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Wechselstromleistungsschalter mit Flüssigkeit enthaltender Schaltkammer
Gegenstand des Hauptpatentes ist ein Wechselstromleistungsschalter mit Flüssig keit
enthaltender Schaltkammer und Löschung des Lichtbogens innerhalb von Flüssigkeit,
bei welchem die Löschvorrichtung und die Kontaktstelle oberhalb des Flüssigkeitsspiegels
in der Schaltkammer angeordnet sind. Der Löschvorrichtung wird dabei während der
Unterbrechung durch eine vom Lichtbogen gesonderte Leitung Flüssigkeit aus dem unteren
Teil der Kammer unter Druck zugeführt. Hierdurch ist erreicht, daß die Lichtbogengase
während des Löschvorganges frei expandieren können, während gleichzeitig die Flüssigkeit
unter einem gegen die Lichtbogenachse gerichteten Druck steht, wodurch ein rascher
Ersatz der aus dem Lichtbogenraum expandierenden heißen ionisierten Lichtbogengase
durch frisches, unter einem gewissen Überdruck stehendes kühles Löschmittel erfolgt.
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Nach der Erfindung soll der Schalter nach dem Hauptpatent in zweckmäßiger
Weise so ausgestaltet werden, daß die Löscheinrichtung mit Hilfe von Druckgas betrieben
werden kann. Die Erfindung besteht darin, daß die vom Lichtbogen gesonderte Leitung,
aus welcher der Löschvorrichtung das Löschmittel unter Druck zugeführt wird, die
Form eines Krümmers hat, der durch den Flüssigkeitsinhalt der Schaltkammer hindurchgeführt
ist, wobei sein Flüssigkeitsinhalt bei der Ab-Schaltung mit Druckgas herausgetrieben
wird und sich selbsttätig aus der Schaltkammer nachfüllt.
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Auf diese Weise ist eine sehr wirksame elastische und praktisch trägheitslose
Flüssigkeitszuführung zu der Löschvorrichtung erzielt, wobei gleichzeitig die günstigsten
Expansionsverhältnisse für die Lichtbogengase geschaffen sind.
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Besonders zweckmäßig ist es, die Löschvorrichtung mit ihrer Düsenachse,
in der der Lichtbogen gezogen wird, schräg zum Flüssigkeitsspiegel in der Schaltkammer
anzuordnen, weil hierdurch die, geradlinigste Flüssigkeitszufuhr zur Löschdüse und
eine gute Expansionswirkung derselben erzielbar ist. Ferner kann man zweckmäßigerweise
die Löschvorrichtung mit Hilfe einer die Schaltkammer in zwei Teile teilenden Isolierplatte
schräg in der Schaltkammer befestigen. Die
Flüssigkeit im Behälter
kann hierbei durch Platten abgedeckt sein, um ein Aufwirbeln der Flüssigkeit durch
die mit großer Gewalt expandierenden Gase zu verhindern.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Auf einem, Isolator io ist eine Metallkammer ii mit einer Isolierhaube i2 aufgestellt.
Mit der Metallkammer ii ist das feststehende Schaltstück 13 leitend verbunden. Der
bewegliche Schaltstift 14 ist durch die Isolierhaube 12 hindurchgeführt. Der Strom
wird dem Gefäß r i und dem damit leitend verbundenen Schaltstück 13 durch die Leitung
15 zugeführt und aus dem Schaltstift 14 durch den Gleitkontakt 16 abgenommen. 17
ist eine Platte aus Isoliermaterial, welche mit einer zylindrischen engen Bohrung
r8 ' für den Schaltstift und einer großen Öffnung ig versehen ist und in die Kammer
ii, iz eingebaut ist. Die Bohrung 18 bildet den Löschkanal für den Licht. bogen.
In der Mitte des Löschkanals befindet sich die Mündung 2o der Flüssigkeitszuführüngsleitung.
Diese besteht aus dem Rohrkrümmer 21. Der Mündungsquerschnitt 2o erweitert sich
rasch auf den wesentlich größeren Querschnitt des Rohres 21. Der Rohrkrümmer kommuniziert
durch die enge Verbindungsöffnung 22 mit dem Vorratsbehälter i i. In der Verbindungsöffnung
kann ein Rückschlagventil 23, z. B. ein Kugelventil, angebracht 'sein. Der Spiegel
der - Schaltflüssigkeit ist mit 24.bezeichnet. An das äußere Ende des Rohrkrümmers
21 ist ein Preßluftbehälter oder eine Preßlufterzeugungsanlage angeschlossen.
