DE652800C - Schalter mit Lichtbogenloeschung durch stroemendes Druckgas - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
8. NOVEMBER 1937

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

,8 KLASSE 21c GRUPPE ίο

Frida Strauß geb. Ruppel in Frankfurt, Main Schalter mit Lichtbogenlöschung durch strömendes Druckgas Patentiert im Deutschen Reiche vom 2. September 1934 ab

Bei Schaltern mit Löschung durch strömendes Gas ist es stets erforderlich, das Gas. nachdem es den Lichtbogen beblasen hat, so abzuleiten, daß es keine Beeinträchtigung des Arbeitens des Schalters, sei es durch Erhitzung und Verschmutzung der Schalterbautcile, sei es durch Einleitung von Überschlägen infolge seiner geringen Durchschlagsfestigkeit, verschuldet. Diese Forderung wird erfüllt bei Anordnungen, bei denen das Gas gegenläufig zum bewegten Schaltstück strömt. Vom Standpunkt der Löschung jedoch sind oft Anordnungen vorteilhaft, bei denen das Gas in Richtung der Schaltstückbewegung oder quer dazu strömt. Dabei ist stets Gefahr vorhanden, daß das Gas, dem bewegten Schaltstück folgend, die mit ihm zusammenarbeitenden Antriebs- und Zuleitungselemente erreicht. Dabei tritt leicht ein Verschmoren oder Verschmutzen dieser Teile ein. Da das Gas sich zwischen dem festen und dem bewegten Schaltstück befindet, besteht die Gefahr der Rückzündung infolge seiner geringen Durchschlagsfestigkeit. Insbesondere gilt dies für Schalter, bei denen die . Ursache der ßlasung im wesentlichen oder ausschließlich die Druckerhöhung einer eingeschlossenen Gasmenge durch die Lichtbogenwärmc ist (Vergasung besonderer im Schalter befindlichcT Stoffe u.dgl.). Für derartige Schalter ist jedoch gerade eine Löschkammeranordnung besonders geeignet, bei der das Gas in der Regel gleichsinnig mit der Schaltstückbewegung strömt.

Die Erfindung betrifft somit einen Schal· ter mit Lichtbogenlöschung durch strömendes Druckgas, bei welchem das bewegliche Schaltstück aus einem mit dem Löschgas gefüllten Raum herausbewegt und beim Verlassen dieses Raumes in Richtung seiner Bewegung vom Löschgas beblasen wird. Von bekannten Anordnungen dieser Art unterscheidet sich der Gegenstand der Erfindung dadurch, daß außerhalb des Löschraumes Isolierteile derart angeordnet sind, daß sie _ nach dem Aus-. treten des beweglichen Schaltstückcs aus dem Schaltraum in die Bahn des beweglichen Schaltstückes bewegt werden und hierbei den Lichtbogen löschen, ohne das Ausströmen der Gase aus dem Schaltraum zu behindern.

Hierdurch werden nicht nur die obenerwähnten Nachteile der dem Schaltstück nachfolgenden Gase beseitigt und dieselben aus ■ ihrer Bahn abgelenkt, sondern es wird auch die Lichtbogenlöschung an sich unterstützt. Bei Schaltern nach der Erfindung erfolgt zwar die primäre Lichtbogenlöschung durch das strömende Druckgas, das den Lichtbogen bei dem Herausziehen des Schaltstückcs aus dem Schaltraum bebläst. Bei einem Schaher mit Erzeugung des Gasdrucks durch den Lichtbogen wird durch diesen Vorgang der Lichtbogen bei allen größeren Strömen, die . eine hinreichende Druckerzeugung im Schaltraum bewirken, ohne weiteres gelöscht. Wenn dagegen die Ströme so klein sind, daß kein genügend hoher Druck entsteht, brennt der Lichtbogen auch noch nach dem Austritt des

Schaltstückes aus dem Schaltraum. In diesem Fall bringen die Isolierteile, die außerhalb des Löschraumes in die Bahn des Schaltstückes bewegt werden, den Lichtbogen zum Erlöschen, indem sie ihn in einer Schleife längen, die infolge elektrodynamischer Kräfte sich selbst vergrößert. Dabei ergibt sich der weitere Vorteil, daß die bewegten Isolierteile mit stromstarken Lichtbogen nie in Be-10. rührung kommen, weil derartige Lichtbogen schon vorher erloschen sind, so daß die Isolierbeile weder zerstört 'noch an der Oberfläche stark angegriffen werden können, im Gegensatz zu bekannten Anordnungen, bei denen ein bewegtes Isolierstück bei jeder Stromstärke in Berührung mit dem Lichtbogen gebracht wird und daher in kurzer Zeit der Zerstörung anheimfällt.

Die Zusammenarbeit der bewegten Isolierteile mit einer Gasumlenkungsvorrichtung, durch die das Blasgas in gewünschter Richtung aus dem Blasraum ins Freie geleitet wird, wird besonders günstig, wenn die Isolierteile sich unmittelbar an die Wandungen anlegen bzw. in die Wandungen eingelassen sind. Sie können als Klappen, Schieber o. dgl. ausgebildet sein. Ihre Bewegung kann mit der des Schaltstückes gekuppelt oder durch die Schaltstiickbewegung ausgelöst werden. Besonders einfach sind Ausführungsformen, bei denen das Schaltstück selbst die Bewegung der Isolierteile, die unter dem Einfluß einer Federkraft stehen, hemmt, so daß die Bewegung unmittelbar einsetzt, sobald das Schaltstück den für den Isolierteil erforderlichen Raum freigibt.

Da die Isolierteile mit den Lichtbogen- -gasen in Berührung kommen, müssen sie aus hierfür geeigneten Stoffen bestehen. Hierbei kommen insbesondere organische Stoffe, z. B. Hartgummi oder Fiber, evtl. mit Leinöl gc- * tränkt, in Betracht oder !Metall, welches mit solchen Stoffen, zu denen auch Weichgummi u. dgl. gehört, überzogen ist. Bei der Erhitzung durch das Lichtbogengas geben diese Stoffe Gase und Dämpfe ab, wodurch sie selbst vor Zerstörung geschützt werden. Ferner können auch keramische Stoffe geringer Warmeaüsdehnung sowie Asbest und Glimmer enthaltende Stoffe verwendet werden. Die Stelle, an welcher das eingeschobene Isolierstück gegen eine Schalterwand eine starke Verengung des Lichtbogenweges besonders auf eine längere Strecke bildet, wird dann zur zusätzlichen Löschstelle. Bestehen die Wandungsstelle, gegen die der Lichtbogen gedrückt wird, und die Klappe aus Isolierstoff, der vergast, z.B. Hartgummi oder Fiber, so kommt zur vorhandenen Blaswirkung noch eine unterstützende Blaswirkunghinzu.

Bei Schaltern, bei welchen der Sclialtstellc zusätzlich Druckgas zugeführt wird, ist es vorteilhaft, die Freigabe des Zusatzgases mil den bewegten Isolierteilen zu kuppeln.

