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Leistungsschalter mit insbesondere einer über die Kontaktstelle hinwegführenden,
durch die Lichtbogenwärme hervorgerufenen Flüssigkeitsströmung Die Erfindung erstreckt
sich auf einen Leistungsschalter mit insbesondere einer durch die Lichtbogenwärme
hervorgerufenen Flüssigkeitsströmung zum Löschen des Lichtbogens, bei dem eine unter
Flüssigkeit liegende Kontaktkammer vorgesehen ist, die nach Kontakttrennung noch
eine gewisse Zeit durch den beweglichen Kontaktstift verschlossen bleibt.
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Damit der Druck in der Kontaktkammer den zulässigen Höchstwert nicht
überschreitet, wurde bei einem Expansionsschalter bereits vorge-,chlagen, den Kontaktraum
über Ventile mit einem Druckspeicherraum in Verbindung zu bringen, in den die Gase
und Dämpfe vom Kontaktraum übertreten können. Hierbei wurde in die Löschkammer bei
ihrer Entlastung durch den bewegten Kontaktstift aus dem Druck-.;heic@lierraum durch
besondere Kanäle oberhalb cler Kontaktstelle Flüssigkeit eingespritzt, um die l;xpansionswirkung
und damit die Lichtbogenlöschung zu unterstützen. Die Überströmventilstelle von
der Kontaktkammer zum Druckspeicherraum liegt hierbei in Höhe der Kontakt-#,telle,
so daß die in der Umgebung des Lichtliogeris entstehenden Dämpfe an der tiefsten
Stelle in den Druckspeiclierraum eintreten. Sie durchwirbeln von hier aus den gesamten
noch kühlen Flüssigkeitsinhalt des Speicherraumes und werden, wie die Erfahrung
lehrt, zum größten Teil wieder verflüssigt, so daß die Druckshnic-lierung mit der
erforderlichen Schnelligkeit nicht gelingt. Auch der Ausströmvorgang bei diesem
Expansionsschalter ist störend. Verläßt der liontaktstift die Führung in der Löschkarrimerwand,
so strömen die Flüssigkeitsdämpfe der Löschkammer in den das Schaltergehäuse umgebenden
Luftraum aus, was besonders bei Einbau der Schalter im Innenraum recht nachteilig
empfunden wird.
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Demgegenüber erfolgt bei einem Leistungsschalter mit insbesondere
einer über die Kontaktstelle hinwegführenden, durch die Lichtbogenwärme hervorgerufenen
Flüssigkeitsströmung zum Löschen des Lichtbogens innerhalb eines geschlossenen Schaltergehäuses
und mit einer unter Flüssigkeit liegenden Kontaktkammer, die nach Poltrennung noch
eine gewisse Zeit durch den beweglichen Kontaktstift verschlossen bleibt und die
über Ventile mit einem im Schalterinnern liegenden Druckspeicherraum in Verbindung
steht, aus dem durch besondere Kanäle in die Löschkammer bei ihrer Entlastung während
der Üffnung durch den beweglichen Kontaktstift Flüssigkeit eingespritzt wird, erfindungsgemäß
die Verbindung der Kontaktkammer mit dem oberhalb der Kammer liegenden, den Druckausgleichsraum
des Schaltergehäuses umschließenden Druckspeicherraum durch mehrere an der höchsten
Stelle der Kontaktkammer beginnende, bis in den oberen Teil des Speicherraums hineinragende
Rohrkanäle, die atn oberen Ende durch einfache Rückschlagklappen verschlossen
sind
und deren Anzahl und damit Gesamtquerschnitt so bemessen ist, däß ein schneller
Druckausgleich zwischen der Kontaktkammer und dem Druckspeicherräum erfolgt, während
andererseits der tiefste Punkt des mit frischem, von den Lichtbogengasen unbeeinflußt
gebliebenem Löschmittel angefüllten Speicherraumes durch einen Kanal mit dem Raum
unterhalb der Trennstelle in Verbindung steht.
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Bei diesem Aufbau des Leistungsschalters werden bei Freigabe der Ausströmöffnung
der Kontaktkammer die Flüssigkeitsdämpfe durch die über der Kontaktkammer stehende
Flüssigkeitssäule im Ausgleichsraum niedrigeren Drukkes hochsteigen. Hierbei werden
die beim Löschvorgang durch die Flüssigkeitsströmung verdrängten Dämpfe im Schalter
selbst verflüssigt. Weiterhin geschieht die Verbindung der Lichtbogenkammer mit
dem Druckspeicherraüm durch mehrere Rohrkanäle, die von der höchsten Stelle der
Lichtbogenkammer ausgehen und bis in den oberen Teil des Speicherraumes hineinragen.
Die Summe der Querschnitte dieser Überströmrohre ist so bemessen, daß ein schneller
Druckausgleich zwischen der Lichtbogenkammer und- dem Druckspeicherraum erfolgt.
Die Gase und Dämpfe gelangen abgetrennt von dem Flüssigkeitsinhalt des Druckspeicherraumes
ungehindert unmittelbar in den Gasraum der Druckspeicherkammer, so -daß ein kräftiger
und schneller Druckanstieg in diesem Raume erfolgt. Da außerdem der tiefste Punkt
des mit Löschmittel angefüllten Speicherteiles mit dem Raum unterhalb der Trennstelle
in Verbindung steht, so wird bei Freigabe der Ausströmöffnung der Löschkammer durch
den Kontaktstift eine energische Flüssigkeitsströmung vom Druckspeicherraum einsetzen,
die-die Kontakte und die ganze Lichtbogenlänge bespült und kühlt und im Stromnulldurchgang
die Lichtbogenstrecke schnell säubert und damit ein Rückzünden verhindert.
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Es können auch beide Verbindungswege zwischen dem Kontaktraum und
dem Speicherraum mit Rückschlagorgänen versehen sein, die dann so angeordnet sein
müssen, daß in dem einen Verbindungskanal nur eine Strömung vom Kontaktraum weg
und in dem anderen nur eine Strömung zum Kontaktraum hin erfolgt.
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Bei einem insbesondere mit Luftspülung arbeitenden Schalter ist es
vorteilhaft, den Druckspeicherraum in zwei Teile zu zerlegen, in einen Raum mit
größerem Querschnitt und in einen rohrförmigen Teil mit einem im Verhältnis zum
Lichtbogenraum engen Strömungsquerschnitt. Der rohrförmige Teil des Speicherraumes
muß hierbei zwischen dem ersteren Teil und dem Lichtbogenraum eingeschaltet sein.
Er dient dazu, ein Mischen mit heißen Lichtbogengasen, die in den größeren Speicherraum
eintreten, zu verhindern. und eine gewisse Luftmenge unbeeinflußt durch die Lichtbogentemperatur
für den Löschvorgang kühl zu erhalten. Bei Freigäbe des Auslaßquerschnittes der
Löschkammer durch den Polstift wird der verdichtete und kühle Inhalt des Zwischenkanals
durch den Lichtbogen getrieben.
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Eine noch wirkungsvollere Löschung des Lichtbogens ist dadurch erreichbar,
daß die Lichtbogenstrecke zusätzlich auch noch außerhalb der Löschkammer durch eine
Ringdüse bespült wird. Dies wird dadurch ermöglicht, daß der für den Abschluß der
Lichtbogenkammer vorgesehene, entweder aus Isolierstoff oder auch aus Metall bestehende
Abdichtungskörper für den Kontaktstift des Schalters eine Ringkammer enthält, die
ebenfalls mit dem Druckspeicherraum in Verbindung steht und Ausströmöffnungen besitzt,
die unter einem spitzen Winkel in Richtung der Ausschaltbewegung der Kontaktspindel
auf letztere derart ausmünden, daß sie erst während des Ausschaltvorganges durch
den Polstift freigelegt werden: Ist der die Ringkammer enthaltene Abdichtungskörper
aus Metall, so wird sich beim Hindurchziehen des Schaltstiftes sowohl unterhalb
wie auch oberhalb dieser Metallführung ein Lichtbogen ausbilden, von denen der zweite
noch einer zusätzlichen Strömung ausgesetzt ist.
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Damit sich nach Beendigung des Abschaltvorganges sowohl in dem Ausströmraumwie
auch in dem Druckspeicherräum wieder Atmosphären "spanneng einstellen, kann, müssen
beide Räume eine, wenn auch kleine Verbindungsöffnung nach dem Außenraum besitzen.
Diese Verbindungen sollen aber zweckmäßig während des Ausschaltvorganges verschlossen
sein. Dies wird dadurch ermöglicht, daß der Druckspeicher-. raum über eine Bohrung
im Schalterdeckel hinweg mit der Stiftführung in diesem Deckel in Verbindung steht,
während eine zweite Bohrung durch die Stiftführung vom Ausströmraum des Schalters
zur Außenatmosphäre verläuft. Diese Kanäle werden durch die Schaltspindel verschlossen
gehalten, und nur am Ende des Ausschaltvorganges, wenn die Spindel in ihre Endlage
geht, freigelegt.
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Es kann weiterhin die Schaltspindel oberhalb der Stiftführung in dem
Löschkammerdeckel einen gegenüber dem Schaltstift vergrößerten Durchmesser erhalten,
um dadurch währenddes Ausschaltvorganges durch Freiwerden des Spindelvolumens in
der Gasausströmkammer einen Raum zunehmenden Volumens zu schaffen, der die Erzeugung
einer wirkungsvollen Löschmittelströmung unterstützt.
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Um insbesondere bei einem Flüssigkeitsschalter einen außergewöhnlichen
Druckanstieg in Löschkammer und Druckspeicherraum zu verhindern, kann zwischen dem
Druckspeicherraum und dem Ausströmraum niederen Druckes ein Z@berströmventil vorgesehen
sein.
Die Abbildung stellt als Ausführungsbeispiel einen Flüssigkeitsschalter
gemäß der Erfindung dar. In einem Schaltergehäuse a ist ein Innenzylinder b eingebaut,
der den Schalter in einen Innen- und.Außenraum unterteilt. Der Innenraum wiederum
besteht aus zwei Teilen, dem Lichtbogen- oder Löschkammerraum c und dem Ausströmraum
d. In dem unteren Raum c befinden sich die festen Polkontakte e, die im eingeschalteten
Zustand mit dem beweglichen Schaltstift f in Berührung stehen. Die Lichtbogenkammer
c steht über zwei voneinander getrennten Wegen mit dem Außenraum g, der als Druckspeicherraum
dient, in Verbindung. Der eine Weg führt über die Strömungsdüse lt
und der
zweite Weg über die Kanäle i hinweg, in denen Rückschlagventile k eingebaut sind.
Zwischen dem L ichtbogenraum c und dem Gasausströmraum d befindet sich eine Stiftführung
m, die einen Ringkanal enthält, der einerseits durch Bohrungen n mit dem Druckspeicherraum
g in Verbindung steht und andererseits mit einer Anzahl Öffnungen o versehen ist,
die im eingeschalteten Zustand des Schalters durch die Schaltspindel f verschlossen
sind. Der Schalterdeckel besitzt zwei Bohrungen p und q, die beide ebenfalls durch
die Schaltspindel verschlossen gehalten werden und nur im ausgeschalteten Zustand
des Schalters, wenn die Spindel f sich in der Endlage der Ausschaltstellung befindet,
offen sind. Im letzteren Falle können sich die Drücke in dem Druckspeicherraum g
und in dem Gasausströmraum d nach der Außenatmosphäre ausgleichen, so daß die Flüssigkeitsspiegel
sich in beiden Räumen in gleicher Höhe einstellen können.
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Wird ein Ausschaltvorgang eingeleitet, so entsteht in der Lichtbogenkammer
c ein Lichtbogen, der einen Teil des Flüssigkeitsinhaltes verdampft und vergast.
Solange die Kammer durch den -Polstift f in der Führung m nach dem
Raum d
verschlossen bleibt, steigen die Gase und Dämpfe durch die Kanäle i,
da diese sich an der höchstgelegenen Stelle der Kammer c befinden, ungehindert in
die Druckspeicherkammer g, so daß in beiden Kammern c und g ungefähr gleicher Druck
herrschen wird. Dieser Druckausgleich verhindert eine Verdrängung der Flüssigkeit
aus der Löschkammer c und aus dem Düsenkanal h, so daß auch der Flüssigkeitsspiegel
in der Druckspeicherkammer g auf gleicher Höhe erhalten bleibt. Verläßt der Polstift
jedoch die Führung m, so wird der Lichtbogen entweder durch die Führung in hindurchgezogen
oder er brennt, wenn'der Führungskörper 7n aus Metall ist, in zwei hintereinandergeschalteten
Lichtbögen unterhalb und oberhalb des Metallkörpers in. Weiterhin senkt sich augenblicklich
der Druck in der Kammer c, da ein Druckausgleich nach dem Raum cd niederen Druckes
möglich ist. Die hierdurch entstehende Druckdifferenz zwischen dem Speicherraum
g Lind dem Lichtbogenraum c spritzt Löschflüssigkeit durch die Düse h und durch
die Öffnungen o in den Lichtbogen, so daß beim ersten Nulldurchgang des Stromes
7uverlässig Löschung erfolgt. Während dieses Löschungsvorganges haben sich die Rückschlagventile
k geschlossen,'so daß ein Druckausgleich durch die Kanäle i zum Raum c unmöglich
ist. Es ist vorteilhaft, den Au sströmraum d so groß zu bemessen, daß sich während
des Löschvorganges der Flüssigkeitsspiegel im Raum g bis unter die Öffnungen n in
dem Führungskörper m
senken kann. Liegen die Öffnungen n frei, so entweicht
der noch vorhandene Überdruck im Raum g nach dem Ausströmraum d hin, und die Flüssigkeitsströmung
kommt zum Stillstand. Hat der Polstift seine Endlage r erreicht, so können sich
die restlichen Druckunterschiede in den beiden Kammern d und g durch die Bohrungen
q und P im Schalterdeckel ausgleichen, worauf die Flüssigkeitsspiegel sich wieder
in ihre Anfangslage einzustellen vermögen.