25 'ist ein Auspuffrohr, 26 eine Ablenkplatte, welche das Auswerfen von Flüssigkeit
verhindert.
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Die Einrichtung wirkt folgendermaßen: Zuerst wird die an das Rohr
27 angeschlossene Preßgaszuführung geöffnet. Knapp darauf wird das Kommando zur
Auslösung des Schaltstiftes 14 gegeben. Die verhältnismäßig geringe Flüssigkeitsmenge
28 in dem Rohrkrümmer 21 setzt sich daher vorzeitig in Bewegung und beginnt schon
durch den Löschkanal 18 auszuströmen, während sich der Stift 14 noch in diesem befindet.
Da der Stift mit Spiel durch den Löschkanal hindurchgeführt ist, steht dem Ausströmen
der Flüssigkeit ein bestimmter Ringquerschnitt zur Verfügung. Die Flüssigkeit in
dem Löschkanal erlangt daher in dem Löschkanal eine gewisse Strömungsgeschwindigkeit,
bevor der Lichtbogen hindurchgezogen wird. Wenn der Stift 14 die obere Mündung des
Löschkanals verläßt, soll die ganze Flüssigkeit aus dem Rohrkrümmer 21 schon nahezu
ausgestoßen sein. jedenfalls muß sich in diesem Zeitpunkt die Löschmittelströmung
in vollem Gang befinden. Andererseits muß die zeitliche Folge der Kommandogabe,
Preßgaszufuhr und Stiftauslösung, unter Berücksichtigung der Strömungsgeschwindigkeit,
welche das Löschmittel annimmt, so abgestimmt sein, daß, solange der Lichtbogen
besteht, noch Flüssigkeit vorhanden ist. Bei der Kommandogabe muß daher außer auf
die Stiftgeschwindigkeit auch auf die Form der Durchfiußquerschnitte, welche die
Flüssigkeit zu passieren haben, also sowohl auf die Form des Rohrkrümmers ->i wie
auch auf die Form und Weite des Löschkanals und den Druck des Preßgases Rücksicht
genommen werden, weil von allen diesen Faktoren die Strömungsgeschwindigkeit abhängt.
Die Unterbrechung des Stromkreises vollzieht sich in der Regel beim ersten Stromnulldurchgang
des Wechselstromes, der stattfindet, während der Lichtbogen durch. den-Löschkanal
gezogen ist. Die besondere Güte der Löschwirkung hängt mit der kleinen Flüssigkeitsmenge,
welche im Augenblick der Unterbrechung vorhanden ist, zusammen, denn, wie Versuche
ergeben haben, ist das Maximum der Unterbrechungsleistung immer dann erreicht, wenn
durch genaue Abpassung der Kommandogabe diese Flüssigkeitsmenge im Unterbrechungsmoment
auf einen Mindestwert gebracht wird.
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Nach der Unterbrechung des Stromkreises füllt sich der Rohrkrümmer
21 aus dem Vorratsbehälter ii wieder 'mit Flüssigkeit, die durch die Öffnung 2z
einströmt, sobald die Preßgaszuführung unterbrochen wurde. Währenddem das Preßgas
auf die Flüssigkeit drückt, schließt sich das Rückschlagventil 23, so daß keine
Flüssigkeit aus dem Rohrkrümmer in das Gefäß ii gedrückt wird. Der durch den Lichtbogen
aus der Flüssigkeit entwickelte Dampf expandiert mit großer Schnelligkeit nach beiden
Seiten in den flüssigkeitsfreien Raum der Kammer. Da sich die untere Öffnung durch
die Schrägstellung der Löschkanalachse in Zweiter Entfernung vom Flüssigkeitsspiegel
24 befindet, wird die Expansion auch nach dieser Richtung nicht durch die Flüssigkeit
gehemmt. @ Der Lichtbogen kommt'außerdem mit der Flüssigkeit im dem Vorratsbehälter
nicht in Berührung, was vorteilhaft ist, da hierdurch nur eine schädliche Dampfbildung
und daher Gegendruckb.ildung entsteht. Durch die Öffnung i9 kann der nach unten
aus dem Löschkanal expandierende Dampf rasch abstrdmen. Der Dampf verläßt die Kammer
durch das Auspuffrohr 25.
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Die Flüssigkeitsoberfläche in dem Behälter r i kann durch eine Platte
29 aus Holz, Isoliermaterial o. dgl. abgedeckt sein, um zu verhindern, daß durch
die heftige Expansion der Löscheinrichtung .die Flüssigkeit- aufgewirbelt wird.