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`Schalter mit Lichtbogenlöschung durch strömendes Gas Gegenstand der
Erfindung ist ein Schalter mit Lichtbogenlöschung durch strömendes Gas, insbesondere
ein Druckgas-Düsenschalter, bei welchem das Löschgas im Schalter selbst bei der
Stromunterbrechung erzeugt wird. Zu diesem Zweck ist in Reihe mit der Hauptunterbrechungsstelle
eine weitere Unterbrechungsstelle vorgesehen, deren Abschaltlichtbogen das für die
Bewegung der Hauptschaltstelle erforderliche Druckgas erzeugt. Derartige Schalter
sind bekannt.
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Es ist v orteilhaft,die Hauptunterbrechungsstelle als Düsenschaltstelle
auszubilden, da sich diese Schalterform für die Lichtbogenlöschung als besonders
geeignet erwiesen hat. Jedoch setzt die Verwendung von Düsenschaltstellen das Vorhandensein
eines Mindestdruckes des Löschgases voraus. Wird nun das erforderliche Druckgas
beim Unterbrechungsvorgang im Schalter durch den Lichtbogen selbst erzeugt, so besteht
beim Abschalten kleiner Ströme die Gefahr, daß das erzeugte Löschgas nicht die notwendige
Druclchöhe erreicht, so daß die Düsenschaltstelle nicht in der Lage ist, diese kleinen
Ströme sicher zu schalten.
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Diesem Mangel wird nach der Erfindung dadurch abgeholfen. daß als
Hilfsunterbrechungsstelle zur Erzeugung des Druckgases ein Röhrenschalter mit Einengung
des Lichtbogens zwischen gasabgebenden Wandungen verwendet wird. EinederartigeUnterbrechungsstelle
erzeugt nicht nur bei der Abschaltung großer Ströme das für die sichere Lichtbogenlöschung
erforderliche Löschgas von genügender Druckhöhe, sondern ist auch imstande, kleinere
Ströme selbst sicher abzuschalten. Man verzichtet also bei der erfindungsgemäßen
Anordnung darauf, kleinere Ströme an der Hauptschaltstelle zu löschen, wo diese
Abschaltung unter Umständen Schwierigkeiten bereitet, und überträgt stattdessen
die Unterbrechung dieser kleineren Ströme der mit der Hauptschaltstelle in Reihe
liegenden und vorzugsweise nur zur Löschgaserzeugung für die Hauptschaltstelle dienenden
zweiten Unterbrechungsstelle.
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Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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Abb. i zeigt eine Ausführungsform, die die Kombination aus einem Röhrenschalter
und einem Druckgasdüsenschalter darstellt. Die Düsenschaltstelle besitzt den feststehenden
Kontakt i und den stiftförmigen Gegenkontakt 2. Die eigentliche Düse 3 besteht im
vorliegenden Fall aus Metall, kann jedoch auch aus Isolierstoff bestehen und dichtet
in der gezeichneten Einschaltstellung den von dem Isolator d. gebildeten Schaltraum
5 nach außen ab. Das Schaltstück a besitzt in seinem unteren Teil eine weitere'
Kontaktstelle 6, die mit dem feststehenden Gegenkontakt 7 in Berührung steht. Die
Stromänschlüsse erfolgen bei 8 und 9. Unterhalb des Kontaktes 7 befindet sich eine
Röhre io aus gasabgebendem Isolierstoff. Ebenso ist der mittlere Teil des Schaltstückes
2 mit einem Belag i i aus gasabgebendem Isolierstoff versehen. Es
kommen
hierfür insbesondere Carbainidharze oder ähnlich wirkende Kunstharze in Betracht.
Das Schaltstück 2 besitzt gegenüber dem Kontakt i bzw. der Abdichtungsstelle 12
der Düse 3 eine derartige Überschleifung, daß der Kontaktschluß und die Abdichtung
des Schaltraumes 5 noch nach Trennung der Kontakte 6 und 7 eine gewisse Zeit lang
aufrechterhalten wird.
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In der gezeichneten Einschaltstellungfließt der Strom von dem Anschluß
8 über den Kontakt 7 zu dem kontaktgebenden Teil 6 des Schaltstückes 2 und von dessen
oberen Teil aus durch den Kontakt i in die Düse 3 und den Schalldämpfer 13 zur Ableitung
9. Die beiden Kontaktstellen 6, 7 bzw. i, 2 sind also in Reihe geschaltet.
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Wenn beim Ausschalten das Schaltstück :2 in Richtung des Pfeiles 14
nach unten gezogen wird, so tritt zunächst eine Kontakttrennung zwischen 6 und 7@
ein. Der entstehende Unterbrechungslichtbogen wird in die Röhre io hineingezogen
und durch den nachfolgenden Isolierbelag in einen engen Ringspalt gezwängt, in welchem
er in innige Berührung mit den Wandungen io und ii gelangt, so daß,eine intensive
Gaserzeugung aus diesen Wandungen stattfindet. Die erzeugten Gase wirken bereits
beim Durchströmen in den Schaltraum 5 lichtbogenlöschend. Infolge der Überschleifung
des Kontaktes 2 ist dieDüsenschaltstelle noch geschlossen und abgedichtet, so daß
sich die erzeugten Gase in dem Schaltraum 5 sammeln, bis der Kontakt 2 seinen Gegenkontakt
i verläßt und ein zweiter Unterbrechungslichtbogen gezogen wird, der durch die nunmehr
aus dem Schaltraum 5 unter hohem Druck durch die Düse hindurch expandierenden Gase
gelöscht wird. Bei kleinen Strömen wird die Löschung im allgemeinen bereits vor
dem Öffnen der Düsenschaltstelle in der Schaltröhre erfolgt sein, so daß an der
Düsenschaltstelle in diesem Falle überhaupt kein Lichtbogen entsteht. Der Schalter
wirkt also hier praktisch wie ein Röhrenschalter. Bei großen Strömen dagegen ist
die Wirkung ähnlich der eines Druckgasdüsenschalters mit Fremdgas, eine Anordnung,
die sich zur Löschung großer Ströme bis zu den höchsten Leistungen als besonders
zweckmäßig erwiesen hat.
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In manchen Fällen kann es zweckmäßig sein, zur Unterstützung der Kleinstromlöschung
in an sich bekannter Weise zusätzlich Druckgas von außen zuzuführen. Dieses Druckgas
kann dazu verwendet werden, auch die Gaserzeugungsvorrichtung von Abgasen und sonstigen
Lichtbogenprodukten zu reinigen. Zu diesem Zweck wird man das Druckgas von unten
zuführen, so daß es vor dem Eintreten in den Schaltraum 5 die Röhre 1o durchströmt.
Andererseits ist es auch mög lich, das Druckgas durch den Isolator 4. von außen
oder durch das Schaltstück 2 von innen direkt dem Schaltraum 5 zuzuführen.
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Dadurch, daß der Belag i i einen größeren Durchmesser besitzt als
das Schaltstück 2, wirkt der Druck der Gase in dem Schaltraum 5 auf die Schaltbewegung
beschleunigend, indem die obere Stirnfläche des Belages i i als Kolben wirkt.
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Abb.2 zeigt die Düsenschaltstelle des Schalters nach Abb. i in derjenigen
Stellung des Schaltstückes 2, wo die Ausströmung der Löschgase aus dem Schaltraum
5 und die Löschung des zwischen i und 2 gezogene:i Lichtbogens erfolgt.
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In Abb. 3 ist die f_lberschleifung des Schaltstückes 2 gegenüber dem
Düsenkontakt i verhältnismäßig klein. Statt dessen ist, wie es an sich schon vorgeschlagen
worden ist, ein in die Düsenöffnung hineinragender Isolierstift 15 vorgesehen, der
gleichfalls aus gasabgebendem Stoff bestehen kann und dadurch zur Verstärkung der
Gaserzeugung beiträgt. Das Schaltstück 2 selbst ist rohrförmig ausgestaltet. Das
Isolierstück 15 dient gleichzeitigals Anschlag für eine an sich bekannte
zusätzliche Abreißelektrode 16, die mit dem Schaltstück 2 leitend verbunden ist,.
jedoch relativ beweglich zu dem Rohrschaltstück 2 ist und unter dem Druck einer
Feder 17 steht.
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Wenn ausgeschaltet wird, tritt zunächst die Unterbrechung und Gaserzeugung
zwischen den Kontakten 6 und 7 in gleicher Weise wie bei Abb. i ein. Wenn sich der
Rohrkontakt 2 von dem Düsenkontäkt i trennt, so bleibt die Elektrode 16 unter der
Wirkung der Feder 17 in der gezeichneten Stellung, die der günstigsten Löschentfernung
gegenüber der Düse entspricht, so daß der Lichtbogen an dieser Stelle mit Sicherheit
endgültig unterbrochen wird. Das Isolierstück i5 wirkt gleichzeitig verringernd
auf den Durchtrittsquersehnitt der Düse. Durch entsprechende Bemessung seines Durchmessers
in bezug auf die Düsenöffnung kann daher die Ausströmzeit des Druckgases aus dem
Schaltraum 5 und die Charakteristik des Druckabfalls auf den günstigsten Wert eingestellt
werden. Am oberen Ende des Schaltstückes 2 befindet sich eine Mitnehmervorrichtung
18, die im Laufe der Ausschaltbewegung gegen den verstärkten Teil ig der Elektrode
16 schlägt und die Elektrode dadurch in die endgültige Ausschaltstellung mitnimmt.
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In Abb. .4 sind das bewegte Schaltstück 2 der Düsenschaltstelle und
der bewegte Kontakt 6 der Röhrenschaltstelle nicht starr miteinander gekuppelt,
sondern durch eine Mitnehmervorrichtung, die aus den Anschlägen 21 am Rohrkontakt
6 bzw. 22 an der Verlängerung
des Schaltstückes 2 besteht. Im Einschaltzustand
fließt der Strom von dem Rohrkontakt 6 über den feststehenden Kontakt 7 zu dem Schaltstück
2 und von da durch den Kontakt i über die Metalldüse 3 zur Ableitung 9. Mit dein
Schaltstück :2 ist einFederteller 23 verbunden, auf den eine Feder 24 im Sinne der
Kontaktschließung wirkt. Der gasabgebende Isolierteil i i bildet hier keinen Belag,
sondern direkt einen Fortsatz des Schaltstückes 2 und ragt bereits im Einschaltzustand
in die aus gasabgebendem Stoff bestellende Röhre io hinein. Dies hat den Vorteil,
daß beim Trennen des Rohrkontaktes 6 von dem Gegenkontakt 7 der Lichtbogen sofort
in den Ringspalt zwischen den beiden feststehenden gasabgebenden Teilen io und i
i gezogen und dadurch in besonders innige Berührung mit diesen Teilen gebracht wird.
Bei diesem ersten Teil der Ausschaltung bleibt derKontaktschluß zwischen demSchaltstück2
und dem Düsenkontakt i bestehen, so daß sich ein hinreichender Löschgasvorrat im
Schaltraum 5 ansammeln kann. Erst wenn der Anschlag 2i gegen den Mitnehmer
22 stößt, wird auch das Schaltstück 2 mitgenommen und der entstehende zweiteLichtbogen
durch dieunter hohem Druck ausströmenden Gase gelöscht.
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Die Anordnung kann hierbei so getroffen werden, daß nach dem Abschalten
der Mitnehmer 22 wieder freigegeben wird, so daß sich das Schaltstück 2 unter der
Wirkung der Feder 24. selbsttätig in seine Schließstellung bewegt. Beim Einschalten
findet dann das Schließen des Stromkreises zwischen den Kontakten 6 und 7 statt.
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Abb.5 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher das Öffnen der Düsenschaltstelle
in Abhängigkeit von dem im Schaltraum 5 herrschenden Gasdruck selbsttätig erfolgt.
Der diisenförmige Kontakt 25 bildet einen Ventilkörper, der unter der Wirkung der
Feder 26 steht und einen als Ventilkegel dienenden Gegenkontakt 27 besitzt. Dieser
ist vermittels Rippen 28 befestigt, die durch Schlitze des rohrförmigen Schaltstückes
2 greifen. Das Schaltstück 2 hebt in der gezeichneten Einschaltstellung den Düsenkontakt
25 von dem Kontakt 27 ab, so daß zwischen den Teilen 2 und 25 ein Druckkontakt zur
direkten Stromübertragung entstellt und das Innere des Schaltraumes 5 mit der Außenluft
in Verbindung steht.
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Wenn beim Ausschalten der Rohrkontakt 2 nach unten bewegt wird, kommt
die Düse 25 in Berührung mit dem Gegenkontakt 27 und schließt den Schaltraum gasdicht
ab. Das Schaltstück 2 verläßt dann den Kontakt 27, finit dein es in schleifender
Berührung stand, so claß sich ein Unterbrechungslichtbogen bildet, der in dem Spalt
zwischen den gasabgebenden Wandungen- der Schaltröhre i o und des stiftförmigen
Isolierteiles i i die zur Lichtbogenlöschung nötige Druckgasmenge erzeugt. Sobald
der erforderliche Druck in dem Schaltraum 5 vorhanden ist, wird die Gegenkraft der
Feder 26 überwuüden und die Düse a5 bewegt sich nach oben, gibt den Ausströmweg
für die Gase frei und zieht gleichzeitig zwischen sich und dem Kontakt 27 einen
weiteren Lichtbogen, der durch die ausströmenden Gase beblasen und gelöscht wird.
Diese Anordnung hat den besonderen Vorteil, daß sich die günstigste Löschstellung
der Kontakte sofort beim Ansprechen des Ventils ergibt.