DE670720C

DE670720C - Gasschalter

Info

Publication number: DE670720C
Application number: DER96226D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1934-09-06
Filing date: 1934-09-06
Publication date: 1939-01-25

Description

Gasschalter Es ist bekannt, zur Stromunterbrechung Schalter zu verwenden, deren Schaltraum aus einem an beiden Enden offenen Rohre aus einem Werkstoff besteht, der unter der Einwirkung des Unterbrechungslichtbogens Gase bzw. Dämpfe abgibt. Die Lichtbogenlöschung erfolgt bei diesen Anordnungen durch Deionisation der Schaltstrecke.
Die Erfindung stellt eine Verbesserung derartiger Gasschalter dar und besteht darin, daß der Schaltraum aus gasabgebendem Material beim Abschalten zunächst ganz abgeschlossen ist. Der Lichtbogen bewirkt daher durch die Gaserzeugung eine starke Druckerhöhung im Schaltraum, und zwar so lange, bis das bewegte Schaltstück die Schaltröhre verläßt. Dann strömen die unter Druck aufgespeicherten Gase, dein beweglichen Schaltstück nachfolgend, durch dessen Austrittsöffnung aus und bewirken dabei eine intensive Beblasung des Lichtbogens. Dadurch wird eine wesentlich höhere Abschaltleistung erzielt, als die bekannten Ausführungen aufweisen.
Als Aufbaustoffe für die Schaltröhre kommen insbesondere organische Verbindungen in Betracht, z. B. Gummiarten sowohl vulkanisierte als auch roh, Preß- und Schichtenstoffe, wie Hartpapiere, Fiber, Holz. Ferner kommen feste Körper in Betracht, die selbst keine Gase abgeben, jedoch mit gasabgebenden Stoffen durchsetzt sind. Es sind sowohl Stoffe brauchbar, bei denen die Gasbildung mit einem Energieentzug verbunden ist, als auch solche, bei denen durch chemische Umsetzungen oder Zersetzung mehr Energie frei gemacht wird, als zur Einleitung des Gasbildungsvorganges nötig war.
Es genügen zur Löschung auch größter Ströme außerordentlich geringe Stoffmengen. Es ist deshalb vorteilhaft, den gasgefüllten Raum, d. h. den Raum, der im Einschalt-. zustand vorhanden war, vermehrt um den durch Kontaktbewegung frei werdenden Raum, möglichst klein zu halten, um möglichst hohe Löschdrücke zu erzielen. Die Kammer, in der der Lichtbogen gezogen wird, kann im Einschaltzustande fast völlig durch das bewegte Schaltstück ausgefüllt werden.
Die beim Blasvorgang ins Freie ausgestoßenen Gase sind in der Regel trotz ihrer hohen Temperatur infolge ihrer geringen Menge ungefährlich. Es können jedoch vorsichtshalber in bekannter Weise Vorrichtungen vorgesehen werden, durch die die Antriebsteile und die Umgebung vor ihrer Wirkung geschützt werden.
Die Länge des Schaltraumes ist so zu wählen, daß das bewegte Schaltstück sich etwa zwei Halbperioden des zu unterbrechenden Wechselstromes im Schaltraum befindet.
Ein Schalter nach der Erfindung ist besonders geeignet für Hochspannungsschalter mittlerer Leistung (Leistungstrennschalter) sowie für Niederspannungawechselstromschalter. Im folgenden wird der Erfindungsgedanke an einigen einfachen Ausführungen beispielsweise erläutert.
Abb. i ist gekennzeichnet durch ihre Formgebung, die es gestattet die Zusammensetzung des Blasgases zu beeinflussen. Bei der Trenneng wird der Lichtbogen in dem Raum 3 zwischen den Kontakten i und :2 gezogen und energisiert die Luft im Raum 3. Die Seitenwandungen 5 dieses Raumes bestehen aus einem vom Lichtbogen nicht beeinflußbaren Stoff, so daß sie weder Gas abgeben noch oberflächlich verändert werden. Sie behalten also ihre volle Isolierfähigkeit während des Schaltvorganges. Dann wird der Lichtbogen in den den Kontaktstift eng umschließenden Raum q. hineingezogen. Die Wandungen dieses Raumes sollen -nun gasabgebend sein, so daß bis zum Heraustreten des Stiftes aus der Düsenöffnung 7 zusätzliches Gas erzeugt wird. Durch Bemessung des Raumes 3 und der Dauer des Lichtbogeneinflusses auf die gasabgebenden Wandungen des Raumes ¢ kann die Züsammensezung des Löschgases in gewünschter Weise beeinflußt werden. Die Isolierwände 5 werden durch das im Räum 5 enthaltene Gas bei strömungstechnisch günstiger Formgebung vor der Verschmutzung durch das im Raum 4 entwickelte Gas geschützt: Sie behalten also ihre Isolierfähigkeit, so daß die erforderliche Luftüberschlagstrecke zwischen 2 und 9 im ausgeschalteten Zustand kleiner bemessen werden kann. Es kann auch bei anderen Anordnungen, bei denen bei Gasbildung Rußbildung o. dgl. auftritt, von Vorteil sein, wenn die Gasbildung nur - in der Nähe des Kämmerinundes stattfindet, wälirend im ersten Teil der Schaltstückbewegung die Energisierung der eingeschlossenen Luft vor sich geht. Bei.günstiger Formgebung wird erreicht, daß diese Luft sich im wesentlichen mit dein gebildeten Gas nicht vermischt. Dadurch bleibt einerseits der untere Teil der Löschkaminer,der, aus: einem lichtbogenbestän- -digen Stoff bestehen muß, rußfrei, behält also seine Isolierfähigkeit. Andererseits erfolgt die Nachblasung mit rußfreiein Gas, so daß die Gefahr der Wiederzündung infolge geringer Isolierfähigkeit der Gassäule beseitigt wird. Beim Heraustreten des Stiftes aus dem Raum 4 setzt die Blasung in den Blasraum 8 hinein ein und löscht den Lichtbogen. Um zu verhindern, daß heiße Lichtbogengase dem Stift nachfolgen, kann an der .!Austrittsstelle 9 des Stiftes :2 aus dem Blasraum Leine Klappe io angebracht sein, die unter dem Einfluß einer nicht dargestellten, vom Lichtbogen geschützten Feder die COffnung 9 verschließt, sobald die Lage des Stiftes :2 es zuläßt.
Die Abb. 2 und 3 zeigen zwei Arten des Einfegens eines Abbrennstückes 17 in einen sonst nicht gasabgebenden Schaltraum: In Abb:2 ist der aus gasabgebendem Stoff bestehende Stift 17 feststehend innerhalb des hohlen Stiftkontaktes 2 angeordnet. Die Wandungen 5 und 6 bestehen aus nicht gasabgebereden Stoffen. Damit der Lichtbogen am Isolierstift anliegt, kann dieser Eiseneinlagen erhalten. Da der Stift 17 leicht auswechselbar ist, darf er aus Stoffen bestehen, die vom Lichtbogen in kürzester Zeit aufgezehrt werden. Er kann auch porös ausgeführt werden und am unteren Ende in Flüssigkeit tauchen, die in ihm durch die Dochtwirkung in die Höhe steigt. Der Stift dient gleichzeitig zur Verringerung des Blasquerschnittes des Raumes 4. Seine Höhe ist bestimmt durch die erforderliche Dauer der Gasentwicklung sowie durch die Strömungsverhältnisse. Die dargestellte Höhe, bei der der Stift in die Gasaustrittsöffnung hineinreicht, ergibt besonders vorteilhafte Gasströmung in dein konstanten Ringquerschnitt des Raumes 4.
Der gasabgebende Stift kann, wie es schon vorgeschlagen worden ist, auch am bewegten Schaltstück :2 als Spitze 17 befestigt werden, wie in Abb. 3 dargestellt. Es ergeben sich ähnliche Gasbildungsvorgänge wie bei Abb. -a; wobei jedoch die Gasbildung nur in der Umgebung der Schaltstiftspitze stattfindet, während der untere Rauire 3, nachdem der Stift hinreichend hochbewegt worden. ist, zur Aufnahme und Energisierung des erzeugten Gases dient. Der Gasaustritt wird durch die beweglichen Düsenteile 2o, die durch eine Feder q i o. dgl. zusammengehalten werden, so lange verhindert, als sich der Stiftä zwischen denTeilen 2o befindet. Sobald der Gaserzeugungsstift dazwischen kommt; beginnt die Beblasung des Lichtbogens zwischen den Teilen 2o. Die Verwendung eines bewegten Isolierstiftes bringt die Vorteile, daß er erstens im ausgeschalteten Zustand sichtbar ist, und zweitens, daß eine an den Stift angeschlossene Metalleinlage in ihm die Stiftspitze vom elektrischen Feld entlastet. Die Metalleinlagen können aus Eisen bestehen.- Dann bewirken sie, daß sich der Lichtbogen unmittelbar an den Isolierstoff anlegt.
In Abb. q. und 5 ist eine Ausführungsform 1 dargestellt, bei der die Gaserzeugung durch Erwärmung fester Stoffe in einem besonderen seitlich angeordneten Raum erfolgt. Das bewegte Schaltstück ist flach messerartig ausgebildet. Der zwischen den Abbrennspitzen 1 25 und 26 im Raum 3 entstehende Lichtbogen wird unter dem Einfluß des eigenen magnetischere Feldes durch das Weicheisenpaket 24. angezogen und in den Vergasungsraum 30 gebracht, wobei er etwa die angedeutete Form @, 27 erhält. Trotz des noch geringen Elektrodenabstandes bekommt der Bogen hierdurch schnell große Länge. Die Wandungen 5 des Raumes 3o bestehen aus gasabgebenden Stoffen, so daß die Längung des Bogens von intensiver Gasentwicklung begleitet wird. Der Eisenkörper 24. kann gleichfalls zur Kühlung der Wandungen 5 dienen, wodurch "sie, ohne beschädigt zu werden, in intensivere Berührung mit dem Bogen gebracht werden können.
Bei der Weiterbewegung des Schaltstückes in den Raum 4 hinein erfolgt die Energisierung des vor dem Schalten vorhandenen und des beim Schalten gebildeten Gases. Der Isolator 6 besteht aus einem lichtbogenbeständigen Stoff. Um bei evtl. Verrußung durch das Gas aus dem Raum 3 nicht die Isolierfähigkeit zu verlieren, ist er inwendig mit Ringtaschen 31 versehen, die so gelegt sind, daß das verschmutzte Blasgas an ihnen vorbeistreicht, ohne in das Innere einzudringen.

Claims

PATENT ANSrizlicirr: i. Gasschalter mit Lichtbogenlöschung durch Gase bzw. Dämpfe, die durch den Unterbrechungslichtbogen aus den Wandungen eines röhrenförmigen, das bewegte Schaltstück eng umschließenden Schaltraumes erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltraum derart geschlossen ausgebildet ist, daß er beim Ausschalten erst durch den Austritt des bewegten Schaltstückes geöffnet wird, so daß die unter Druck aufgespeicherten, vom Lichtbogen aiis den Wandungen erzeugten Gase bzw. Dämpfe lediglich durch die Austrittsstelle des Schaltstückes diesem nachfolgend nach außen strömen und den Lichtbogen beblasen.
2. Gasschalter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre an dem geschlossenen Ende eine Erweiterung besitzt, die den festen Kontakt aufnimmt (Abb. i).
3. Gasschalter nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erweiterung so ausgebildet ist, daß sie als Druckspeicherraum dient (Abb. i). q..
Gasschalter nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gasabgebenden Wände aus Hartgummi bestehen.
5. Gasschalter nach Anspruch i bis q., gekennzeichnet durch insbesondere gasabgebende Isolierteile (17), die dauernd oder vorübergehend den Röhrenquerschnitt verengen und vorzugsweise konzentrisch angeordnet sind, so daß ein ringförmiger Querschnitt entsteht (Abb. 2, 3).
6. Gasschalter nach Anspruch i bis 5, gekennzeichnet durch Mittel, die den Lichtbogen nach einer Seite der Gaskaiiimer zu treiben (z. B. elektrodynamische Wirkungen).
7. Gasschalter nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Teile der Kammer, nachdem der Stift die Kammer verlassen hat, so bewegt werden, daß eine wesentliche Verengung des Lichtbogenpfades zwischen dem festen Kontakt und dem bewegten Schaltstück erfolgt.