In der Zeichnung sind Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Abb. i zeigt einen Schalter, dessen Gasraumteil 4 so gestreckt ausgebildet ist, daß eine zusätzliche oder vorherrschende Löschwirkung erreicht wird, falls die Wandungen 5 unter dem Einfluß der Lichtbogenwärme Gase bzw. Dämpfe abgeben. 1 ist der feststehende Kontakt, 2 der bewegte Schaltstift. Zur Abriegelung der Überschlagstrccke und zur Löschung kleiner Ströme dient eine zusätzliche Blasung, die durch das Rohr 6 quer zum Lichtbogen in die Räume 12 und 13 hinein erfolgt. Das Druckgas im Raum 6 kann während des Schaltvorganges komprimiert oder einer Leitung entnommen sein. Der Gasaustritt ist durch den klappenartig ausgebildeten Isolierkörper 7 abgeschlossen, der beim Ausschalten unter dem Einfluß der Feder 10 sich in die gestrichelt angedeutete Lage 8 bewegt. Bei Verdichtung des Zusatzgases während des Schaltvorganges oder auch, wenn das einer Leitung entnommene Gas während des Schaltvorganges dem Raum 6 zugeführt wird, genügt eine verhältnismäßig unvollkommene Abdichtung durch die Klappe 7. Sollen Gasverluste völlig vermieden werden, so wird man eine besondere, mit der Klappe 7 gekuppelte Absperrvorrichtung verwenden. Die Klappe 7 legt sich beim Einschalten gegen die Kraft einer Feder 10 vor den Austritt der Öffnung 6, indem sie vom Stift 2 aus der Lage 8 um die Achse 9 geschwenkt wird. Die Auflagefiächen können aus elastischen Stoffen, z. B. Weichgummi, bestehen, die — beim Einschalten zusammengepreßt — dichten. Im ausgeschalteten Zustande lassen sie eine gerichtete, gegebenenfalls mit Zwischenelektroden versehene Nut, die den Lichtbogen richtet, in der Blaskammerwand frei. Die Klappe 7 selbst besteht zweckmäßig aus organischen Stoffen (Hartgummi u.dgl.). Da sie sowohl thermisch als auch elektrisch und mechanisch' beansprucht wird, muß ihre Herstellung besonders sorgfältig erfolgen. Zur Erhöhung no der mechanischen Festigkeit kann sie innen eine Metalleinlage 18 besitzen, die, wie in Abb. 2 dargestellt, auch zur Steuerung des elektrischen Feldes dienen kann, indem sie beim Zuklappen vorübergehend durch Beruhrung mit dem Schaltstift auf· sein Potential gebracht wird. Dadurch wird die nachglühende Stiftspitze vom elektrischen Feld * entlastet und das Feld im Blasraum durch die plattenartige Form der Zwischenelektrode 18 homogenisiert. Die Elektrode 18 wird vom Isolierstoff derart umhüllt, daß die hohe

Feldstärke an den Rändern der Elektrode in den festen Isolierstoff verlegt wird. Ist in dem in der Abb. 2 dargestellten Augenblick der Lichtbogen noch nicht erloschen, so muß er um die Klappe 7 herum brennen. In der Kndstellung S muli der Lichtbogen in dem Spalt (gegebenenfalls besondere Nut) zwischen der Wandung und der Klappe unter besonders ungünstigen Bedingungen brennen; er erlischt nach dem nächsten Nulldurchgang des Stromes.

Bei der Abwärtsbewegung des Stiftes folgt die Klappe 7 unter dem Einfluß der Feder 10 und des Gasdruckes in der Leitung 6 dem Stift unmittelbar nach. Die Zusatzblasung ist besonders stark in der Endstellung der Klappe, die sich in die Wandung des Raumes 12 derart einfügt, daß ein gleichmäßiges Strömen gewährleistet ist.

In der Abb. 3 dient das bewegte Isolierstück im wesentlichen zur Abschirmung des Schaltstiftes 2 von den im Blasraum 12 strömenden Gasen. Die Absperrbewegung erfolgt, ■ sobald der Stift 2 weit genug nach unten bewegt ist, unter dem Einfluß der Feder 10. Beim Einschalten wird das Isolierstück vom Schaltstift 2 zurückgeschoben. Die Löschung der Ströme erfolgt dadurch, daß der Lichtbogen den Druck des in den Räumen 4 und 15 befindlichen Gases erhöht und bei' Freigabe der Austrittsöffnung 16 durch das Schaltstück 2 von diesen Gasen beblasen wird. Diese Wirkungsweise, nämlich Druckerhöhung durch den Lichtbogen mit anschließender Ausnutzung dieses Druckes zur Beblasung des Lichtbogens, wird kurz als Reaktionseffekt bezeichnet. Die Löschwirkung kann, wie dargestellt, dadurch erhöht werden, daß dem Raum-15 vor dem ' Schaltvorgang Druckgas durch den Kanal 6 zugeführt wird. Dann wirkt der Raum 15 zugleich als Schleusenrauin, und die Löschung erfolgt' bei kleinen Strömen im wesentlichen durch Beblasung des Lichtbogens infolge Entspannung des zugeführten Druckgases.* Im letzteren Fall ist für eine gute Abdichtung an der Durchtrittsstrllc 16 Sorge zu tragen.

Abb. 4 zeigt ^ein besonders einfaches Beispiel für die Kupplung der Schaltstückbewcgung mit der Isolicrstiickbewegung und dem Vcrdichtungsvorgang. Um besonders übersichtliche Verhältnisse darzustellen, ist das Schaltstück 2 krcisbogenartig ausgebildet, wodurch der Antrieb und die Kompressionseinrichtung als Drehkolben 22 (dieselbe Anordnung ergibt sich bei Anwendung eines Blasebalgs) besonders einfach werden, so daß für beide Vorgänge nur ein bewegter Konstruktionsteil 2-20-21-22 genügt. 19 ist ein Schleifkontakt, der das Schaltstück 2 führt. Das Ausschalten erfolgt durch Drehung der Welle 21. Dabei erfolgt die Löschung großer Ströme durch Druckerhöhung in dem Raum 15 vermittels des Lichtbogens und anschlie-ί ßendes Ausblasen der Gase in die Räume 12 und 13. Ferner wird durch das Ausschalten die Kompression der im Raum 24 eingeschlossenen Luftmenge bewirkt. Sobald das Schaltstück 2 den Blasraum 12 verläßt, stößt der Drehkolben 22 gegen das Isolierstück 7-25 und bewegt es gegen die Kraft der Feder 26 an der oberen Wand des Blasraumes, 12 Entlang in die Endstcllung S. Bei kleinen Strömen erfolgt jetzt die Löschung durch Querblasung, indem Druckgas in den düsenartig verengten Raum. 12 aus dem Kompressionsraum 24 strömt. Bei großen Strömen dient diese Blasung zur Abriegelung.

Beim Einschalten bewegt sich der Isolierteil mit dem Kolben 22 in die gezeichnete Lage: der Kompressionsraum kann an der Knickstelle durch eine elastische, gebogene Wand 23 (Lederstreifen o. dgl.) abgedichtet sein.

In der Abb. 5 1st eine Ausführungsform dargestellt, bei der die Löschung kleiner Ströme an dem als zweite Wirkstelle besonders ausgebildeten Isolierstück erfolgt.

Die Löschung großer Ströme erfolgt dadurch, daß der Lichtbogen in dem Raum 4 und der Röhre 5 eine Druckerhöhung bewirkt, die beim Austritt des Stiftes 2 eine Blasströmung erzeugt. Der anschließende Raum 6 kann als- Druckgaszufuhr- oder als Druckspeicherraum ausgebildet sein. Die Länge des Schaltstückweges innerhalb der Räume 4 und 5 braucht nur so groß zu sein, daß sie zur Löschung großer Ströme ausreicht. Sobald das Schaltstück 2 den Raum 12 verläßt und seine Spitze sich in die Führungsöffnuing 11 bewegt, schiebt der mit dem Schaltstift gekuppelte oder von ihm ausgelöste Isolierteil 7 sich nach links vor das Schaltstück bis in seine gestrichelt gezeichnete Endstellung S hinein. Dadurch wird der Lichtbogen gezwungen,. sich zu einer Schleife um das Isolierstück herumzulängen. Der Vorschubweg des Teiles 7 und damit die Längung des Bogens kann beliebig groß gewählt werden, ohne daß damit eine Vergrößerung des Schaltstückweges erforderlich wird. Diese Längung ist besonders zur Löschung kleiner Ströme vorteilhaft. Es muß jedoch durch entsprechende Breite der Isolierplatte dafür Sorge getragen werden, daß der Lichtbogen sich nicht seitlich um ■ die Platte legt. Die Festlegung der neuen Lichtbogenbahn kann dadurch verbessert werden, daß Zwischenkontakte an gewünschten Orten angebracht werden, durch die der Lichtbogen in der einmal angenommenen Stellung festgehalten wird.

Es ist vorteilhaft, dem Lichtbogen zwischen der oberen Wandung des Raumes 12 und der Platte 7 einen engen Brennkanal zu schaffen, indem entweder die Isolierplatte 7 selbst oder, wie gezeichnet, die Blasraumwandung eine schmale Nut 27 erhält. Die Nut ist so eng ausgebildet, daß auch bei kleinen Strömen darin genügend hohe Drücke entstehen, die eine · Blasung längs der Nut hervorrufen, die den Bogen löscht. Der Löscheffekt wird erhöht, wenn die Nutwandungen aus gasabgebenden Stoffen bestehen. Damit das Isolierstück 7 nicht durch den Lichtbogendruck nach unten gedruckt wird, sind Führungsrippen 29, die diese Kraft aufnehmen, vorgesehen. Diese Anordnung der Löschung kleiner Ströme ergibt die Möglichkeit, bei kurzen Schaltwegen große Lichtbogenlängen zu erreichen. Um die Bauhöhe klein zu halten, wird der Blasraum 12 nur so hoch bemessen, daß bei Löschung großer Ströme in ihm kein schädlicher Überdruck auftritt. Er kann um so niedriger gehalten werden, als er mit Rücksicht auf gute Abdeckung der Führungsöffnung 11 verhältnismäßig breit ausgeführt werden muß.

Claims (9)

1. Patentansprüche:

   ι. Schalter mit Lichtbogenlöschung durch strömendes Druckgas, bei welchem das be\vegliche Schaltstück aus einem mit dem Löschgas gefüllten Raum herausbewegt und beim Verlassen dieses Raumes in Richtung seiner Bewegung vom Löschgas ' beblasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des Löschraumes Isolierteile derart angeordnet sind, daß sie nach dem Austreten- des beweglichen Schaltstückes aus dem Schaltraum in die Bahn 40· des beweglichen Schaltstückes bewegt werden und hierbei den Lichtbogen löschen, ohne das Ausströmen der Gase aus dem Schaltraum zu behindern.
2. 2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der Isolierteile (7) in einem mit dem Gasabführraum (13) verbundenen Blasraum (12) stattfindet.
3. 3. Schalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierteile (7) schieberartig beweglich sind (Abb. 3 bis s).-
4. 4. Schalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierteile (7) klappenartig beweglich sind (Abb. i, 2).
5. 5. Schalter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß · die Isolierteile (7) derart angeordnet sind, daß sie sich vor die Austrittsöffnung (11) des Schaltstückes (2) aus dem Blasraum (12) legen.
6. 6. Schalter nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der Isolierteile vom Schaltstück ausgelöst wird,
7. 7. Schalter nach · Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegten Isolierteile mit dem Schaltstück gekuppelt sind.
8. 8. Anordnung nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet durch die Anwendung bei einem Schalter, bei dem der Blasdruck durch die Lichtbogenwärme in dem löschkammerartig ausgebildeten Gasraum erzeugt wird (Abb. 1).
9. 9. Schalter nach Anspruch 1 bis 8, bei welchem der Schaltstelle zusätzlich Druckgas zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Freigabe des Zusatzgases mit den bewegten Isolierteilen gekuppelt ist.

   ι o. Schalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegten Isolierteile selbst als Vorrichtung zur Freigabe der Zusatzblasung dienen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen