DE643020C - Einrichtung fuer die Loeschung von Wechselstromhochleistungslichtboegen - Google Patents

Description

• Einrichtung für die Löschung von Wechselstromhochleistungslichtbögen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung für die Löschung des Wechselstromhochleistungslichtbogens in Schaltern, Sicherungen und ähnlichen Unterbrechungsvorrichtungen mit einem in einem Gasraum mündenden Löschkanal, durch den der Lichtbogen hindurchgezogen wird, und in den während des Bestehens des Lichtbogens ein in unmittelbarer Nähe des Löschkanals bereit gehaltenes flüssiges Löschmittel durch unmittelbar darauf einwirkendes Druckgas hineingedrückt wird. Der Lichtbogen wird dadurch einer unmittelbaren Einswirkung des Löschmittels ausgesetzt, welches in der Einrichtung einen gewissen Druck erreicht und an den Expansionsmündungen des Löschkanals frei und schnell expandieren muß. Unter Löschkanal ist dabei eine verhältnismäßig enge Isolierhülle für den Lichtbogen zu verstehen, in die an einer geeigneten Stelle die Zuführungsleitung für die unter Gasdruck stehende Flüssigkeit mündet.
• Die Erfindung besteht darin, daß eine nur so geringe Flüssigkeitsmenge in der Zuführungsleitung vor dem Löschkanal bereit gehalten wird, daß sie unter der Wirkung des Druckgases noch während des Unterbrechungsvorganges vollständig aus der Zuleitung ausgestoßen und in den Löschkanal hineingetrieben wird.
• Unter Unterbrechungsvorgang ist dabei nicht nur der Vorgang der Lichtbogenlöschung, sondern darüber hinaus der ganze für die Einschaltung einer durchschlagsicheren Unterbrechungsstrecke erforderliche Abschaltv organg verstanden. 'Nach der Erfindung wird also gewissermaßen ein Flüssigkeitspfropfen, hinter dem das elastische Druckgas sitzt, während des Unterbrechungsvorganges durch den Löschkanal vollständig hindurchgedrückt. Es ergibt sich hierbei eine besonders gute Löschwirkung, so daß sehr hohe Abschaltleistungen unterbrochen werden können, und zwar mit an sich beliebigen, insbesondere auch halbleitenden Flüssigkeiten, wie z. B. Wasser. Als Druckgas kann Druckluft verwendet werden.
• Dem Druckgas wird vorteilhafter Weise ein mäßiger Druck gegeben, damit der Gegendruck des Lichtbogens nicht zu hoch ansteigt. Mit Drücken in der Größenordnung von io at. wurden- gute Ergebnisse erzielt.
• Die Diuckgabe soll so frühzeitig erfolgen, daß die Löschmittelströmung schon voll im Gange ist, wenn der bewegliche Schaltstift des Schalters durch den Löschkanal hindurchgeht. Damit sich die Flüssigkeit rechtzeitig in Bewegung setzen kann, soll der Stift in dem Löschkanal Spiel haben.
• Die Flüssigkeitszuleitung, welche die für die jedesmalige Abschaltung benötigte kleine Flüssigkeitsmenge enthält, steht zweckmäßigerweise mit einem Vorratsbehälter durch eine enge oder mit Rückschlagventil versehene Öffnung in kommunizierender Verbindung. Die Achse des Löschkanals wird dann zweckmäßig gegen die Vertikale geneigt, um die untere Mündung des Lösch-

  kanals aus der Flüssigkeit lierauszulleben

  und so die Expansion zu.verbessern.

  Die Fliissigkeitszufiilirungsleitung zum.

  L iisclilcalial soll von seinen Ezpansionsöff=

  sungen räumlich getrennt münden. Die Län-

  @en des Löschkanals, welche bei dieser rätnn-.

  liehen Trennung zwischen die Mündung des

  Druckmittels und die Mündungen in den Et-

  pansionsrauin eingeschaltet sind, hängen von

  clen Uniständen, insbesondere von der Span-

  nung des Stromkreises ab und können von

  wenigen "Zentimeter bis zu mehreren Dezi-

  meter schwanken. Der Zuflußquersehnitt für

  die Flüssigkeit soll dort. wo die Flüssigkeit

  in den Löschkanal iniindet, etwa gleich groß

  sein, wie die Summe der Ouersclinitte der

  Ezpansionsinündungen.

  Eine besonders vorteilhafte Löschwirkung

  erzielt man dadurch, dali nian den Zufluß-

  querschnitt für die Flüssigkeit in unmittel-

  barer \ ähe des Löschkanals auf ein Vielfaches

  seines Mündungsquerschnittes erweitert. Der

  Z`liergang zu dieser Erweiterung soll stetig

  sein. Die Zuführungseinrichtung kann sich

  in Forts eines gekrümmten Rohres an diese

  Erweiterung anschließen, wobei in dein

  Kriiininer die Flüssigkeit steht.

  Dein Löschkanal kann verschiedene Forin

  gegeben werden. Er kann einfache zylin-

  drische Form haben, man kann ihm auch

  die Form einer Doppeldüse geben, in deren

  Mitte das Löschmittel zugeführt wird.

  Die Löscheinrichtung kann in einer Kam-

  mer angeordnet sein, um Flüssigkeitsverlust

  zti vermeiden. Die Kammer kann unter Uni-

  st<inden auch ohne Auspuff ausgeführt sein,

  weil die Einrichtung mit sehr geringen Flüs-

  sigkeitsniengen betrieben werden kann und

  die Löschung in der Regel schon in der ersten

  Halbwelle des Wechselstromes erfolgt, so

  daß wenig Dampf und daher auch nur ein

  geringer Gegendruck entsteht.

  In der Zeichnung ist ein Ausführungsbei-

  spiel der Erfindung dargestellt. Auf einen

  Isolator io ist eine Metallkammer ii mit

  einer Isolierhaube i2 aufgestellt. Mit der

  Metallkammer io ist das feststehende Schalt-

  stück 13 leitend verbunden. Der bewegliche

  Schaltstift 14 ist durch die Isolierhaube 12

  liindtirchgeführt. Der Strom wird dein Ge-

  fäß i i und dein damit leitend verbundenen

  Schaltstück 13 durch die Leitung 13 zuge-

  führt und aus dein Schaltstift 1.4 durch den

  Gleitkontakt IC abgenommen. 17 ist eine

  Platte aus Isoliermaterial, welche mit einer

  zylindrischen, engen Bohrung 18 für den

  Schaltstift und einer großen Üffnung i9 ver-

  sehen ist und in die Kammer i i, i2 einge-

  baut ist. Die Bohrung 18 bildet den Lösch-

  kanal für den Lichtbogen. In der Mitte des

  Löschkanals befindet sich die Mündung 2o

  der Flüssigkeitszufiihrungsleitung. Diese besteht aus dein Rohrkrümmer 2t. 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 Verbindungsöfninig kann ein Rückschlagventil 23, z. B. ein Kugelventil. angebracht sein. Der Spiegel der Schaltflüssigkeit ist mit 24. 1>ezeiclltlet. An das äußere Ende des Rolirkriitnmers 21 ist ein Preßluftbehälter oder eine Preßlufterzeuguligsanlage angeschlossen. 25 ist ein Auspuffrohr, 26 eine Ablenkplatte, welche das Auswerfen von Flüssigkeit verhindert.
• Die Einrichtung wirkt folgendermaßen: Zuerst wird die an das Rohr 27 angeschlossene Preßgaszuführung geöffnet. Knapp darauf «-ird das Kommando zur Auslösung des Schaltstiftes 1 4 gegeben. Die verhältnismäßig geringe Flüssigkeitsmenge 28 in dem Rolirkrünnner 2i setzt sich (]alter 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 Löschinittelströniung in vollem Gang befinden. Andererseits muß die zeitliche Folge der Kouiniandogabe, Preßgaszufuhr und Stiftauslösung, unter Berücksichtigulig der Strömungsgeschwindigkeit, welche das Löschmittel annimmt, so. abgestimmt sein, daß, solange der Lichtbogen besteht, noch Flüssigkeit vorhanden ist. Bei der Kommandogabe für die Auslösung des Schaltstiftes muß daher außer auf die Stiftgeschwindigkeit auch auf die Form der Durchflußquerschnitte, welche die Flüssigkeit zu passieren haben, also sowohl auf die Form des Rolirkrüminers 21 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, zusamKnen, 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.
• Nach der Unterbrechung des Stromkreises füllt sich der Rohrkrümmer 2 1 aus dem Vorratsbehälter i i wieder mit Flüssigkeit, die durch die Öffnung 22 einströmt, sobald die Preßgaszuführung unterbrochen wurde. Während das Preßgas auf die Flüssigkeit drückt, schließt sich das Rückschlagventil 23, so daß keine Flüssigkeit aus dem RohrkrVxnmer in das Gefäß i i 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 des Löschkanals durch die Schrägstellung der Löschkanalachse in weiter Entfernung vom Flüssigkeitsspiegel 24 befindet, wird die Expansione auch nach dieser Richtung nicht-durch die Flüssigkeit gehemmt. Der Lichtbogen kommt außerdem mit der Flüssigkeit in dem Vorratsbehälter nicht in. Berührung, was vorteilhaft ist, da hierdurch nur eine schädliche Dampfbildung und daher Gegendruckbildung entsteht. Durch die Öffnung i9 kann der nach unten aus dem Löschkanal expandierende Dampf rasch abströmen. Der Dampf v erläßt die Kammer durch das Auspuffrohr 25.
• Die Flüssigkeitsoberfläche in dem .Behälter i 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.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung für die Löschung von Wechselstromhochleistungslichtbögen in Schaltern, Sicherungen und ähnlichen Unterbrechungsvorrichtungen mit einem in einen Gasraum mündenden Löschkanal, durch den der Lichtbogen hindurchgezogen wird und in den während des Bestehens des Lichtbogens ein in unmittelbarer Nähe des Löschkanals bereit gehaltenes flüssiges Löschmittel durch unmittelbar darauf einwirkendes Druckgas hineingedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine nur so geringe Flüssigkeitsmenge in der Zuführungsleitung vor dem Löschkanal bereit gehalten wird, daß sie unter der Wirkung des Druckgases noch während des Unterbrechungsvorganges vollständig aus der Zuleitung ausgestoßen und in den Löschkanal hineingetrieben wird.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckgabe auf die Flüssigkeit so frühzeitig erfolgt, daß ein Teil der Flüssigkeit schon aus dem Löschkanal ausgeströmt ist, wenn das bewegliche Schaltstück durch den Löschkanal hindurchgeht.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Schaltstift durch den Löschkanal mit Spiel hindurchgeführt ist, so daß die Flüssigkeit schon aus dem Löschkanal ausfließen kann, während sich noch der Stift im Löschkanal befindet.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuflußquerschnitt für die Flüssigkeit an der Mündung in den Löschkanal etwa so groß ist wie die Summe der Querschnitte .der Expansionsmündungen des Löschkanals.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Zuflußquerschnitt für die Flüssigkeit in unmittelbarer Nähe seiner Mündung in den Löschkanal auf ein Vielfaches seines Mündungsquerschnittes erweitert. .
6. 6. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Löscheinrichtung von einer Kammer umschlossen wird, die keine Auspufföffnung besitzt.