DE646848C - Einrichtung fuer die Loeschung des Unterbrechungslichtbogens in Schaltern, Sicherungen oder aehnlichen Apparaten - Google Patents

Description

Es ist bekannt, den in Luft brennenden Unterbrechungslichtbogen von Schaltern, Sicherungen o. dgl. dadurch zu löschen, daß in ihn ein Flüssigkeitsstrahl eingespritzt wird. Die bekannten Schalter dieser Art haben keine den Lichtbogen eng umschließende Hülle, welche diesen am Ausweichen verhindert. Infolgedessen dringt der Flüssigkeitsstrahl nicht in den Lichtbogen ein, und die Flüssigkeit hat keine Löschwirkung. Es sind auch Schalter bekannt, bei denen der Unterbrechungslichtbogen durch eine Düse oder Hülle hindurchgezogen wird, wobei ihm in dieser eingeschlossener Flüssigkeitsstrahl zugeführt w.ird, dem der Lichtbogen nicht ausweichen kann. Derartige Flüssigkeitssäulen sind verhältnismäßig sehr träge, man kann sie infolgedessen mit praktisch brauchbaren Mitteln nicht so stark beschleunigen, wie es im Interesse einer Lichtbogenlöschung von hohem Wirkungsgrad erforderlich wäre. Es ist auch vorgeschlagen worden, den Lichtbogen durch Beblasen mit einem Gasstrahl zu löschen, dem Flüssigkeit in Tropfenform oder nebelartig beigemischt ist.

Die Erfindung hat eine wirksamere Art der Zuführung einer Löschflüssigkeit in den Lichtbogenraum zum Gegenstand. Sie bezieht sich auf Einrichtungen, bei welchen der Unterbrechungslichtbogen in einem Gasraum, insbesondere im Luftraum, brennt, wodurch die entstehenden Dämpfe ungehemmt expandieren können. Die Erfindung benutzt dabei eine an sich bekannte, den Lichtbogen eng umschließende und ihn am Ausweichen verhindernde, jedoch die freie Expansion der entstehenden Dämpfe gestattende Hülle, in die das Löschmittel unter Druck eingeführt wird.

Die Erfindung besteht darin, daß in die den Lichtbogenraum umschließende Hülle ein über den Lichtbogenraum verteiltes Bündel dünner Flüssigkeitsstrahlen, deren Durchmesser in der Größenordnung von 1 mm liegt, geschickt wird, die in ihrer Gesamtheit nur einen Teil des Lichtbogenraumes einnehmen und deren Druck so hoch gewählt ist, daß sie als Strahlen den Lichtbogenraum durchschießen.

Gegenüber der Beblasung mit einem Gasstrahl, dem Flüssigkeit etwa in Tropfenform beigemischt wird, hat diese Löschung den Vorzug, daß die harten Flüssigkeitsstrahlen in den Lichtbogen stärker eindringen. Gegenüber einer Beschickung des Lichtbogenraumes mit einem geschlossenen Flüssigkeitsstrahl hat die Erfindung den Vorzug, daß bei· geringerer Gesamtwassermenge die für die Löschung ausschlaggebende Berührungsfläche zwischen Lichtbogen und Flüssigkeit größer ist, da eine große Anzahl von Strahlen klei-

nen Querschnittes zur Anwendung kommen, welche außerdem noch infolge ihrer hohen Geschwindigkeit in das Innere des Lichtbogens eindringen und im Innern selbst vcrdampfen (Volumkühlung des Lichtbogens). Außerdem hat diese Einrichtung den Vorteil, daß vom Lichtbogen nicht überflüssig viel schädlichen Gegendruck bildender Dampf erzeugt wird und daß nicht unverdampftes

ίο Wasser infolge seiner Leitfähigkeit die Isolation der L^Tnterbrechungsstrecke verdirbt. Um die Berührungsfläche zwischen Lichtbogen und Wasser groß zu machen, kann man in den Lichtbogenraum so viele und so dünne Strahlen hineinschießen, daß ein regelrechtes räumliches Netz von Wasserstrahlen entsteht, durch das der Bogen hindurchbrennen muß.

Die Größenordnung der Geschwindigkeit, mit welcher die Strahlen in den Lichtbogenraum getrieben werden, soll so hoch sein, daß die Flüssigkeitsstrahlen in der stromschwachen Pause des Wechselstromlichtbogens den Lichtbogenraum durchschießen und vermöge ihrer kinetischen Energie in das Innere des Lichtbogens eindringen. Die stromschwache Pause eines 5operiodigen Wechselstromlichtbogens beträgt größenordnungsmäßig etwa 0,0001 Sekunde.

Es ist zweckmäßig, die Strahlen auf eine bestimmte Länge des Lichtbogens zu verteilen und radial in den Lichtbogen zti richten. Das hat den Vorteil, daß der Weg, auf dem die Strahlen den Lichtbogenraum durchdringen müssen, kurz ist, so daß in der stromschwachen Pause das Wasser den ganzen Lichtbogenraum durchstreichen kann. Die Lichtbogenlänge, auf welche man die Strahlen verteilen muß, ergibt sich aus der abzuschaltenden Leistung. Der Druck der Strahlen kann in der Größenordnung \-on mo at oder mehr sein, dann entstehen Wassergeschwindigkeiten in der Größenordnung von 100 m s und mehr. Die Bedingung

ist, daß die Anordnung der Löschvorrichtung so getroffen ist, daß der Lichtbogen keinen nennenswerten Gegendruck erzeugen kann, damit möglichst der volle Zuführungsdruck der Flüssigkeit als Überdruck wirksam ist. Der Durchmesser der Strahlen wird zweckmäßigerweise kleiner als 1 mm gewählt. Die Anzahl der Strahlen wird dafür möglichst groß gemacht.

Es ist zweckmäßig, die Erfindung im Zusammenhang mit einer Löschanordnung anzuwenden, welche, wie schon vorgeschlagen, den Lichtbogen sowohl am Ausweichen und Verlängern durch die Einspritzung (Schleifenbildung) wie auch an der Erzeugung von nennenswertem Gegendruck verhindert. Der . Lichtbogen kann z. B. innerhalb einer Isolierhülle mit axialen Expansionsöffnungen für die entstehenden Dämpfe und Gase gezogen werden, welche den Lichtbogen auf seine der direkten Verbindung der Kontakte entsprechenden Minimal länge begrenzt. Um bei Anwendung einer solchen Hülle die Ansammlung von unverdampfter Flüssigkeit im Lichtbogenraum zu verhindern, kann die Hülle auf der der Flüssigkeitszuführung gegenüberliegenden Seite stellenweise durchbrochen sein. Man kann z. B. an jeder Stelle, wo ein Flüssigkeitsstrahl die Wand trifft, in der Wand eine Öffnung anbringen, durch die das unverdampfte Wasser aus der Hülle wieder austritt.

Der hydraulische Druck von 100 at läßt sich, da das geförderte Wasservolumen nur wenige Kubikzentimeter zu betragen braucht, ,leicht auf mechanischem Wege durch eine unelastische Preßvorrichtung, welche mit der Bewegung des Schaltstiftes gekoppelt ist, erzeugen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. 1 ist der Schaltstift, 2 das feste Schaltstück, welches in einem gewissen Abstand von dem Isolierkörper 3 angebracht ist. 4 ist der Löschkanal in 3. 5 ist eine Zuführungsdüse für die Flüssigkeit mit einer Einrichtung, die die geschlossen zugeführte Wassersäule in viele einzelne für sich geschlossene, harte Strahlen zerteilt. 6 ist eine Flüssigkeitsleitung, 7 ein Preßzylinder für die Flüssigkeit, 8 ein Kolben. Der Kolben ist an dem zweiarmigen Hebel 9 befestigt, der bei 10 gelagert ist und an dessen linkem Hebelarm der Schaltstift 1 befestigt ist, z. B. über ein nachgiebiges Glied 15. Am rechten Hebelarm von 9 greift die Antriebskraft 12 an. Die Übergangsöffnung 13, welche von der Zuführungsleitung 6 nach dem Löschkanal 4 führt, ist nach dem Löschkanal zu konisch erweitert, damit sich die Strahlen auf die ganze Löschlänge 16 der Löscheinrichtung verteilen. 171st ein Nachfüllbehälter, der mit dem Zylinder 7 über ein Rückschlagventil 18, das nur bei aufwärts gehendem Kolben 8 öffnet, in Verbindung steht. Der normale Spiegel der Schaltflüssigkeit ist mit 19 bezeichnet. Der Strom wird dem Schaltstück 2 durch die Anschlußleitung 20 zugeführt und aus dem Schaltstift ι durch die Anschlußleitung 21 mit Hilfe des Gleitkontaktes 22 abgenommen.

Fig. 2 zeigt die Löscheinrichtung in der Ansicht von oben. Die öffnungen der Düse 5 sind divergierend, damit sich die Strahlen 23 in der horizontalen Ebene über den ganzen Querschnitt des Löschkanals gleichmäßig verteilen, ebenso wie sich die Strahlen 24 (Fig. 1) in der vertikalen Ebene über die Löschlänge verteilen. 14 sind die Stellen, an

denen die Strahlen auf die gegenüberliegende Wand auf treffen; an diesen Stellen kann die Hülle durchbrochen werden.

Die Einrichtung ^ist einen Augenblick nach Beginn der Ausschaltung dargestellt. Sie wirkt folgendermaßen: Durch den Hebel 9 wird die Ausschaltkraft 12 gleichzeitig auf den Kolben S nach unten und auf den Schaltstift ι nach oben wirkend übertragen. Durch den Kolben 8 wird dabei die Flüssigkeit in der Leitung 6 unter Druck gesetzt und aus der Düse 5 als hartes Strahlenbüschel 23, 24 herausgetrieben. Sobald der Schaltstift aus dem Isolierkörper 3 heraustritt, befindet sich der Lichtbogen in dem Netz der aus 5 austretenden Flüssigkeitsstrahlen. Durch den Isolierkörper 3 wird der Lichtbogen am Ausweichen und an einer Schleifenbildung gehindert, er ist auf die direkte Verbindungslinie der Kontakte, also seine Minimallänge, begrenzt. Der sich aus der Flüssigkeit entwickelnde Dampf expandiert axial in die flüssigkeitsfreien Räume oberhalb und unterhalb des Isolierkörpers 3. In der stromschwachen Pause des Wechselstromlichtbogens, also in der zeitlichen Umgebung des Stromnulldurchganges, entionisieren die den Lichtbogen durchschießenden Flüssigkeitsstrahlen den Lichtbogenraum, so daß der Bogen erloschen bleibt und die so geschaffene Isolierstrecke innerhalb des Löschkanals 4 durch die wiederkehrende Spannung nicht mehr durchschlagen werden kann. Der expandierende Dampf stabilisiert den Lichtbogen in der Achse des Schaltstiftes und bringt auf die zu beiden Seiten des Löschkanals befindlichen Lichtbogenstücke eine zusätzliche Löschwirkung hervor, ähnlich wie bei einem Blasschalter.

Als Flüssigkeit kann man an sich beliebige Flüssigkeiten verwenden, z. B. auch halbleitende wie Wasser.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Einrichtung für die Lichtbogenlöschung in Schaltern, Sicherungen oder ähnlichen Apparaten mit einer den Lichtbogen eng umschließenden und ihn am Ausweichen verhindernden, jedoch die freie Expansion der entstehenden Dämpfe gestattenden Hülle, dadurch gekennzeichnet, daß in die den Lichtbogenraum umschließende Hülle ein über den Lichtbogenraum verteiltes Bündel dünner Flüssigkeitsstrahlen, deren Durchmesser in der Größenordnung von 1 mm liegt, geschickt wird, die in ihrer Gesamtheit nur einen Teil des Lichtbogenraumes einnehmen und deren Druck so hoch gewählt ist, daß sie als Strahlen den Lichtbogenraum durchschießen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkei'tsstrahlen radial in den Lichtbogen gerichtet werden.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsstrahlen durch einen Druck in der Größenordnung von 100 at oder mehr in den Lichtbogenraum gepreßt werden.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeits,zuführungseinrichtung als Zerteilerdüse ausgebildet ist.

,5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle stellenweise durchbrochen, z. B. siebförmig ausgebildet ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5, jedoch für eine Lichtbogenlöscheinrichtung, bei welcher die Hülle beidseitig in axialer Richtung nach flüssigkeitsfreien Expansionsräumen offen ist und die radiale Flüssigkeitszuführung zur Hülle zwischen den Hüllenenden erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen