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Elektrischer Gasschalter mit röhrenförmigem Schaltraum Die Erfindung
betrifft einen elektrischen Gasschalter mit Lichtbogenlöschung durch Gase und Dämpfe,
die durch den Abschaltlichtbogen selbst aus den Wandungen eines röhrenförmigen Schaltraumes
frei gemacht werden, welcher aus einem unter dem Einfluß des Lichtbogens gasabgebenden
Stoff bestehen.
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Bei den bekannten bzw. bereits vorgeschlagenen Schaltern dieser Art
beeinflußt von vornherein die Verwendung derartiger Schaltröhren den sonstigen konstruktiven
Aufbau des Schalters. So werden z. B. in der Regel stets Schleifkontakte für die
Kontakttrennstelle vorgesehen, während die Verwendung von Messerkontakten nicht
möglich ist. Auf der anderen Seite aber legt die Verwendung gerade von Schleifkontakten
der Konstruktion des Gasschalters z. B. im Hinblick auf die Ausbildung eines nachgezogenen
Füllstückes o. dgl. gewisse Beschränkungen auf.
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Diese Beschränkungen sollen gemäß der Erfindung dadurch vermieden
werden, da,ß der Schalter derartig ausgebildet wird, daß beim Ausschalten die bewegliche
Schaltelektrode zuerst von ihrer Gegenelektrode gelöst und dann die gleitend an
der beweglichen. Schaltelektrode gelagerte Schaltröhre über die Kontaktstelle an
der beweglichen Schaltelektrode geschoben wird.
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Auf der Zeichnung sind .einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens
dargestellt, an denen auch noch verschiedene andere @erfindungsgemäße Einzelheiten
erkennbar sind.
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Die Abb. i bis 3 zeigen Formen, die von der bekannten Konstruktion
des Schwenktrennschalters ausgehen. Die Kinematik des Schwenktrennschalters wird
zur Erzeugung der Trennbewegung ausgenutzt. Der Gegenkontakt i ist feststehend angeordnet,
während der- gesamte Löschteil die Schwenkbewegung ausführt. Die Löschbewegung wird
von der Schaltröhre 3 ausgeführt, die sich während der Schaltbewegung über die Kontaktstelle
des Schaltstückes z und über das Füllstück 4 schiebt. In den Abb. i bis 3 sind verschiedene
Wege gezeigt, diese Bewegung der Schaltröhre mit der Trennbewegung zu kuppeln.
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Das Schaltstück 2 kann einen runden, einen rechteckigen (flachen)
oder .einen beliebigen anderen Querschnitt erhalten. Die beim Schaltvorgang entstehenden
Gase sollen am Füllstück vorbei ins Freie strömen. Es ist deshalb am unteren Teil
der Schaltröhre 3 eine Dichtung 5 vorzusehen, die als Labyrinthdichtung, als eine
Stopfbuchse o. dgl. ausgebildet sein kann. Diese Dichtung ist mit der Schaltröhre
verbunden und dient als Führung der Schaltröhre am Schaltstück. Die Schaltröhre
besteht also im wesentlichen aus zwei Teilen, der eigentlichen Löschröhre 3 aus
gasabgebendem Isolierstoff und aus dem vorzugsweise metallischen Dichtungsteil 5
an ihrem dem Füllstück abgekehrten Ende. Mit Rücksicht
auf Dichtung
und Führung und auf die einfache Herstellung ist es vorteilhaft, den Schaltstift
2 rund auszubilden. Um eine leichte Kontaktgebung zu erreichen, kann dabei der Kontakt
2 abgeflacht sein. Am Drehpunkt 6 geht er zweckmäßig ebenfalls in einen flachen
Körper über, entsprechend den bekannten Drehkontakten der Schwenkschalter.
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Die Abmessungen, insbesondere die Länge der Schaltröhre, hängen von
der Betriebsspannung und der geforderten Schaltleistung ab. Der Schaltstückquerschnitt
ist abhängig von der Nennstromstärke des Schalters. Es zeigt sich, daß die Löschfähigkeit
der Schaltröhre um so größer ist, je kleiner der lichte Querschnitt der Röhre ist
und je enger das Füllstück die Röhre ausfüllt, d. h. die Länge der Röhre bei gegebener
Spannung kann um so kleiner gewählt werden, je kleiner der Schaltstückquerschnitt
bzw. je niedriger der Nennstrom des Schalters ist. Andererseits je-, doch ergeben
diese beiden Maßnahmen zur Verringerung des Querschnittes der Lichtbogenbahn eine
Vergrößerung des Abbrandes des Wandungsmaterials. Deshalb ist es, wie es schon vorgeschlagen
worden ist, besonders günstig, z. B. durch konische Ausbildung des Füllstückes und
der Röhre eine allmähliche Verringerung des Ringquerschnittes zu erreichen. Die
Löschung großer Ströme erfolgt, wie Versuche zeigen, in kürzerer Zeit und bei größerer
Breite des Ringquerschnittes zwischen Schaltröhre und Füllstück. Der im wesentlichen
durch die Großströme verschuldete Abbrand wird hierbei auf ein Mindestmaß beschränkt.
Ferner können die Schalt-, gase stets ungehindert austreten, so daß. eine Kondensation
der Gasreste in der Röhre nicht eintreten kann. Zur Abführung der Gase können im
Füllstück nach einem anderen Vorschlag schmale Längsschlitze oder -rillen über einen
Teil oder über die ganze Länge vorgesehen werden, die so eng sind, daß in ihnen
der Lichtbogen nicht brennen kann und die Gase in ausreichendem Maße austreten können.
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In Abb. i erfolgt die Löschbewegung der Schaltröhre 3, indem sie durch
einen Isolierhebel 7, der um den Drehpunkt 18 schwenkbar ist, über den Füllstift
geschoben wird. Beide Bewegungen erfolgen also zwangsläufig. Durch die Wahl der
Lage des Drehpunktes 18 und der Länge des Hebels 7 läßt sich die gewünschte Reihenfolge
der Bewegungen erreichen.
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In Abb.2 ist auf den Zwanglauf beider Bewegungen zugunsten einfacher
Konstruktion verzichtet. Der Pleuel 8 greift im Gegensatz zur Abb. i an der Schaltröhre
an. Es erfolgt zunächst vorzugsweise die Schwenkbewegung, d. h. die Trennbewegung,
bis die Nase 9 auf den Anschlag io stößt. Dann erfolgt die Löschbewegung, indem
der Hebel 8 die Röhre über das Füllstück schiebt.
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In Abb.3 werden die Schaltröhre und das Schaltstück durch getrennte
Pleuel 8 und i I
angetrieben, die von demselben Hebel 12 bewegt werden.
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Gestrichelt bzw. strichpunktiert ist jeweils die Ausschaltstellung
dargestellt.
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In Abb. q. ist eine kinematisch besonders günstige Anordnung dargestellt.
Die Trennbewegung wird von der Schaltröhre und von dem Schaltstift gemeinsam als
Schwenkung um die Achse 6 durchgeführt. Die Löschbewegung führt jedoch im Gegensatz
zu den Abb. i bis 3 das Schaltstück aus, indem es nach vollzogener Schwenkung eine
Axialbewegung ausführt. Um diesen Bewegungsverlauf zu erreichen, ist die Schaltröhre
um die Achse 6 schwenkbar angeordnet, während das Schaltstück durch den Pleuel i
q. angetrieben wird, der an dem mit dem Schaltstück starr verbundenen Ansatz im
Punkt 15 angreift. Um den beschriebenen Bewegungsverlauf zu erzielen, müßte sich
dieser Punkt während der Schwenkung auf einem Kreisbogen um 6 während der Löschbewegung
geradlinig bewegen. Dieser Bewegungsverlauf wird durch die Schwenkbewegung des Antriebpleuels
um die feste Achse 16 nur angenähert wiedergegeben, so daß die Trenn-und die Löschbewegung
ineinander übergehen. Diese Anordnung ergibt außer dem außerordentlich einfachen
Antrieb einen besonders geringen Raumbedarf. Die Kurve 17 zeigt den Verlauf der
Füllstiftspitze.
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Die in den Abb. i bis ¢ dargestellten Konstruktionen sind besonders
geeignet für Schalter geringerer Abschaltleistung, also vor allem als Leistungstrennschalter,
infolge ihres einfachen Aufbaues. Zur Beherrschung großer Abschaltströme, also insbesondere
der Kurzschlußabschaltungen, sind besondere Maßnahmen erforderlich zur Kühlung und
Abführung der dabei in großer Menge entstehenden Schaltgase.
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Die Abb. 5 zeigt einen Hochleistungsschalter gemäß der Erfindung und
stellt im wesentlichen eine kinematische Umkehrung der Ausbildung der Steuerung
nach den Abb. i bis q. dar. Um eine sichere Gasabführung zu erreichen, wird die
Schaltröhre 3 mit dem Gasabführungsrohr i 9 verbunden und feststehend angeordnet.
Das Gasabführungsrohr enthält Gaskühler 20 und kann mit Schalldämpfern versehen
werden. Die Trennbewegung wird vom Gegenkontakt i übernommen, der von dem Kontakt
2 etwa quer zur Richtung der Löschbewegung und der Achse des Schaltrohres durch
den Pleuel i q. wegbewegt wird. Zur Erreichung des gewünschten Bewegungsverlaufes
ist
das Kontaktstück i über einen Hebel 2 i mit dem Stützer 22 verbunden. Der Hebel
21 kann selbst stromführend ausgebildet sein und mit dem Gegenkontakt i durch ein
Stromband 23 elektrisch zuverlässig leitend verbunden sein. Es kann auch das Gelenk
24 als Gegenkontakt ausgebildet sein. Die öffnung 27 des Gasabführungsrohres, durch
welche der Gegenkontakt i die Ausströmungsbahn der Löschgase verläßt, kann zur Vermeidung
des Gasaustrittes durch eine Klappe o. dgl. verschlossen werden. Die Endstellung
i, 2i, 14 ist gestrichelt dargestellt. Die Löschbewegung erfolgt durch das Schaltstück
2... 4, das durch den Pleuel25 nach unten bewegt wird. Mit Rücksicht auf
die Löschung großer Ströme sind die Schaltröhre und das Füllstück konisch ausgebildet,
so daß erst in der Endstellung die volle Querschnittsverengung erreicht wird. Beide
Antriebswellen 16 und 26 können miteinander in jeder gewünschten Weise gekuppelt
sein. 28 ist ein Schleifkontakt.