DE638309C - Elektrischer Fluessigkeitsschalter - Google Patents

Description

Es ist bekannt, bei Hochspannungsflüssigkeitsschaltern die Kontakte in einer Druckkammer anzuordnen. Diese Anordnung· ist auch in verschiedenen Ausführungsformen so ausgebildet worden, daß durch die entstehenden Schaltgase ein Flüssigkeitsstrahl in die Lichtbogenbahn geschleudert wird, der zur Abkühlung und Löschung des Lichtbogens beitragen soll.

Auch sind derartige Druckkammern schon so ausgebildet worden, daß sie ähnlich einem Sicherheitsventil dem inneren Drucke nachgeben und die durch den Lichtbogen erzeugten Gase oder Dämpfe entweichen lassen, wie

z. B. bei dem Expansionsschalter. Hier soll die Kühlwirkung bzw. die Löschung des Lichtbogens durch die Entspannung der im Druckkammerinnern erzeugten und verdichteten Dämpfe herbeigeführt werden.

Ferner sind auch schon Flüssigkeitsschalter bekanntgeworden mit einer druckfesten Löschkammer, in welcher ein Paket scheibenförmiger, gegeneinander und gegen die Kontakte isolierter und im Abstand voneinander angeordneter Lamellen vorgesehen ist, und mit einer teilweise mit Schaltflüssigkeit gefüllten Vorkammer, wobei die Löschung des Unterbrechungslichtbogens durch den durch den Lichtbogen aus der Schaltflüssigkeit erzeugten Dampf erfolgt.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schalter der letztgenannten Art und besteht darin, die Löschkammer derart auszubilden, daß sie ihr Volumen beim Auftreten des durch den Unterbrechungslichtbogen erzeugten Druckes innerhalb der Kammer entgegen einer äußeren Kraft, insbesondere Federkraft, vergrößert, und das Lamellenpaket derart in der Kammer anzuordnen, daß die Schaltflüssigkeit unter dem Druck der nachströmenden Schaltgase ungehindert nach außen aus den Lamellenzwischenräumen nach dem durch die Ausdehnung der Löschkammer freigegebenen Räume abfließen bzw. bei Rückgang des Druckes von dort zurückströmen kann.

"Die Zeichnung stellt in schematischer Darstellung die Gesamtanordnung der Erfindung und Einzelheiten dar. Es bedeuten α der feste, b der bewegliche Kontakt, c paketförmig aufgeschichtete Scheiben, welche mit passenden Aussparungen für den beweglichen Kontakt δ versehen sind und welche Räume d zwischen sich lassen. Die Lage dieser Scheiben zu den benachbarten Teilen wird z. B. gesichert durch isolierende Stäbe e. Der gegenseitige Abstand der Scheiben zueinander und zu Boden und Deckel der Druckkammer wird aufrechterhalten durch isolierende Distanzstücke /. g ist die Bodenplatte der Druckkammer und h der glockenförmige, in axialer Richtung bewegliche Deckel der Druckkammer, welche durch Federn/ belastet ist. Der ganze Hohlraum in dieser Druckkammer ist mit Schaltflüssigkeit gefüllt.

k ist die umhüllende oder Fangkammer zur Sammlung etwa aus der Druckkammer geschleuderter Flüssigkeit, /ein Flansch der Druckkammer, welcher sich wie ein Kolben

in der Fangkammer b ewegen kann. Die Fangkammer k ist ebenfalls teilweise mit Schaltflüssigkeit gefüllt. Eine oder mehrere enge, öffnungen / in. dem Gehäuse der Druckkaöf=, mer erlauben den Flüssigkeitsausgleich zvi sehen der Fangkammer k und der Drucl|l· kammer h, wenn nach einem Schaltvorgang Schaltflüssigkeit aus der Druckkammer in die Fangkammer gelangt ist. Diese öffnungen / ίο sind entweder ähnlich einer Labyrinthdichtung so auszubilden, daß ein langsamer Flüssigkeitsausgleich 'ungehindert erfolgt, ein schneller aber gehemmt wird, oder derart, daß er in der Richtung Fangkammer-Druckkammer ungehindert, umgekehrt aber erschwert oder unmöglich ist.

Wird nun der Kontaktstift b gezogen, so verdampft der zwischen den Kontakten a und b stehende Lichtbogen die umgebende Schaltflüssigkeit. Es entsteht ein durch die Federn i einstellbarer Überdruck in der Druckkammer. Die Druckkammer h wird gehoben, die Schaltflüssigkeit in den Zwischenräumen d erhält dadurch die Möglichkeit, nach dem äußeren Umfang der Kammer abzufließen. Die im Lichtbogen gebildeten heißen Gase und Dämpfe treten zwischen die noch nassen Scheiben c, kühlen sich dort ab und kondensieren.

Die unter Überdruck stehende Schaltflüssigkeit tritt unter der schmalen Sitz- und Abdichtungsfläche m der Druckkammer hindurch unter den Flanscht. Die Angriffsfläche für den Überdruck wird dadurch beträchtlich vergrößert und die Druckkammer noch mehr gehoben, bis Gleichgewicht zwischen dem an der Druckkammer angreifenden inneren Überdruck und der Federkraft hergestellt ist. Der unter dem Flanscht freigegebene Raum füllt sich mit Schaltflüssigkeit aus den Zwischenräumen «5? zwischen den Lamellen, diesen für die gebildeten Gase und Dämpfe freigebend. Diese kommen so ungehindert mit einer möglichst großen Abkühlungsfläche der Lamellen c in Berührung.

Die einzelnen Lamellen c können innerhalb der Druckkammer fest eingebaut sein. Sie können aber auch derart eingebaut werden, daß sie sich axial verschieben können, soweit dies die axiale Bewegung der Druckkammer erlaubt. Hierdurch kann eine noch stärkere Kühlwirkung der Lichtbogenbahn erzielt werden.

Da das von dem Lichtbogen ausgehende Druckzentrum sich mit der Entfernung des beweglichen Kontaktes b vom festen Kontakt a nach oben ausdehnt, werden die gebildeten Gase zunächst zwischen die unteren Lamellen treten und die oberen mit der sich hebenden Druckkammer nach oben schieben. Im weiteren Verlaufe des Vorganges treten die Dämpfe auch zwischen die oberen Lamellen. Da zwischen den unteren Lamellen mittlerweile die Dämpfe sich schon abgekühlt haben unter s i^öjumenverminderung, so werden die unteren

fpandlen heruntergedrückt, wobei die abgeilfunlten Dämpfe aus den Zwischenräumen heraus und in die Lichtbogenbahn gedrückt werden, diese kühlend und entionisierend.

In dem Augenblick, in welchem der bewegliehe Kontakt die Öffnung« der Druckkammer verläßt, verschwindet 'der Überdruck in der Druckkammer; diese wird 'unter dem Einflüsse der Feder i wieder auf die Bodenplatte gedrückt, wobei der vorher durch die Dampfbildung im Lichtbogen verdrängte Inhalt, der zum Teil aus Dampf besteht, welcher sich mittlerweile an den Lamellen abgekühlt hat, zum Teil aus Schaltflüssigkeit, zurückgedrängt wird in die Lichtbogenbahn, und zwar in vielen dünnen Schichten. Unter diesen Vorgängen kommt der Lichtbogen schnell und sicher zum Erlöschen.

Die Lamellen c können aus Isolierstoff bestehen. Um den elektrischen Ladungen der Dampfteilchen einen Ausgleich zu ermöglichen und das Spannungsgefälle im Lichtbogen gleichmäßig zu gestalten, können die Lamellen c aus einem schlechten Leiter, z. B. Kohle, Carborund o. dgl., bestehen. Lamellen aus Isoliermaterial können auch ein- oder beiderseitig mit Metallplatten belegt sein, oder die Lamellen können ganz aus Metall bestehen.

Die Lamellen c können eine geriffelte Oberfläche haben oder in ähnlicher Weise gestaltet sein, um die abkühlende Oberfläche zu vergrößern bzw. um eine größere Menge Schaltflüssigkeit an der .Oberfläche festhalten zu können.

Beim Einschalten verdrängt der Schaltstift b leine Flüssigkeitsmenge entsprechend seinem Volumen. Um diesen Raum zu schaffen, müßte die Druckkammer gehoben werden. Diese Arbeit müßte vom Schaltstift geleistet werden, was vermieden werden soll. Dieser Nachteil wird dadurch umgangen, daß der Schaltstift hohl ausgeführt wird. In diese Höhlung kann die verdrängte Schaltflüssigkeit eintreten. Verschlossen ist anderseits die Bohrung durch einen stiftförmigen, entweder feststehenden oder die Bewegung des Schaltstiftes δ teilweise mitmachenden Kolben 0.

