdruck allein überlassen, so ist bei kräftiger Expansion das Offenhalten der Expansionsöffnung über den Stromnulldurchgang infolge des starken Absinkens des Dampfdruckes bei der Expansion nicht ohne weiteres gewährleistet.

Die Erfindung besteht darin, bei einer solchen Schaltkammer, deren Verschlußteile mit einer federnden Gegenkraft belastet sind, die Eigenschwingungsdauer des Expansionssystems derart zu bemessen, daß sie in der Nähe der Halbperiodendauer des Wechselstromes liegt. .

Hierdurch ist erreicht, daß nach dem erfolgten Ansprechen des Expansionsorgans nicht nur ein Wiederschließen, bevor der Strom durch Null gegangen ist, verhindert wird, sondern auch die Expansionsöffnung während des Stromdurchganges möglichst weit offen ist.

Man kann auch das bewegte Expansionsorgan mit einer Bewegungsdämpfung ausrüsten, die nur im Schließsinne wirkt, so daß möglichst der ganze Dampfbildungsprozeß bei ganz geschlossener Kammer abläuft, dann die Expansionsöffnung plötzlich auf ihren vollen Wert geöffnet wird und in diesem Zustand einige Zeit verbleibt.

In den Abbildungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Fig. ι zeigt einen Expansionsschalter. Die Dampfkammer 10 ist in dem Kondensationsgefäß 11 befestigt. Sie ist mit einem Deckel 12 verschlossen, in dem die Bolzen 13, 14 verankert sind, welche zur Führung des Deckels in den Flanschen der Dampfkammer 10 dienen. In der gezeichneten Ruhestellung wird der Deckel mit einer bestimmten Federkraft der Federn 15, 16 festgehalten. Der Deckel 12 bildet mit den Federn 15, 16 ein schwingendes System, dessen Schwingungsdauer T (Fig. 2)

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden;

Frits Kesselring in Berlin-Hermsdorf und Werner Kaufmann in Berlin-Siemensstadt.

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ungefähr gleich der Halbperiodendauer ¹U, des Wechselstromes gemacht ist. 17 ist der Deckel der Kondensationskammer. 18 und 19 sind die öffnungen in den Deckeln für den beweglichen Schaltstift 21 des Schalters. 20 ist das in der- Dampfkammer befestigte feststehende Schaltstück. Der Strom wird dem Schaltstück 20 zugeführt, vom Schaltstift 21 mittels in der Zeichnung nicht dargestellten Gleitkontakts abgenommen. Die beiden Kammern sind bis zur Marke-22 mit einer Schaltflüssigkeit, Wasser oder öl, gefüllt. Der Deckel 12 ist entweder ganz aus Isoliermaterial oder gegen den Schaltstift 21 isoliert. Wenn der Schaltstift 21 aus dem Schaltstück 20 des unter Strom befindlichen Schalters herausgezogen wird, entsteht ein Lichtbogen. Der ganze nun folgende Löschvorgang spielt sich so rasch ab, daß der Schaltstift die Kammer noch nicht verlassen hat, wenn der Lichtbogen, bereits gelöscht ist. Die Schaltflüssigkeit in der Dampfkammer verdampft. Die Dampfspannung drückt den • Deckel nach aufwärts. Bei einer bestimmten Dampfspannung, welche der Spannung der Federn 15,16 entspricht, erreicht die untere Kante des Deckels 12 den oberen Rand der Dampfkammer 10, so daß sich eine ringförmige öffnung zwischen 12 und 10 bildet, aus welcher Dampf in das Kdndensationsgefäß auszuströmen beginnt. Der Deckel bewegt sich noch weiter nach oben bis zu einem Maximalwert der Öffnung, welchem die maximale Federspannung entspricht. Wenn nun der Strom im Lichtbogen nach Überschreiten des Höchstwertes gegen Null geht, nimmt die Dampfentwicklung durch den Lichtbogen ab. Unter dem Einfluß der hohen Dampfspannung und der weit geöffneten Expansionsöffnungexpandiert nun das durch die Kammer um den Lichtbogen unter Druck zusammengefaßte Dampfvolumen sehr rasch, während der Lichtbogen sich immer mehr zusammenzieht. Beim Stromnulldurchgang füllt der expandierende +5 Dampf auch den früher stromführenden Lichtbogenraum selbst, kondensiert sich um die elektrischen Ladungsträger und entionisiert dadurch den Lichtbogen so rasch, daß - der Lichtbogen nicht mehr zünden kann. Die Eigenschwingungsdauer T des Expansionssystems ist ausgedrückt durch die Formel

τ —

worin m die Masse und k die Federkraft be-. deuten. Die Federkraft ist mit Rücksicht auf den zu erzeugenden Expansionsdruck festgelegt. Man wird also die Schwingungsfähigkeit im wesentlichen durch die Masse m beeinflussen.

Die zeitliche Phasenverschiebung der Schwingungsweite des beweglichen Expansionsorgans gegenüber der sekundlichen Dampf entwicklung in der Kammer ist in dem Diagramm Fig. 2 veranschaulicht. Die in der Sekunde gebildete Dampf menge q. wird nach dem Stromnulldurchgang mit ansteigendem Strom zunehmen, mit dem Maximum der Lichtbogenleistung ihren Höchstwert Q erreichen und mit dem Stromnulldurchgang wieder auf den Nullwert herabsinken. Die Schwingungsweise s des Expansionsorgans ist infolge der trägen Masse des Expansionsorgans gegen q zeitlich phasenverschoben, so daß zur Zeit i₀ des Stromnullwertes die Expansionsöffnung entsprechend der Schwingungsweite S₀ geöffnet ist. Die Schwingungsdauer T des Expansionsorgans ist genau gleich der halben Periodendauer ¹I^ des Wechselstromes angenommen.

Die Masse des Expansionsorgans kann beispeilsweise auch dadurch vergrößert werden, daß der Deckel 12 der Dampfkammer mit dem Deckel 17 der Kondensationskammer verbunden wird.

Fig. 3 stellt ein Ausführungsbeispiel für eine Dampfkammer mit gedämpftem Expansionsorgan dar. 32 ist das Expansionsgefäß, in welches die Dampfkammer 33 eingebaut ist; 34 ist der bewegliche Deckel, in dem Bolzen 35· 36 verankert sind, die in den Ansätzen 37» 38 der Kondensationskammer geführt sind und den ringförmigen Kolben 40 mitnehmen. 41, 42 sind die Federn des Expansionssystems. ¹SS Der Kolben ist mit genügend weiten Öffnungen 43, 44 versehen, welche durch Rückschlagventile 45, 46 bei der Abwärtsbewegung verschlossen werden.

Wenn der Deckel 34 durch den Dampfdruck i°o angehoben wird und der Kolben 40 nach oben geht, öffnen sich die Rückschlagventile 45, 46, so daß die Flüssigkeit durch die weiten Öffnungen 43, 44 leicht hindurchströmen kann und die Bewegung nicht gedämpft wird. Bei der Schließbewegung des Deckels 34 sind dagegen die Rückschlagventile 45, 46 geschlossen, und die Abwärtsbewegung wird durch die Flüssigkeitsreibung an dem Umfang der Kolben so stark gedämpft, daß der Expan- ^lla sionsquerschnitt über den Stromnulldurch- ;ang weit offen bleibt.

Claims

Patentansprüche:

i. Expansionsschalter mit einer Schaltkammer, welche besondere von der Schaltstiftöffnung getrennte Ausströmstellen für den Dampf hat, mit Verschlußteilen, die auf den Dampfdruck ansprechen und mit federnden Gegenkräften belastet sind nach

Zusatzpatent 622 733, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenschwingungsdauer des Expansionssystems derart bemessen ist, daß sie in der Nähe der Halbperiodendauer des Wechselstromes liegt.
2. Expansionsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegte Verschlußorgan mit einer Bewegungsdämpfung ausgerüstet ist, die nur im Schließsinne wirkt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen