DE683016C

DE683016C - Druckgasschalter mit freier Lufttrennstrecke

Info

Publication number: DE683016C
Application number: DEA77786D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1935-09-21
Filing date: 1935-11-29
Publication date: 1939-10-27
Also published as: NL46850C; FR814970A; DE716965C; US2084886A; NL50176C

Description

Druckgasschalter mit freier Lufttrennstrecke Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schalter mit Lichtbogenlöschung durch .ein strömendes Druckmittel, in.sbeisondere Druckgas.
Es ist bekannt, derartige Schalter mit einem geschlossenen Schaltraum aus Isolierstoff zu versehen, in welchem. der Lichtbogen gezogen wird. Handelt es, sich dabei um. Schalter für große Leistungen und hohe Spannungen, so werden diese Schalter teuer und besitzen auch eine unerwünscht große Bauhöhe.
Es ist weiter bereits vorgeschlagen worden, Schalter mit Lichtbogenlöschung durch ein Druckmittel in der Weise mit einer freien Lüfttrennstrecke zu bauen, daß mindestens,der eine Schaltkontakt während des Ausschaltvorganges innerhalb eines ringförmig ihn umgehenden, vorzugsweise düsenförmigen Führungsstückes von dem. Löschmittel umspült wird und der Schaltkontakt beim. Ausschalten durch eine Bewegung in der Achse der Lösch mittelströmung in das düsenförmige Führungsstück gelangt. Derartige Schalter zeigen bei guten Löscheigenschaften den Vorteil einer zuverlässigen Spannungstrennung bei verhältnismäßig geringer Bauhöhe.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung solcher Schalter mit Lichtbogenlöschurig durch ein Druckmittel iund mit freier Lufttrennstrecke und besteht darin, daß die an den Schaltkontakten vorgesehenen Führungsstücke währenddes ersten Teiles der Abschaltbewegung der Kontakte derart nahe j bleiben, daß sie in der Umgebung :der Kontakte einen Raum. höheren Druckes" abgrenzen und daß sie sich während der weiteren Ausschaltbewegung unter Mitnahme der Kontakte so trennen, daß zwischen ihnen nach vollzogener Lichtbogenlöschung eine sichtbare freie Lufttrennstrecke entsteht.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird zunächst eine rasche und zuverlässige LichtbogenIöschung dadurch erzielt, daß die Führungsstücke zu Beginn des Ausschaltvorganges einen Raum höheren Druckes- abgrenzen, in welchem die Kontakttrennung vor sich geht. Auf .der anderen Seite bedingt aber dieser abgegrenzte Schaltraum höheren Druckes keine Vergrößerung der _Abmiessungen des. Schalters, weil nämlich die diesen Raum abgrenzenden Führungsstücke sich während der weiteren Ausschaltbewegung unter Mitnähme der Kontakte voneinander entfernen, @so daß also zwischen den Kontakten eine sichere Spannungstrennung bewirkende Lufttrennstreeke im Ausschaltzustand vorhanden ist.
Auf der Zeichnung -sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die auch noch verschiedene vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung erkennen lassen. Es zeigen Abb. i den Schalter nach der Erfindung teilweise im Schnitt, teilweise in einer Seitenansicht, Abb. 2 eine Abart des Schalters im. Schnitt, Abb.3 die Ausbildung des Schalters als Drehtrennschalter, Abb.4 die Anwendung des erfindungsgemäßen Sfhalters ,auf einen Leistungstrenn-` schalter mit Zwei Schwenkarmen, Abb. 5 die Ausbildung des Schalters ,i Döppeltrennschalter, Abb: 6 die Ausbildung des Schalters mit zwei Schwenkarmen und dem Druckluftaustritt in. Richtung der Trennbewegung der Elektroden, Abb. 7 .die Ausbildung des Schalters mit einem Doppelschwenkarm und zwei Trennstellen.
In einem düsenförmigen Führungsstück für das Löschmedium, welches aus einem,dampfförmigen oder flüssigen Mittel, z. B. aus Druckgas, Kohlensäure, ,aus einem. Wasser- oder Dampfstrahl oder einem Gemisch von beiden o. dgl. bestehen kann, ist eine stiftförmige Elektrode 2 vorgesehen, .die zum Einleiten des Schaltvorganges in beliebiger Weise verstellbar, insbesondere verschiebbar ist. Die Bewegung der Elektrode,- kann mittels eines Kolbens 4, der durch das jeweilige Löschmittel beaufschlagt bzw. rein mechanisch betätigt wird, bewirkt werden. Wie die Abb. i zeigt, kann bei der Au.ss,chaltbewegung ein Kraftspeicher aufgeladen, z. B. .eine Feder 7 gespannt werden, die .durch Freigabe der aufgespeicherten Energie die selbsttätige Rückführung bewirkt.
Die Elektrode 2 trägt an ihrem Ende eine Spitze 5_ aus besonders hitzebeständigem. und widerstandsfähigem Werkstoff, ä. B. aus Wolfram, o. dgl, wähF send das ringförmige Führungsstück 3 aus Isolierstoff bestehen bzw.- mit einer Isolieraufläge versehen sein kann. Zwischen dein. düsenförmigen Führungsstück 3 und der Elektrode 2 entsteht ein ringförmiger Zwischenrauen, in dem das strömende Löschmittel in Richtung der in der Zeichnung angegebenen Pfeile die Elektrode 2, und zwar beim Ausschaltvorgang in Richtung entgegengesetzt-der Elektrodenbewegung umhüllt. Das Führungsstück 3 kann in einer Kalotte i auslaufen, die zum Homogenisieren des elektrischen Feldez und als. Strahlungss-chutz dient. Das Führungsstück 3 weist eine insbesondere in der Nähe der Oberfläche der Kalotte i angeordnete Verengung 16 auf, de allmählich auf einer Seite in die zylinderförmige Innenwandung des Führungsstückes 3 und auf der arideren Seite unter Schaffung einer Eiweiterang in die Kalotte i übergeht. Die Verengung 16 bedingt wesentliche Vorteile, die darin bestehen, daß beim Auseinanderziehen der Elektroden der Luftdurchtritt gesperrt wird und keine Druckerhöhung stattfindet sowie die Lichtbogenarbeit bedeutend herabgesetzt wird. Das Fühiungsstück 3 und die Kalotte i können auch aus .einem einzigen Materialstück, insbesondere aus einem mit ° Isolierstoff überzogenen Metallstück bestehen. Die Gegenelektrode 2' mit ihren Zubehör-;°teilen; -wie Führungsstück, Kalotte usw., kann - identisch mit der Elektrode 2 und den entsprechenden Zubehörteilen dieser @ Elektrode 2 ausgebildet sein. Sie kann aber, wie die Abb. i zeigt, auch derart ausgeführt werden, daß sie im eingeschalteten Zustande die Elektrode ä bzw. ihre Spitze ganz oder zum. Teil umhüllt, indem sie z. B: nach Art einer Kontakttulpe ausgebildet sein kann.
Beim Ausschalten gelangt die Elektrode 2 in die Zone hinter der Verengung 16 des düsenförmigen Führungsstückes 3, in .der sowohl ein hoher Druck als auch eine hohe Geschwindigkeit des Löschmittels herrschen. An dieser Stelle kann das Führungsstück eine Erweiterung haben.
Auf diese Art werden die Elektroden entgegen der Löschmittelströmung hinter die engste Stelle der Führungsstücke bewegt. Gleichzeitig mit der Beblasungder Elektroden wird das Löschmittel etwa im Sinne der Pfeile in der Abb. i in dass Innere der Kolbenführüng 34 gelangen und dadurch den mit der Elektrode verbundenen Kolben 4 entgegen der Federwirkung in Richtung von der Verengung 16 weg verschieben. Hierbei werden die Kalotten i zunächst steh@enbleiben, so daß sie einen Rauen höheren Druckes abgrenzen. Nach einer bestimmten Entfernung der Elektrollen voneinander kann die Kalotte der Elektrode 2' mit dieser zusammen von der Elektrode 2 wegbewegt werden, so daß im freien Luftraum die .erforderliche Isolierstrecke hergestellt wird. Die Verhältnisse können auch so gewählt werden, daß die Bewegung der Führungsstücke bereits einsetzt, bevor die Kontakte in die günstigste Löschstellung gelangt sind, so ,daß sich beide Bewegurigen teilweise überschneiden.
Gemäß der Schalterbauart nach Abb. 2 sind die beiden Teile des Schalters mit ihren Zubehörteilen identisch ausgebildet. Im Gegensatz zu der Ausführungsform nach Abb. i sind die Elektroden feststehend und die beiden Kalotten bezüglich er Kontakte i verschiebbar angeordnet, wobei zwischen der Kalotte und der jeweiligen Elektrode Führungsglieder 9 vorgesehen sind. Die Verschiebung .der Kalotte i kann durch ;die Federn 8 bewirkt werden, die gegen einen Flanschkörper 28 abgestützt sind, in demdas mit der Kalotte verbundene Führungsstück 3 bewegt werden kann. Im. eingeschalteten Zustande schließt die Spitze jeder Elektrode mit i der Kalottenoberfläche ab bzw. steht etwas aus dieser hervor. Beim Ausschalten werden die einander gegenüberstehenden Elektroden voneinander getrennt und in die :erweiterten Teile hinter der Verengung der Düse dadurch gebracht, daß die beiden Kalotten unter dem Druck der Federn 8 ihre Stellungen zu den Elektroden ändern. Während dieser Relativbewegung findet jedoch zunächst keine Trennung der Kalotten i voneinander statt. Die Abb. 2 -entspricht dieser Bewegungsphase. Während ,die Elektroden bereits voneinander getrennt sind, berühren sich die Kalotten i zunächst noch, so daß sie einen abgegrenzten Raum höheren Druckes, abschließen. Erst nach einer weiteren Entspari nung der Federn 8 werden die Kalotten durch die Schaltarme bewegt, und es findet die Trennung der Kalotten i voneinander statt, wodurch eine die Löschwirkung begünstigende Längs- und Querströmung des Löschmittels eriva in Richtung der Pfeile 29 entsteht. Durch besondere in der Zeichnung nicht dargestellte Vorrichtungen, z. B. Verklinkungen, kann dabei erreicht werden, ,daß die Trennung der Kalotten voneinander plötzlich erfolgt.
Der beschriebene Erfindungsgegenstand bann vorteilhafterw:eise auch an Anordnungen, bei denen sowohl die Elektroden als auch die Kalotten beweglich sind, bzw. an den verschiedenartigen Bauformen von Trenn- oder Leistungsschaltern :angewandt werden. Zweckmäßigerweise kann hierbei die Anordnung so getroffen werden, daß die Druckmittels.trömung mit der Lichtboglenachse im wesentlichen übereinstimmt.
So ist beispielsweise in der Abb.3 ein Drehtrennschalter schematisch dargestellt, bei dem ein Doppelschaltarm 17, 18 an einem drehbar gelagerten Stützisolator i9 argebracht ist. Jeder der gemeinsam bewegbaxen Schaltarme 17 bzw. 18 hat einen winklig zu dem Schaltarm verlaufenden Endteil und eine in der gleichen Richtung mit dem letzten angeordnete Elektrode zu! Erzielung -einer zur Achse des Schaltelementes s,enkrechfien Anfangsbewegung. Die Elektroden sind in den düsenförmigen Führungsstücken, die strömendes Löschmittel der Unterbrechungsstelle zuführen, unbergebraclit, wobei die Führungsstücke in die Kalotten :auslaufen, die von den feststehenden Stützisolatoren 21, 22 getragen werden.
In der Abb. ¢ ist der Aufbau eines Trennschalters mit zu den zwei getrennten Schaltarmen 2q., 25 winklig :angebrachten Elektroden dargestellt. Die Schaltarme sind gegeneinander schwenkbar angeordnet, indem sie an den äußeren, drehbaren Stützisolatoren fest angebracht sind.
Gemäß der Abb.5 ist die erfindungsgemäße Anordnung an einem Doppeltrenn-SchaIter mit zwei äußeren festen und zwei inneren drehbaren Stützisolatoren 26, 27 angewandt, an denen Doppelschaltarme vorgesehen sind.
Wie die Abb. 6 zeigt, kann bei einem, mit gegeneinander schwenkbaren Schaltarmen 2q., 25 ausgerüsteten Trennschalter die Anordnung trotz des Fehlens der abgekröpften Schaltarmenendteile so getroffen werden, däß die Druckluft in Richtung der Trennbewegung der Elektroden austritt.
In der Abb. 7 ist schließlich eine Ausführungsform des Trennschalters dargestellt, bei der ein um den Stützisolator i9 drehbarer Doppelarm 17, 18 verwendet wird. Die Formgebung der festen und der beweglichen Schaltelemente ist hierbei so gewählt, daß eine Anfangstrennbe-vegung in Richtung der Druckluftströmung bz-w. entgegengesetzt derselben entsteht.
Die Erfindung ist ferner auch bei den anderen Trennschaltern, z. B. Schubtrennschaltern, :anwendbar.
Die Druckluft kann hierbei den feststehenden bzw. den beweglichen, z. B.drehbaren. Isolatoren, oder aber zugleich sowohl den feststehenden als auch den beweglichen Isolatoren zugeführt werden. Falls die Druckluft nicht nur zum Beblasen, sondern ,auch zäum Betätigen der Kontakte oder/und der düsenförmigen Führungsstücke dient, so ist es wegen des weichen Arbeitens möglich, die Kraft des Antriebs bedeutend höher zu wählen, als es der Trennschalter erfordert. Es wird ,daher eine große Sicherheit bei Verklemmungen infolge von Festrosten und Vereisungen (Eisbrecherwirkung) erreicht.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Schalter mit freier: Lufttrennstrecke, insbesondere für hohe Spannungen, dessen Kontakte während des Ausschaltvorganges innerhalb ringförmig sie umgebender, vorzugsweise düsenförmiger Führungsstücke von einem strömenden Löschmittel, insbesondere Druckgas., umspült werden und bei welchem die umspülten Kontakte beim Ausschalten ,durch eine Bewegung in der Achse der Löschmittelströmung in die düsenförmigen, sich zweckmäßig hinter der engsten Stelle nach außen erweiterniden Führungsstücke ;gelangen, dadurc'hgekennzeichnet, daß sich :die Führungsstücke während des ersten Teiles der Ausschaltbewegung .der Kontakte derart nahe bleiben, daß sie in der Umgebung der Kontakte einen Raum. höheren Druckes abgrenzen und daß sie sich während der weiteren Ausschaltbewegung unter Mitnahme der Kontakte so trennen, daß zwischen ihnen nach vollzogener Lichtbogenlöschung eine sichtbare, freie Lufttrennstreckeentsteht.
2. Schalter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder beide stiftförmigen Kontakte während des ersten Teiles der Ausschaltbewegung hinter eine Verengung der Führungsstücke gelangen und während -der weiteren Ausschaltbei egung in dieser Stellung verbleiben.
3. Schalter nach Anspruch i, .dadurch gekennzeichnet, daß die Beblasung erst dann einsetzt, wenn die Kontakte in ihre günstigste Löschstellung gelangt sind. , q..
Schalter nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die düsenförmigen Führungsstücke allein oder gleichzeitig mit den Kontakten in Richtung der Beblasung beweglich angeordnet sind.
5. Schalter nach Anspruch i bis q., Üadurch gekennzeichnet, da:ß die Kontakte durch .das Löschmedium verschiebbar sind und daß beim Verschieben der Kontakte Kraftspeicher aufgeladen werden., die durch Freigabe der aufgespeicherten Energie die selbsttätige Rückführung der Kontakte in die Ausgangslage bewirken.
6: Schalter nach Anspruch. i bis , @dadu-rch gekennzeichnet, daß die Führungsstücke beim Ausschaltvorgang vermittels Kraftspeicher, vorzugsweise Federn (8)"p gegeneinandergepreßt werden.
7. Schalter nach Anspruch i bis 6, Jadurch gekennzeichnet, daß die Trennung ,der Führungsstücke ruckartig erfolgt.
8: Schalter nach Anspruch i bis. 7, dadurch gekennzeichnet, daß von den beiden mit Führungsstücken ausgerüsteten Kontakten nur der eine die Schaltbewegung ausführt.
9. Schalter nach Anspruch i bis 8, da-,durch gekennzeichnet, daß die beiden in der Ein- und Ausschaltstellung eing enomimenen Grenzlagen des einen Kontaktes innerhalb des ,düsenförmigen Führungsstückes liegen. i o.
Schalter nach Anspruch i bis g, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmöffnungen so angeordnet und die festen und beweglichen Schaltelemente so geformt sind, daß die Druckluft in bzw. entgegengesetzt der Richtung der Kontakttrennbewegung strömt. ii.
Schalter nach Anspruchi bis io, gekennzeichnet durch seine Ausbildung in Trennschalterbauart.
12. Schalter nach Anspruch i bis i o, gekennzeichnet durch. seine Ausbildung als Drehschalter mit einer oder mehreren Trennstellen, insbesondere mit winklig zu den Dreharmen angeordneten Kontakten zur Erzielung .einer senkrechten Anfangsbewegung.
13. Schalter nach Anspruch i bis, i o, dadurch gekennzeichnet, daß er nach der Bauart der Schubtrennschalter ausgebildet ist.
14. Schalter nach Anspruch i bis 13, .dadurch gekennzeichnet, daß die düsenförmigen Führungsstücke aus Isolierstoff bestehen oder mit einer Isolierauflage versehen sind.