DE713397C - Druckgasschalter mit mindestens einem Hohlkontakt - Google Patents

Description

Bei den zuerst bekanntgewordenen Ausführungsformen von Druckgas-, z. B. Druckluftschaltern (mit fremderzeugtem Druck, d. h. mit unter Druck stehenden Gasbehältern bei Schaltern), strömt das zur Löschung des Lichtbogens nötige gasförmige Mittel durch die Schaltdüsen in den umgebenden Raum hinaus. Das sich dabei ergebende knallartige Geräusch wurde als sehr unerwünscht empfunden. Der verhältnismäßig hohe Druckgasverbrauch dieser Schalter ist ebenfalls unerwünscht und eine der Ursachen das großen Schaltgeräusches. Er ist, abgesehen vom Querschnitt der Düse, nur abhängig von der Öffnungszeit des die Druckgaszufuhr-vermittelnden Steuerventils, die mit einfachen Mitteln nicht beliebig verkürzt werden kann. Man ging daher dazu über, hinter den Düsen sog. Schalldämpfer in die Abluftkanä'e einzubauen, welche jedoch weder in der einen noch in der anderen Richtung eine grundsätzliche Verbesserung gebracht haben.

Aus der Lehre der Gasdynamik ist bekannt, daß die Ausströmgeschwindigkeit eines Gases aus einer Düse etwa bis zu einem Gegendruck von 500/0 des vor der Düse herrschenden Druckes konstant bleibt. Nachdem es nun bei Druckgasschaltern darauf ankommt, die Gasgeschwindigkeit an der Düsenmündung, die gleichzeitig den Ansatzpunkt des Lichtbogens bildet, möglichst hoch zu halten, hat man schon vorgeschlagen, die zur Lichtbogenlöschung verwendete Luftmenge vorerst durch den Hohlkontakt hindurch in einen während der Dauer der Abschaltung geschlossenen Stauraum strömen zu lassen, in welchem vor der Kontakt trennung kein nennenswert höherer Druck als Atmosphärendruck besteht und sie erst später aus diesem Stauraum durch von Hand betätigte oder bei Erreichung eines

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bestimmten Druckes selbsttätig wirkende Ablaßventile in den freien Raum hinaus zu entlassen.

Eine solche Anordnung besitzt aber den Nachteil, einen sehr großen Stauraum zu erfordern, wenn in ihm die Luftmenge mehrerer aufeinanderfolgender Abschaltungen aufgespeichert werden soll, ohne daß eine die Licntbogenlöschung erschwerende Drucksteigerumg ίο entsteht. Würde man nämlich in dem Bestreben, einen möglichst wirtschaftlichen Schalter zu erhalten, den Stauraum nur so groß bemessen, daß der Druck in ihm nach der Abschaltung etwa 500/0 des Löschmkteldruckes vor der Düse erreicht, so müßte ein handbedientes Ablaßventil nach jeder Abschaltung von Hand geöffnet werden, was natürlich vom Standpunkt des Betriebes und der Sicherheit ein schwerwiegender Nachteil ist. Ein selbsttätiges Überdruckventil müßte so eingestellt werden, daß es bei jeder Schaltung anspricht, d. h. die Wirkung wäre von derjenigen eines freien Auspuffes kaum verschieden. Überdies müßte in diesem Fall der Behälter doch noch vergrößert werden, weil das Überdruckventil wieder schließt, bevor der Druck im Stauraum auf Atmosphärendruck gesunken ist und deshalb bei der nächsten Abschaltung der Druck schneller die 5 ο 0/0-3<) Grenze erreicht. Solche geschlossene, mit Ventilen versehene Stauräume wirken sich deshalb auf die Wirtschaftlichkeit und Betriebssicherheit des Schalters ungünstig aus.

Erfindungsgemäß werden diese Nachteile dadurch benoben, daß das Löschmittel aus dem Stauraum nach dem Aufhören der Löschmittelzufuhr durch denselben Hohlkontakt in umgekehrter Richtung wieder abströmt. Dadurch ist die Möglichkeit geschaffen, gegenüber den bekannten Schaltern vorteilhaftere Schalter zu bauen, indem die bisher stets notwendige, unter Spannung stehende Ausblaseöffnung hinter der Düse wegfallen kann. Wird nämlich das Löschmittel durch dasselbe Isolierrohr, welches das Einlaßventil mit dem Schalter verbindet, wieder abgeführt, so befindet sich die Ausströmöffnung auf dem Potential des Einlaßventils, d. h. auf Erdpotential, ohne daß hierfür ein neuer Isolierkörper erforderlich wäre. Das Löschmittel kann deshalb ohne die Gefahr von Spannungsüberschlägen in die geerdete Umgebung oder in eine Rückgewinnurigsanlage entlassen werden. Dieser Vorteil macht sich namentlich bei voilkommen gekapselten Druckluftschaltern mit nur einem Hohlkontakt bemerkbar, bei welchen die Wandung des unter Spannung stehenden Stauraumes in eine Isolierhülle eingebettet ist. Die bei bekannten Schaltern notfio wendige Ausblaseöffnung im Stauraum, gleichgültig, ob es sich um eine dauernd offene oder zeitweilig verschlossene Öffnung handelt, durchbricht diese Isolation, und die zur Erzielung der notwendigen Überschlagsfestigkeit notwendige Kriechstromlänge übertrifft die Dicke der auf Durchschlag beanspruchten isolierhülle um ein Vielfaches. Der Schalter gemäß der Erfindung erfordert deshalb viel weniger Einbauraum als die bekannten Schalter und erlaubt eine kompaktere Bau- ηη weise.

Der Schalter gemäß der Erfindung bietet gegenüber den bekannten Schaltern auch den Vorteil, daß der Druckgasverbrauch bei jeder Schaltung auf das Füllvolumen des auf kleinsten Rauminhalt berechneten, vollständig geschlossenen Stauraumes und des Raumes vor den Hohlkontakten beschränkt und von der Öffnungsdauer des Steuerventils praktisch unabhängig ist. Entsprechend dem verringer ten Druckgasverhrauch wird auch das Geräusch des durch den Hohlkontakt zurückfließenden und in den umgebenden Raum abströmenden Druckgases verringert.

Der endgültige Ausfluß der Luft in den «_s Außenraum, nachdem diese aus dem geschlossenen Stauraum durch den Hohlkontakt wieder zurückgeflossen ist, kann auf verschiedene Weise erfolgen, /.. B. durch dauernd offene oder mittels Ventile zeitweise verschlossene Öffnungen, welche den Raum vor dem Hohlkontakt unmittelbar oder über einen zweiten Stauraum mit dem Außenraum verbinden. Als Ventil kann beispielsweise ein Zweiwegsteuerventil dienen, das in unerregtem Zustand den Raum vor dem Hohlkontakt mit der Außen luft, in erregtem Zustande dagegen mit dem Druckgasbehälter verbindet.

Der Erfindungsgedanke kann sowohl bei Schaltern mit einer einzigen festen Düse, die durch einen beweglichen Schaltstift geschlossen wird, angewendet werden als auch bei Schaltern mit zwei Düsen, wovon die eine fest und die andere als Mündung eines beweglichen Rohres ausgebildet ist. Bei der letzteren Schalterart kann die zur Löschung verwendete Gas- oder Luftmenge nach zwei axial entgegengesetzten Richtungen in zwei geschlossene Räume ausgeblasen werden. Es kann jedoch zweckmäßig sein, nur den einen no dieser Räume als vollständig geschlossenen Stauraum auszubilden, während der andere über Öffnungen, die einen langsamen Druckausgleich gestatten, unmittelbar mit dem Außenraum verbunden ist. Diese neue Anordnung hat es erstmals ermöglicht, Doppeldüsenschalter wirtschaftlich zu bauen. Die der Einfachdüse in bezug auf Abschaltleistung weit-überlegene Doppeldüse hatte nämlich bisher den Nachteil, daß zwei Ausblaseöffnungen erforderlich waren, die beide gegenüber der geerdeten Umgebung spannungsführend waren.

Dazu kam eine ebenfalls isolierte Zuführung für das Löschmittel. Bei Benutzung der vorliegenden Erfindung fällt jedoch mindestens eine der Au'sblaseöffnungen weg. Dadurch wird der Schalter fast ebenso einfach wie die bisher .bekannten Einfachdüsenschalter und läßt sich in genau gleicher Weise in die Schalteinlage einbauen. Auch der Löschmittelverbrauch liegt bei gleichen Düsenquerschnitten nur ganz wenig über dem des bisherigen Einfachdüsenschalters.

Um zu verhindern, daß die in den Stauraum eintretende Gas- oder Luftmenge zurückprallt und in ■ Schwingungen gerät, können in denselben energieverzehrende Schichten oder Filter angebracht werden. Diese Filter können ähnlich ausgeführt werden wie die für die Luftreinigung· verwendeten Filter, die mit einer Schicht von Rohrabschnitten oder Metallspänen gefüllt sind. In den Räumen, die durch einen Filter mit der Außenluft in Verbindung stehen, kann dessen Durchtrittswiderstand so hoch bemessen sein, daß während des Schaltvorganges kein nennenswertes Ausströmen von Gas oder Luft durch ihn vorkommen kann.

Die Zeichnung zeigt schematisch vier Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes. Das Beispiel nach Fig. 1 zeigt einen Druck gasschalter mit Einfachdüse. Bei 1 tritt das gasförmige Löschmittel in die Löschicammer 2 ein. Wird der Schaltstifts von der Düse 3 im Sinne des Pfeiles 5 wegbewegt, so kann das Löschmittel durch die D üse 3' in den vollständig geschlossenen Stauraum 4 eintreten, in dem es verbleibt, bis es nach dem Abstellen der Löschmittelzufuhr durch dieselbe Düse in umgekehrter Richtung wieder abströmt. 7 und 8 sind die elektrischen An-.

Schlüsse des Schalters.

Bekanntlich wird im Abschaltlichtbogen die Ionisierung hauptsächlich durch Dissoziation der Moleküle der Luft oder des verwendeten Gases bei den außerordentlich hohen Temperaturen des Lichtbogens verursacht. Schon nach geringer Abkühlung findet eine Rekombination der getrennten Molekülteile und infolgedessen eine große Widerstandserhöhung der Lichtbogenbahn statt. Auf diesem Phänomen beruht die Möglichkeit der Lichtbogenlöschung im Stromnulldurchgang. Um Rückzündungen zu verhindern, genügt es deshalb, die im Stauraum eingeschlosssene Luft nach erfolgter Lichtbogenlöschung nur sehr kurze Zeit am Rückfluß zu verhindern, was durch eine kurzzeitige Aufrechterhaltung der Löschmittelzufuhr zum Raum 2 bewirkt wird. Dies ist auch bei den Schaltern ohne geschlossene Stauräume notwendig, bei denen kein Zurück strömen des Löschmittels stattfindet, weil 'die Kontaktentfernung im Augenblick der Lichtbogenlöschung noch so klein ist, daß bei Atmasphärendruck Rückzündungen zu be- ■ fürchten wären. Die Erfahrung hat gezeigt, däß die Schließverzögerung der Steuerventile, f>s auch wenn sie auf den kleinsten praktisch erreichbaren Wert verkürzt wird, immer noch groß genug ist, um Rückzündungen durch ionisierte Gase mit Sicherheit zu verhindern.

Das- Ausführungsbeispiel Fig. 2 betrifft einen Doppeldüsenschalier. Die Düse 3 ist nach unten durch ein Stück 9 rohrartig verlängert. Der bewegliche Schalterteil 10 ist als Rohr ausgebildet, durch welches das Löschmittel bei der ■ Öffnung 11 in den vollständig geschlossenen Stauraum 12 eintritt. Nur der Stauraum 4 ist mit einer Ausgleichöffnung 15 versehen. Der Ausgleich des feumes 12 erfolgt durch das Rohr 10 und die Düse 3 hindurch nach dem Raum 4. Durch die Verwendung zweier Düsen, wovon die eine in Verbindung mit einem vollständig geschlossenen Stauraum steht, wird bei gegenüber Einfachdüsenschaltern nur unwesentlich erhöhtem Löschmittelverbrauch das Abschaltvermögen nahezu verdoppelt und gleichzeitig der konstruktive und betriebliche Vorteil einer einzigen Eintrittsstelle und einer einzigen Austrittsstelle für das Löschmittel beibehalten.

Beim Beispiel nach Fig. 3 ist eine energieverzehrende Schicht 14 im Stauraum angebracht.

Das" Äusführungsbeispiel Fig. 4 betrifft wieder einen Doppeldüsenschalter. Fig. 5 zeigt den Querschnitt nach der Linie a-*a der Fig. 4. ■ Unter der Löschkammer 2 ist ein Raum 16, in welchem sich der Gleitkontakt 8 mit dem beweglichen Rohr 10 befindet. In diesen Raum fließt bei 11 das Löschmittel ein und füllt den Raum 16 und einen damit ver- »oo bundenen Raum 17. Von diesen Räumen luftdicht getrennt durch.den Boden 18 und die zylindrisch gebogene Wand 19 ist ein Raum 20, in welchen der mechanische Antrieb des beweglichen Kontaktes 10 hineinragt. Die vertikale Bewegung des Kontaktes 10 wird durch eine Welle 21, eine Kurbel 22 und "eine Lasche 25 hervorgebracht. Der ganze Schalter \vird von einem hohlen Isolator 24 getragen, welcher die Löschmittelzuleitung enthält. Diese Ho bauliche Ausbildung, bei welcher die Antriebsvorrichtung des Hohlkontaktes ι ο in den Stauraum hineinragt, ist ganz besonders platzsparend.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Druckgasschalter mit mindestens einem Hohlkontakt, durch den das Löschmittel bei der Abschaltung ausströmt und hinter dem Hohlkontakt. in einen vollständig geschlossenen Stauraum eintritt, in ■welchem- vor der Kontakttrennung kein

   nennenswert höherer Druck als Atmosphärendruck besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Löschmittel aus dem Stauraum nach dem Aufhören der Löschmittelzufuhr durch denselben Hohlkontakt in umgekehrter Richtung wieder abströmt.
2. 2. Druckgasschalter nach Anspruch i, bei welchem beide Kontakte als Hohlkontakte ausgebildet sind, durch welche das Löschmittel nach entgegengesetzten Richtungen abströmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmöffnung des zweiten Hohlkontaktes in einen Raum mündet, der mit der Außenluft in Verbindung steht, wobei das durch den ersten Hohlkontakt in den geschlossenen Stauraum einströmende Löschmittel später durch die beiden Hohlkontakte und den mit der Außeiiluft in Verbindung stehenden Raum wieder abströmt.
3. 3. Druckgasschalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der vollständig geschlossene Stauraum auf der Seite des beweglichen Hohlkontaktes befindet. a,5
4. 4. Druckgasschalter nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmechanismus des beweglichen Hohlkontaktes in den geschlossenen Stauraum hineinragt, jedoch, soweit er aus Isolationsteilen besteht, gegen diesen gasdicht abgeschlossen ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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