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Löschkammer Bei Löschkammern mit eingebauten Differentialkolben zur
Erzeugung einer Löschmittelströmung hat man den Differentialkolben mit einer Ringdüse
für die Einspritzung des Löschmittels versehen, wobei der Differentialkolben den
Gegenkontakt trägt, der gegenläufig zur Schaltstiftbewegung verschoben wird. Hierbei
ist der Gegenkontakt hohl ausgeführt, und die Lichtbogengase wie auch der Lichtbogen
selbst werden beim A.bschaltvorgang durch diesen Kontakt hindurchgedrückt. Durch
dieses Vorbeileiten des Lichtbogens an dem Gegenkontakt ist es unausbleiblich, daß
dieser ' beschädigt und nach kurzer Zeit zerstört wird.
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Um diesen Mangel zu beseitigen, wird gemäß der Erfindung der Gegenkontakt
am Differentialkolben innerhalb eines abgeschlossenen Raumes angeordnet, der mit
einer Durchtrittsöffnung für den Schaltstift versehen ist und der mit seiner Wandung
und einem Teil der eigentlichen Kolbenwandung einen unmittelbar ins Freie führenden
Zwischenraum bildet. Hierdurch wird erreicht, daß der Lichtbogen bzw. die Lichtbogengase
von Beginn des Abschaltvorganges, ehe die Lichtbogenlöschung eintritt, nicht durch
den Gegenkontakt geleitet werden.
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Zweckmäßig steht der am Differentialkolben angebrachte Gegenkontakt
mit einem Schleifkontakt in Verbindung, der- einen ortsfesten, zur Stromzuleitung
und zur Führung des Differentialkolbens dienenden Stift umfaßt.
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Bei der vorgeschlagenen Anordnung ist es von großer Bedeutung, daß
die Freigabe der Öffnung der Ringdüse erst dann erfolgen und die Bewegung des Differentialkolbens
erst dann beginnen kann, wenn die Möglichkeit einer Löschung an sich gegeben ist.
Vor diesem Zeitpunkt ist es sogar schädlich und zwecklos, den Lichtbogen einem Ölstrahl
auszusetzen, da einmal eine Löschung infolge des zu kleinen Kontaktabstandes noch
nicht
erfolgen kann und eine Beeinflussung des Lichtbogens zu diesem
Zeitpunkt nur eine unnötige Gasbildung zur Folge hat. Erfindungsgemäß entspricht
daher der Abstand zwischen der Ringdüse und dem Gegenkontakt mindestens dem LTberschlagweg
der Spannung zwischen Schaltstiftspitze und dem Gegenkontakt. Dieses hat zur Folge,
daß im Augenblick der Freigabe der Öffnung der Ringdüse durch den Schaltstift sämtliche
Vorbedingungen zur Löschung des Lichtbogens gegeben sind und dieses in der kürzest
erreichbaren Zeit erfolgt. Beim Einschalten dagegen bildet sich der Einschaltlichtbogen
erst dann, wenn der Schaltstift die Öffnung der Ringdüse verschlossen hat, so daß
eine Bewegung des Differentialkolbens nicht erfolgen kann.
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In der Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieb.-n.
In dem Kammergehäuse i aus Isolierstoff gleitet der Differentialkolben 2 durch die
Kölbenringe 30 und 31 einerseits im Gehäuse i und anderseits im Kammerunterteil
18 dicht geführt. Im Innern des Differentialkolbens 2 ist fest mit diesem der Kontakt
3 angeordnet, der über das Zwischenstück 4 mit dem Kontakt 5 leitend verbunden ist.
Die beiden Kontakte 3 und 5 werden derart in dem unteren zylindrischen Teil des
Differentialkolbens 2 durch die Rippen g getragen, daß zwischen der Kontaktkappe
i9 und dein zylindrischen Teil des Differentialkolbens 2 ein Ringkanal 14 entsteht.
Dieser Ringkanal steht über Bohrung 15 mit dem Außenraum der Kammer in Verbindung,
wobei der freie Querschnitt der Bohrung 15 durch eine Drosselscheibe 16 einstellbar
gemacht ist. Mit dem Kontakt 5 steht ein feststehender Führungsstift 7 in Eingriff,
der zur Stromzuleitung dient. Der becherförmige Fortsatz des Kaminerunterteils i8
ist mit Öffnungen 17 versehen und trägt den Führungsstift 7. An der Oberseite des
Kammergehäuses i sind mehrere federbelastete Ventile 2o vorgesehen, durch welche
der Innenraum 12 der Kammer bei unzulässigem Druckanstieg nach außen entgast wird.
Der bewegliche Schaltstift 25 durchsetzt die obere Kamineröffnung 26 und die Bohrung
27 des Differentialkolbens 2 und kommt mit Kontakt 3 in Eingriff.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Die ganze Kammer ist in einem ölgefüllten
Schaltraum angeordnet und selbst vollständig mit Schaltflüssigkeit gefüllt. Bei
der Ausschaltung wird der Schaltstift 25 nach oben bewegt und unterbricht zwischen
25 und Kontakt 3 den Stromkreis. Der sich zwischen 25 und 3 bildende Lichtbogen
verdampft das ihn umgebende Öl, wobei die dabei gebildeten Gase teilweise durch
den Kanal 14 nach außen entweichen können. Im weiteren Verlauf der Ausschaltbewegung
des Schaltstiftes 25 gibt dieser die Öffnung 27 des Differentialkolbens 2 frei,
und nunmehr wird auch der Raum 12 oberhalb der großen Kolbenfläche des Differentialkolbens
2 unter Druck gesetzt. Unter dem Einfluß dieses Druckes setzt sich der Differentialkolben
2 nach unten in Bewegung und verdrängt dabei unter Druck Löschflüssigkeit (Öl) aus
dem Raum io durch Kanal i i nach der Löschstelle an der Bohrung 27. Hier tritt das
Drucköl allseitig radial zu und kann sowohl nach Raum 12 als auch durch Kanal 14
abströmen. Es ist also durch die Anordnung eine Doppelströmung des Löschmittels
erreicht,- wodurch die Löschung. des Lichtbogens erleichtert bzw. die Rückzündung
durch die wiederkehrende Spannung sicher vermieden wird. Der Zufluß des Löschmittels
ist durch Pfeillinien, der Abfluß der Lichtbogenprodukte durch gestrichelte Pfeillinien
angedeutet. Der Lichtbogen wird durch den Löschmittelstrom ringförmig umfaßt, so
daß auch schon vor dem Nulldurchgang des Stromes ein dauernder Abtransport der Lichtbogenprodukte
stattfindet. Bei Stromnulldurchgang wird die Bohrung 27 mit frischem Drucköl ausgefüllt,
so daß die Wiederzündung des Lichtbogens durch die wiederkehrende Spannung nicht
mehr erfolgen kann. Der während des Löschvorganges «-eiterbewegte Schaltstift 25
verläßt dann nach der Löschung durch die Bohrung 26 die Kammer, worauf sieh" nachdem
der Druck in der Kammer mit dein Außenraum ausgeglichen ist, der Kolben 2 durch
die Feder 8 wieder in seine gezeichnete Ausgangsstellung zurückbewegt. Die Länge
der Bohrung 26 im Kammergehäuse ist zweckmäßig so bemessen, daß der Stift 25 bei
gegebener Schaltgeschwindigkeit nicht vor Ablauf von mindestens drei Halbwellen
nach Beginn der Kolbenbewegung die Kammer verläßt. Bei der Kolbenbewegung bleibt
der Führungsstift 7 in Eingriff mit Kontakt 5, der sich auf ihm verschiebt. Dabei
wird das in dem Hohlraum der Kontakte 3 und 5 befindliche Öl ebenfalls nach der
Löschstelle hin verdrängt. Beim Löschvorgang bewegt sich der Differentialkolben
2 gegenläufig zur Schaltstiftbewegung, so daß die Trennungsgeschwindigkeit der Elektroden
stromabhängig vergrößert wird. Die Kolbengeschwindigkeit ist von dem in der Kammer
entwickelten Druck abhängig, der seinerseits eine Funktion des Absehaltstromes ist.
Durch Einstellung der Ventile 2o und durch Drosselung der Öffnungen 15 kann man
den Druck in der Kammer und damit die Kolbengeschwindigkeit begrenzen bzw. regulieren.
Eine andere Möglichkeit,
die Kolbengeschwindigkeit einstellbar zu
machen, liegt darin, die Öffnungen 17 des Kammerteiles 18 so klein zu halten, daßdie
Unterseite (kleinere Kolbenfläche) des Differentialkolbens z das Öl aus Raum 28
durch diese Öffnungen 17 verdrängen muß. Dabei verringert` sich allerdings die Bewegungskraft
des Kolbens 2 durch die Veränderung des Differentialverhältnisses. Man kann aber
diesem Umstand durch entsprechende Wahl der Kolbenabmessungen Rechnung tragen. Wird
die zuletzt beschriebene Anordnung gewählt, so kann man gegebenenfalls bei der Bewegung
des Differentialkolbens die Strömungsrichtung in Kanal 14 umkehren und durch ihn
der Löschstelle Frischöl aus Raum 28 zuführen.
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Der Einschaltvorgang bei der Kammer vollzieht sich wie folgt: Der
Schaltstift wird durch Öffnung 26 in die Kammer hineinbewegt, wobei das durch den
Stift 25 verdrängte Ölvolumen aus der Kammer durch Kanal 14 entweichen kann. Es
findet also durch die Einschaltbewegung keine Bewegung des Differentialkolbens durch
etwaige Drucksteigerung in der Kammer statt. Wenn beispielsweise bei der Verwendung
der Differentialkammer für hohe Spannungen sich ein Einschaltlichtbogen zwischen
den sich nähernden Elektroden bildet, so wird das von diesem Lichtbogen erzeugte
Gas ebenfalls durch Kanal 14 und Öffnungen 15 nach außen. entweichen können. Dieses
vom Einschaltlichtbogen gebildete Gas kann aber unter keinen Umständen das zur Löschung
dienende Frischöl in Raum io bzw. Kanal il verunreinigen, da zu diesem Zweck Öl
aus diesen Räumen austreten müßte. Dies kann aber nicht eintreten, da die Austrittsöffnungen
des ringförmigen Kanals i i durch den Schaltstift 25 selbst verschlossen sind. Außerdem
ist der Weg in der Kammer bis zur metallischen Berührung der Kontakte infolge des
gegenläufigenDifferentialkolbens außerordentlich kurz. Bei stoßartigen Druckerhöhungen
in Raum 12 kann dieser durch die an dem höchsten Punkt der Kammer angeordneten Ventile
2o entweichen.
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Ein wesentlicher Vorteil der Kammer nach vorliegender Erfindung liegt
darin, daß sich an keiner Stelle der Kammer Gase festsetzen können, die gegebenenfalls
den Ausschaltvorgang in ungünstigem Sinne beeinflussen. Dies ist besonders dann
von Wichtigkeit, wenn auf eine Einschaltung eines Kurzschlusses eine sofortige Wiederausschaltung
folgt. Dann muß die Anordnung so getroffen sein, daß die Löschung bzw. die Zufuhr
von Frischöl von dem bei der Einschaltung gebildeten Gas nicht beeinträchtigt wird.
Wenn z.. B. das vom Einschaltlichtbogen gebildete Gas durch den Kanal 14 nach unten
aus der Kammer entweicht, so wird zunächst, bevor das Gas die Öffnung 15 erreicht,
das im Kanal r4 befindliche Öl nach außen verdrängt. Dadurch wird aber ein Reaktionsdruck
auf den Differentialkolben entgegen seiner Bewegungsrichtung ausgeübt. Dies hat
den Vorteil, daß der Differentialkolben bei der Einschaltung nicht nur durch die
Feder 8, sondern auch durch eben diesen Reaktionsdruck in seiner Ausgangsstellung
gehalten wird. Wenn nun bei der auf die Einschaltung unmittelbar folgenden Ausschaltung
der Kolben durch den Gasdruck in Raum 12 nach unten in- Bewegung gesetzt wird, so
kann das aus Ringkanal i I austretende Öl mit hohem Druckgefälle an der Löschstelle
austreten, so daß die Schaltstrecke rasch durchschlagssicher gemacht wird, dies
um so mehr, als, wie schon eingangs gesagt, die Löschmittelströmung als Doppelströmung
wirkt.