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Löschkammerschalter, insbesondere für leitende Löschflüssigkeiten
Gegenstand der Erfindung ist ein Löschkammer;schalter, insbesondere für leitende
Löschflüssigkeit, mit Löschung des Lichtbogens durch die von diesem an der Kammermündung
bei der Kontakttrennung erzeugte Strömung, welche unter der Einwirkung des in der
Löschkammer durch,den Lichtbogen gebildeten Überdrucks zustande kommt. Die Löschkammer
selbst ist in einem Flüssigkeitsgefäß untergebracht. Es ist für einen derartig ausgebildeten
Wasserschalter bereits vorgeschlagen, an der Löschkammer eine zu einem unter dem
Flüssigkeitsspiegel endigenden Isolierrohr sich verengende, nach oben gerichtete
Kontaktaustrittsöffnung vorzusehen, so daß die Schaltgase ins Wasser geleitet werden.
Wenn man hierbei- die aus einem beweglichen Stiftkontakt und einem Tulpenkontakt
bestehende übliche Kontaktanordnung benutzen wollte, so müßte das Wasser über der
Öffnung der Kammer, durch die der Schaltstift austritt, verhältnismäßig hoch stehen,
damit nicht bei hohen Schaltleistungen die entwickelten Gase :dem Schaltstift in
Form eines dicken, sehr widerstandsfähigen Strahles nachfolgen und die Wasserschicht
unbeeinflußt durchbrechen. Ein hoher Waisserspiegel über der Löschkammeröffnung
des Schalters würde aber eine große Bauhöhe und einen sehr langen unbequemen Schaltweg
für den beweglichen Kontald bedingen. Nach .der Erfindung wird der zum Durchlaß
der Strömung dienende Querschnitt der Löschkammeröffnung während der ganzen Kontaktbewegung
mindestens bis nach erfolgter Lichtbogenlöschung auf eine gleichbleibende Ringfläche
beschränkt, die zwischen der Kammeröffnung und dem Schaltstift besteht. Hierbei
ersetzt man zweckmäßig den Querschnitt des auftretenden Kontakts durch einen ungefähr
gleichen Querschnitt eines anderen Konstruktionsteiles in der Weise, daß mit dem
Schaltstift eine Verlängerung aus Isoliermaterial fest verbunden wird. Diese dient
alsdann zur Bildung des ringförmigen Ausströmquersehnittes. Durch die erfindungsgemäße
Regelung des Querschnittes der Löschkammeröffnung wird der durch den Lichtbogen
erzeugte Dampfistrahl beim Austritt aus der Löschkammer nicht nur zerteilt, sondern
auch so beeinflußt, daß er während des ganzen Unterbrechungsvorganges die günstigsten
Verhältnisse zur Lichtbogenlöschung aufweist. Zugleich erzielt man hierdurch eine
kleine Bauhöhe des Schalters.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.Abb. r. Darin ist t die
Löschkammer, 2 der feste Kontakt, 3 eine Verlängerung der Löschkammer z, die zur
Aufnahme dies verlängerten Schaltstiftes dient, q. der äußere Anschluß der Löschkammer,
5 die Wasserkammer, 6 der metallene Schaltstift, 7 eine
Verlängerung
desselben aus Isoliermaterial, S ein Abbrennstück aus schwer schmelzbaren: Metall
wie Wolfram. Der Schalter ist in der Ausschaltstellung gezeichnet.
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Diese Anordnung bietet neben der guten Durchinischung der Schaltgase
mit dein Wasser den Vorteil, daß der Lichtbogen in dem engen Kanal zwischen der
Verlängerung 7 des Schaltstiftes und der Kammer der Blas-,virkung der aus der Kammer
austretenden Gase sehr viel weniger ausweichen kann, als wenn die ganze Kammeröffnung
freiliegt. Es kommt auch durch die Kanalwandungen eine starke Kühlung zustande.
Ferner ist in dem engen Kanal die Geschwindigkeit der Schaltgase sehr viel höher
als sie in der gänzlich freigegebenen Üffnung sein würde, auch dauert die Strömung
länger an, alles Umstände, die die Lichtbogenlöschung begünstigen. Zwar wird die
Löschkammer durch größere Höhe und längerer Dauer des inneren Überdruckes stärker
beansprucht und muß dementsprechend fest gebaut werden. Man kann aber durch besondere
Öffnungeng diesen Druck nach'Belieben herabsetzen, wobei diese Öffnungen, wie bereits
vorgeschlagen, durch weitgehende Unterteilung und Schrägstellung so angeordnet -,verden,
daß sich die Gase mit dem Wasser gut mischen. Für die Abschaltung kleiner Ströme
erweist sich die erfindungsgemäße Anordnung besonders günstig, weil infolge des
geringen Wasserquerschnitts, den der Strom auf dem Wege vom Schaltstift zum festen
Kontakt durchfließen muß, ein sehr großer Widerstand eingeschaltet wird, durch den
der Strom vor der eigentlichen Unterbrechung weit herabgedrückt wird. Ein Lichtbogen
kommt hierbei nicht zustande, solange der bewegliche Leiter sich noch im Wasser
befindet. Erst beim Verlassen desselben entsteht ein kleiner Unterbrechungsfunke.
Eine nennenswerte Wasserverdampfung tritt bei kleinen Abschaltleistungen überhaupt
nicht auf. Auch für mittlere Abschaltleistungen ist die Anordnung nach der Erfindung
günstig. Bei den bekannten Anordnungen wird in diesein Falle die entstehende Dampfmenge
nur einen mäßigen Druck in der Innenkannner erzeugen, da ihre Öffnung sofort nach
dein Austritt des Schaltstiftes ganz freigegeben wird. Bei dem Gegenstand der Erfindung
wird hingegen einerseits mehr Dampf erzeugt, da der stromdurchflossene Wasserquerschnitt
kleiner ist, andererseits erzeugt die gleiche Dampfmenge einen höheren Druck, da
der Austrittsquerschnitt für den Dampf kleiner ist.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die besondere Ausbildung
des Schaltstiftes. Als Material für die Isolation der Verlängerung eignet sich Hartgummi,
auf dessen Oberfläche sich praktich keine Lichtbogenkanäle bilden und welches sich
im Wasser bzw. Dampf bei den kurzzeitigen Beanspruchungen durch den Lichtbogen während
des Schalteis wenig abnutzt. Als geeignet sind auch hochwertige Isolierpreßniaterialien
befunden worden, z. B. das aus Glas und Glimmer hergestellte Isolierpreßmaterial.
Ferner hat sich Quarz als gut verwendbar erwiesen.
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Da die Schaltstiftverlängerung im wesentlichen die Isolation zwischen
dem Anschluß .I und dein metallenen Schaltstift 6 zu übernehmen hat, so ist es zweckmäßig,
die Oberfläche des Schaltstiftes durch Rillen zu vergrößern. Diese Rillen können,
wie in Abb. 2 dargestellt, bis in den Teil fortgesetzt werden, der in der Kammeröffnung
verbleibt, und bev irken dort durch Bildung eines Labyrintes eine mehrfache Expansion
der Schaltgase, wodurch die Lichtbogenlöschung ebenfalls begünstigt wird. Im übrigen
bedeutet in dieser Abbildung wieder r die Löschkammer, 6 den Schaltstift; 7 ist
die erfindungsgemäße gerillte Isolierverlängerung.
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Um die Isolation zwischen dem beweglichen und festen Kontakt nach
der Abschaltung noch weiter zu verbessern bzw. mit einem kurzen Isolierstück 7 auszukommen,
wird der Schaltstift 6 so weit gehoben, daß die Isolierverlängerung völlig aus der
äußeren Kammer 5 heraustritt. Dies geschieht aber erst dann, wenn der Lichtbogen
erloschen ist. Um dies zu erreichen, werden Schaltgeschwindigkeit und Isolierstück
entsprechend bemessen. Um eine allzu große Abhängigkeit von der Schaltgeschwindigkeit
zu vermeiden und den Veränderungen Rechnung zu tragen, die die Schaltgeschwindigkeit
durch den mit der Abschaltleistung veränderlichen Gasdruck erleidet, wird hierbei
der Schaltstift derart bewegt, dal) seine Bewegung von der Berührung mit dein Gegenkontakt
bis zu der Stelle, in der die isolierende Verlängerung mit dem unteren Ende der
Kammerbohrung ungefähr abschneidet, zunächst schnell und von da ab langsam erfolgt.
Dies kann durch einen Antrieb erreicht werden, der irgendeine, z. B. durch eine
Schwungmasse gesicherte, annähernd gleichförmige Bewegung macht, die durch bekannte
Übersetzungsglieder, z. B. Kurbelgetriebe, unrunde Räder o. dgl., so auf den Schaltstift
übertragen wird, daß seine Geschwindigkeit von Null bis zu einem bestimmten Wert
zunimmt, nach einem bestimmten Weg rasch auf einen geringeren Wert absinkt und auf
diesem bis gegen das Ende der Bewegung beharrt.
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Diese Bewegung des Schaltstiftes kann auch durch einen Antrieb erzeugt
werden, der sich nicht gleichförmig bewegt, z. B. einen Federpuffer, in dein nach
Erreichung einer bestimmten Stellung eine Bremse zur Wirkung
gelangt,
die nur eine langsame Weiterbewegung zuläßt. Hierzu eignet sich beispielsweise eine
Um mit Sicherheit zu erreichen, daß fder Isolierstift nicht eher aus der Kammer
herausgezogen wird, bis der Lichtbogen abgerissen ist, wird zweckmäßigerweise eine
Sperrung angeordnet, die vom Strom derart gesteuert wird, daß sie den Kontaktstift
erst freigibt, wenn der Effektivwert ,des Stromes Null oder sehr klein geworden
ist. Der Umstand, daß die Sperrung dann bei kleinen Abschaltströmen gar nicht in
Wirksamkeit tritt, ist vorteilhaft, da in diesem-Fall der Lichtbogen sicher abreißt,
auch wenn der Schaltstift sich kontinuierlich in die Endstellung bewegt.
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Eine Ausführungsform der Sperrung zeigt Abb. 3. Darin ist i die Löschkammer,
welche von dem Wassergefäß 5 umgeben und von einer Durchführung 16 mit dem Anschluß
¢ getragen wird. Der Schaltstift 6 mit dem Abbrenn!stück 8 und der Isolierverlängerung
7 wird durch eine Feder IS aus beiden Kammern herausgezogen. In der gezeichneten
Stellung wird er während der Ausschaltung durch eine Klinke io aufgehalten, die
er mittels des Konus i i zur Seite zu drücken sucht. Die Bewegung der Klinke wird
zunächst durch einen @Magneten 12 verhindert, der durch den abzuschaltenden Strom
errregt wird. Sobald dieser unterbrochen oder auf einen sehr kleinen Wert gesunken
ist, kann .die Klinke ausweichen und der Schaltstift in die Endstellung gehen. Um
zu verhindern, d aß während des Durchganges des Wechselstromes, .durch Null ein
Loslassen der Klinke eintritt, wird sie erfindungsgemäß mit einer Dämpfung versehen.
Hierfür eignet sich wegen ihrer Einfachheit und Sicherheit eine Massendämpfung,
die durch ein Gewicht 13 angedeutet ist, das gleichzeitig das Einlegen der Klinke
nach dem Einschalten des Schaltstiftes 6 bewirkt.
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Anstatt den Schaltstift mit einer Isolierverlängerung zu versehen,
kann man den Zweck der Erfindung auch dadurch erreichen, daß man in die Kammeröffnung
von unter her ein Isolierstüdk einschiebt, das dem Schaltstift bei :seiner Aufwärtsbeweg
ung folgt und beider Abwärtsbewegung niedergedrückt wird.
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Ein Ausführungsbeispiel hierfür zeigt Abb. q.. Darin ist i die Löschkammer,
5 das Wassergefäß, 6 der Schaltstift, 7 der Isolierkörper, der in der Verlängerung
3 der Löschkammer geführt ist und durch eine Feder 14 nach oben gedrückt wird. Die
Verlängerung 3 kommuniziert mit dem Innenraum der Löschkammer ,derart, daß der Druck
unter dem Isolierkörper 7 gleich demjenigen über deinselben ist. Durch diese Anordnung
wird. gegenüber rder Ausführungsform mit einem Isolierkörper am Schaltstift ermöglicht,
den Schaltstift ganz aus idem Wassergefäß herauszuziehen, ohne daß die Öffnung der
Löschkammer völlig freigelegt zu werden braucht. Dadurch werden besondere Maßnahmen
entbehrlich, welche das öffnen der Kammer bis zur endgültigen Lichtbogenlöschun:g
hinausschieben.
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Eine weitere Vereinfachung wird bei der Erfindung dadurch erzielt,
,daß der Isolierkörper in der Löschkammer fest angeordnet und so bemessen wird,
daß ein schmaler ringförmiger Raum zwischen der Kammeröffnung und,dem Isolierkörper
verbleibt. Der Schaltstift wird dann- als Rohr ausgeführt. Ein Ausführungsbeispiel
zeigt die Abb. 5, wobei die Bezeichnung derjenigen der anderen Abbildungen entspricht.
Bei dieser Anordnung ist es besonders wichtig, daß der Schaltstift am unteren Ende
aus schwer schmelzbarem Metall hergestellt wird.