Beim Ausschalten drückt dieser Kolben 0 die Flüssigkeit in der Bohrung durch die verngte Öffnung/? strahlförmig in den durch den Schaltstift & freigegebenen Raum. Der Flüssigkeitsstrahl trifft auf eine Umlenkfläche q im Boden des Kontaktes β und wird in Gestalt eines Mantels zurückgeworfen, wie die in der Figur einpunktierten Linien zeigen. Durch diesen Vorgang wird die Lichtbogen-

bahn stark gekühlt und der Flüssigkeitsstrahl zum Teil verdampft und so der Löschvorgang wesentlich unterstützt.

Bei der Unterbrechung sehr starker Ströme kann der Unterbrechungsvorgang an den Kontakten α und b mit einem explosionsartigen Schlag einsetzen, welchem die Druckkammer infolge der Trägheit nicht rasch genug nachgeben kann. Um der verdrängten

ίο Schaltflüssigkeit einen schnellen Abfluß zu ermöglichen und diesen Schlag zu dämpfen^ ist es zweckmäßig, die Druckkammer h nicht vollständig mit Schaltflüssigkeit zu füllen, sondern im oberen Teil derselben ein kleines Luftpolster zu lassen.

Um einer Überbeanspruchung der Druckkammer vorzubeugen, ist durch Umlaufkanäle r in der Wand der Fangkammer k dem Inhalt der Druckkammer h die Möglichkeit gegeben, zu entweichen, wenn diese Kammer durch den inneren Überdruck über ein gewisses Maß gehoben wird.

Wenn der Schaltstift δ die Druckkammer verläßt, wird es nicht zu vermeiden sein, daß ein Gemisch von Schaltflüssigkeit und Dampf die Öffnung η strahlartig verläßt. Damit dieser Strahl nicht durch die Öffnung s in der Fangkammer ins Freie gelangt, sondern in die Fangkammer umgelenkt wird, ist die Öffnung η nach oben konisch erweitert.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   i. Elektrischer Schalter mit isolierender oder halbleitender Schaltflüssigkeit, bestehend aus einer druckfesten Löschkammer, in welcher ein Paket scheibenförmiger, gegeneinander und gegen die Kontakte isolierter und im Abstand voneinander angeordneter Lamellen vorgesehen ist, und mit einer gleichfalls teilweise mit Schaltflüssigkeit gefüllten Vorkammer und mit Lichtbogenlöschung durch den durch den Lichtbogen aus der Schaltflüssigkeit erzeugten Druck, dadurch gekennzeichnet, daß die Löschkammer derart ausgebildet ist, daß sie ihr Volumen beim Auftreten des durch den Unterbrechungslichtbogen erzeugten Druckes innerhalb der Kammer entgegen einer äußeren Kraft, insbesondere Federkraft, vergrößert und daß das Lamellenpaket derart in der Kammer .ange-'■" ordnet ist, daß die Schaltflüssigkeit unter "dem Drucke der nachströmenden Schaltgase ungehindert nach außen aus den Lamellenzwischenräumen nach dem durch die Ausdehnung der Löschkammer freigegebenen Räume abfließen bzw. bei Rückgang des Druckes von dort zurückströmen kann.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen aus einem halbleitenden Material bestehen.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Lamellen geriffelt oder in ähnlicher Weise gestaltet ist, 'um die abkühlende Oberfläche zu vergrößern.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen so eingebaut sind, daß sie einzeln axiale Bewegungen ausführen können.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sitzfläche der Druckkammer derart ausgebildet ist, daß sie nach ihrem Anheben durch den Überdruck diesem eine vergrößerte Angriffsfläche bietet, ohne eine Ausströmöffnung freizugeben.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche stiftförmige Kontakt hohl ist und einen stiftartigen Kolben enthält, um die beim Einschalten durch den Schaltstift verdrängte Schaltflüssigkeit aufzunehmen und dieselbe während des Ausschaltvorganges wieder in die Druckkammer auszustoßen.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Boden des festen Kontaktes eine Umlenkfläche ange-

   - bracht ist, welche den aus dem beweglichen Kontakt austretenden Flüssigkeitsstrahl so umlenkt, daß er "mantelförmig zurückgeworfen wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen