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Druckgasschalter mit zwei in Reihe liegenden Kontaktstellen Es sind
Druckgasschalter mit zwei in Reihe liegenden Kontaktstellen bekannt, bei denen die
durch die Lichtbögen erzeugten Druckgase durch den Hohlkontakt der einen der beiden
Kontaktstellen zwecks Löschung des Lichtbogens ausströmen. Die eigentliche Gasausströmöfnung
ist durch ein federbelastetes Auslaßorgan verschlossen, das dicht hinter dem Hohlkontakt
der einen Kontaktstelle liegt. Die beiden Unterbrechungsstellen sind in demselben
Druckraum angeordnet. Die Löschmittelströmung geht über den einen Lichtbogen hinweg
durch den Hohlkontakt hindurch ins Freie. Diese Anordnung gibt wohl eine gute Strömung
in dem Hohlkontakt und dicht davor. Der übrige Lichtbogen ist aber recht mäßig bespült.
Auch fließen alle Ladungsträger von dem Stiftkontakt in Richtung der Strömung auf
den Hohlkontakt zu. Sie verunreinigen daher immer von neuem die Lichtbogenstrecke
und verursachen Rückzündungen. Auch das federbelastete Auslaßorgan arbeitet nicht
zufriedenstcllend. Ist der Grenzdruck für dieses Organ überschritten, so öffnet
das Ventil und läßt Gase über den Lichtbogen hinweg entweichen. Hat sich aber der
Kammerdruck um ein geringes unter den Grenzdruck gesenkt, so schließt sich das Ventil
sofort, so daß der Druck in der Kammer ungefähr der Grenzdr uck bleibt. Die Druckschwankung
zwischen dem Öffnen und dem Schließen des Ventils ist sehr klein und damit auch
die jedesmalige Strömungsdauer sehr kurz. Die Expansionsströmung ist daher keine
stetige und für eine wirkungsvolle Löschung genügend lang andauernde.
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Es wurde auch bereits vorgeschlagen, das Löschgas einer Blaskammcr
zuzuführen, durch die der Schaltstift hindurchtritt. Die Blaskammer besitzt dementsprechend
zwei Führungsöffnungen
für den Schaltstift, durch die der Lichtbogen
hindurchgezogen und in entgegengesetzter Richtung bespült wird. In den Uffnungen
selbst, die eine nur kurze Wandstärke haben, wird der Lichtbogen gut bespült, an
den übrigen Stellen des Lichtbogens herrscht aber eine mäßige Strömung. Darüber
hinaus wird diesem Schalter das Löschgas von außen als Fremdgas zugeführt, das für
den Löschvorgang in reichlicher Menge zur Verfügung steht.
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. Demgegenüber erstreckt sich die Erfindung auf einen Schalter mit
zwei in Reihe liegenden Kontaktstellen, dessen Gehäuse einen den Unterbrechungslichtbogen
der einen Kontaktstelle enthaltenden Druckmittelerzeugungsraum und einen für den
Unterbrechungslichtbogen der anderen Kontaktstelle dienenden Löschraum umfaßt, aus
dem die Druckgase durch zwei den Kontaktstift im eingeschalteten Zustand eng umschließende
Rohrkanäle in entgegengesetzter Richtung ausströmen. Nur bei diesem Schalter ist
es im Gegensatz zu einem Schalter, dem das Löschmittel von aufen zugeführt wird,
wichtig, daß die während der kurzen Unterbrechungszeit erzeugte geringe Menge an
Druckgas ausreicht, die Säuberung und Abriegelung einer genügend langen Lichtbogenstrecke
durchzuführen.
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Bei dieser Schaltergattung besteht die Erfindung darin, daß die beiden
Rohrkanäle in ihrer Gesamtlänge so bemessen sind, daß der durch das Löschmittel
gesäuberte Kanalinnenraum für sich allein eine ausreichende Isolierstrecke zur Verhinderung
einer Rückzündung darstellt.
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Durch diesen Aufbau des Schalters wird ciie für die endgültige Stromunterbrechung
benötigte Löschmittelmenge auf ein Minimum herabgesetzt. jedes einzelne der beiden
Ausk' hat eine Länge von einem Vielfachen des Kanaldurchmessers, und es ist lediglich
erforderlich, die ionisierte und mit Ladungsträgern verunreinigte dünne Gassäule
im Innern dieser Auslaßrohre zu verdrängen und durch Löschgas zu ersetzen, um eilte
Rückzündung zu verhindern. Weiterhin können die bei dein Löschvorgang außerhalb
der Auslaßkanäle liegenden Kontakte verhältnismäßig dicht all den Rohrauslaß heranrücken,
da ja der Innenraum der Rohre für eine genügende Isolierstrecke ausreicht. Die Kontakte
brauchen nur so viel Raum freizulassen, wie für die ungehinderte Ausströmung der
Gase benötigt wird. Diese ausströmenden Gase bespüleil die Kontakte mit einem noch
nicht aufgelockerten Strahl und kühlen sie erheblich ab, so daß ein Nachglühen der
Kontakte ariterbleibt.
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Durch die vorgeschriebene Längenbemessung der Auslaßrohre hat man
außerdem die Gewähr, daß der durch den Lichtbogen und durch die Druckgase in nächster
Nähe des Lichtbogens in bekannter Weise in den Rohrenden hervorgerufene Staudruck
ausreicht, eine frühzeitige Ausströmung der im Schaltergehäuse erzeugten Druckgase
zu verhindern. Hierbei sind besondere bewegliche Absperreinrichtungen nicht erforderlich.
Auch der Einschaltvorgang spielt sich unter günstigen Bedingungen ab. Nähert sich
der bewegliche Kontakt dem ruhenden Gegenkontakt und erfolgt hierbei ein überschlag,
so können die entstehenden Druckgase, da die Isolierrohre zum ruhenden Kontakt hin
offen sind, in die freie Außenluft entweichen.
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Alle übrigen Erfindungsmerkmale «-erden an Hand der Beschreibung der
Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Abb. i befinden sich im Innern der
Druckkammer i der ruhende Kontakt 2 und der zugehörige Kontaktstift 3 einer Kontaktstelle,
während die Kontakte .4, 5 der mit dieser in Reihe liegenden Kontaktstelle außerhalb
der Druckkammer angeordnet sind. Beim Einschalten bewegt sich der Kontaktstift 5
durch zwei Isolierhülsen 6, 7 hindurch, die in der Mitte einen nur für den Durchfluß
des Löschmittels ausreichenden Ringspalt S bilden, der mit dem Druckerzeugungsraum
i in Verbindung stellt. Zwischen dem Löschraum und dein Druckerzeugungsraum ist,
wie es bereits bei anderen Schalterarten bekannt wurde, ein Verbindungskanal 9 vorgesehen,
der all Rauminhalt ein Vielfaches von dem Rauminhalt der Isolierrohre 6, 7 enthält
und mit einem Löschmittel angefüllt ist, das noch nicht mit dein Lichtbogen in Berührung
war. Die Stromw-und -ableitung erfolgt an den Klemmen io und i i. Die Kontaktstifte
3 und 5 sind in diesem Ausführungsbeispiel an einer Traverse ibefestigt und stehen
miteinander in stromleitender Verbindung. Die Kontaktstifte können aber auch getrennt
voneinander bewegt werden, z. B. mit Hilfe von Druckluftkolben. Auch kann die Druckluftschaltung
für diese Verstellkolben so gewählt sein, dali nach erfolgter Ausschaltung der beiden
Kontaktstifte selbsttätig eine Umschaltung der Druckluftzufuhr zu dem Verstellkolben
des Kontaktstiften 3 im Druckerzeugungsraum geschieht, so daß dieser wieder in die
Einschaltstellung zurückgeht. Durch diese Maßnahme werden größere Einschaltdruckstöße
von dein Druckerzeugungsraum ferngehalten. Der Schaltstift 5 bewegt sich beim Einschalten
durch den Löschraum, und es können beim Entstehen eines Einschaltlichtbogens die
Druckgase dieser Schaltstelle frei über den ruhenden Kontakt 4. in die Außenluft
entweichen. i Beim Ausschalten entsteht zwischen den ILontakten 2, 3 und .I, 5 je
ein Lichtbogen.
Die frei werdende Lichtbogenenergie im Innern der
Kammer i verursacht einen Druckanstieg in dieser Kammer. Da der Lichtbogen zwischen
den Kontakten q. und 5, der durch die Rohre 6 und 7 brennt, infolge des Druckanstieges
in diesen Rohren den Durchflußquerschnitt dieser Rohre verstopft, so kann eine.
Ausflußströmung erst dann einsetzen, wenn der Kammerdruck die in- den Rohren 6 und
7 durch den Lichtbogen hervorgerufenen Widerstandskräfte überwindet oder aber wenn
im Stromnulldurchgang diese Kräfte verschwinden. Die Durchströmung der Rohrenden
6 und 7 geschieht mit Schallgeschwindigkeit, so daß in kürzester Zeit eine Säuberung
des Lichtbogenweges in den Rohrenden erfolgt ist. Da die Länge der Rohrenden eine
genügende Sicherheit gegen Spannungsdurchschlag gewährleistet, so ist auch mit Sicherheit
beim ersten Stromnulldurchgang endgültige Löschung erfolgt.
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Will man die in der Druckerzeugungskammer i enthaltene Gasmenge erhöhen,
ohne den Rauminhalt der Kammer zu vergrößern, so kann dies leicht dadurch geschehen,
daß man in bekannter Weise kurz vor Beginn der Kontakttrennung durch Öffnen eines
Ventils fremde Druckgase einströmen läßt, während bei Beginn der Lichtbogenbildung
die Druckgaszuleitung wieder verschlossen wird.
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Es ist in manchen Fällen von Vorteil, den Antrieb für die beweglichen
Kontakte der Schalteinrichtung so durchzubilden, daß der durch den Löschraum gleitende
Kontaktstift reit größerer Geschwindigkeit als der Kontaktstift der im Druckerzeugungsraum
angeordneten Kontaktstelle bewegt wird. Es ist hierdurch möglich, zu erreichen,
daß der Ausströmquerschnitt der Löschkammer vom Schaltstift bereits freigelegt ist,
bevor der Druck in dem Druckerzeugungsraum hohe Werte erreicht haben kann. Es ist
dann der Löschraum nur durch die von dem Lichtbogen in der Isolierhülle hervorgerufenen
Sperrkräfte verschlossen, so daß der Kammerdruck entweicht, sobald er diese Sperrkräfte
überwinden kann. Die Kammer ist dadurch vor hohen Beanspruchungen mit Sicherheit
geschützt. Das gleiche Ziel wird auch erreicht, wenn der durch den Löschraum gleitende
Kontaktstift seine Ausschaltbewegung früher antritt als der Kontaktstift der im
Druckerzeugungsraum befindlichen Kontaktstelle.
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In der Abb. 2 sind die beiden Kontaktstellen, wie es an sich bereits
bekannt ist, in derselben Achsenrichtung hintereinander angeordnet. In der Druckkammer
13 ist der elastisch angeordnete Kontakt 14 und der Zwischenkontakt i5 eingebaut.
Letzterer wird durch eine Druckfeder 16 in Ausschaltrichtung belastet und kann sich
mit seinem Anschlag 17 gegen die Kammerwand 18 anlegen. ig und 2o sind die beiden
Isolierrohre, durch die der Kontaktstift 2i hindurchgleitet und die von der Mitte
aus von den Druckgasen, die durch den Verbindungskana122 zuströmen, beaufschlagt
werden. In diesem Ausführungsbeispiel der Abb. 2 ist die Druckkammer von einem Flüssigkeitsbehälter
23 umgeben, der durch die Öffnung 2q. in der Druckkammerw andung mit dem Druckraum
13 in Verbindung steht. In der Öffnung 24. befindet sich ein federbelastetes Rückschlagventi125,
das normalerweise die Öffnung frei läßt, sie aber verschließt, sobald sich während
des Ausschaltens in der Kammer 13 ein Überdruck einstellt. Der Druckraum ist daher
ständig zum Teil mit Flüssigkeit gefüllt, aus der beim Ausschalten die Löschgase
erzeugt werden. Der Strom wird an der Klemme 26 zugeführt und vom Kontaktstift 21
abgeleitet.
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In der Einschaltstellung drückt der Kontaktstift 21 den Zwischenkontakt
17 entgegen der Federkraft 16 gegen den Kontakt 1q.. In der Ausschaltstellung brennt
sowohl in der Druckkammer 13 wie auch durch die Hülsen ig und 21 ein Lichtbogen.
Kann der entstehende Kammerdruck den durch den Lichtbogen in den Rohren ig und 2o
hervorgerufenen Gegendruck überwinden, so geht ein Löschmittelstrom in entgegengesetzter
Richtung über den Lichtbogen hinweg, den außerhalb des Gehäuses liegenden Kontakten
17 und 21 entgegen und führt endgültige Löschung herbei.
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Das gleiche Löschprinzip läßt sich auch für einen Flüssigkeitsströmungsschalter
benutzen. Zu diesem -Zweck müßte vorteilhaft die Druckkammer umgekehrt mit der Kontaktstiftführung
nach unten in ein Ölgefäß eingebaut werden, das außer der Ölfüllung auch noch einen
genügend großen Gasraum enthält. Es bleiben dann beim Abschalten die entstehenden
Druckgase oben in der Druck- , kammer zurück und drücken einen Flüssigkeitsstrom
über den Lichtbogen der Kontakte q., 5 bzw. 17, 21 hinweg.