DE764864C - Lichtbogenloeschvorrichtung fuer Gasschalter und Fluessigkeitsschalter - Google Patents

Description

Neuzeitliche Schalter sollen imstande sein, Stromkreise hoher Betriebsspannung in kürzester Zeit, möglichst innerhalb einer Wechselstromhalbwelle, zu unterbrechen. Zu diesem Zweck muß der Lichtbogen in möglichst vollkommener Weise gelöscht werden. Die Lichtbogenlöschung erfolgt zweckmäßig dadurch, daß man im Lichtbogenpfad eine Parallelströmung erzeugt, die eine innige Vermischung mit einem kühlen Löschmedium herbeiführt, welches gasförmig oder flüssig sein kann. Man kann zu diesem Zweck entweder einen Löschmittelstrahl in den Lichtbogenpfad schicken oder den Lichtbogen gegen das Löschmittel, welches in entsprechender Weise zurückgehalten wird, bewegen.

Es sind bereits Lichtbogenlöschvorrichtungen bekannt, bei denen der zwischen zwei Schaltstücken gezogene Lichtbogen gegen ein flüssiges Löschmittel bewegt wird. Auch ist es bekannt, den Lichtbogen durch ein Radialblasfeld zum Umlauf längs einer kreisbogenförmigen Bahn zu zwingen. Insbesondere wurde der Lichtbogen bei derartigen Einrichtungen durch eine größere Anzahl von Metallplatten unterteilt, die ihm an seinen zahlreichen Fußpunkten Wärme entziehen sollten. Es wurde weiter eine ähnliche Anordnung zur Löschung des Unterbrechungslichtbogens elektrischer Schalter vorgeschlagen, bei welcher der Lichtbogen durch die Kraft eines Magnetfeldes aus dem Bereich zwischen den Kon-

takten in einen Lichtbogenableitungskanal hineingezogen wird, der in einen Ringraum übergeht, welcher sich innerhalb eines aus einzelnen voneinander isolierten und aufeinandergeschichteten Metallscheiben bestehenden Körpers befindet. Es war dabei beabsichtigt, eine Unterteilung des Lichtbogens zu vermeiden, jedoch kann die Anordnung bei der vorgeschlagenen Ausbildung auch nur in ίο der Weise wirken, daß der Lichtbogen an zahlreichen Stellen durch die verhältnismäßig starken Metallplatten, die an der Ringraumwandung hervorstehen, kurzgeschlossen bzw. unterteilt wird, so daß die Löschung durch Wärmeentzug an den Fußpunkten der Teillichtbögen erfolgt.

Die Erfindung bezieht sich dagegen auf eine Lichtbogenlöschvorrichtung für Gasschalter und Flüssigkeitsschalter, bei welcher der zwischen zwei Schaltstücken gezogene Lichtbogen gegen ein Löschmittel bewegt und durch ein Radialblasfeld zum Umlauf längs einer kreisbogenförmigen Bahn gezwungen wird. Erfindungsgemäß ist durch isolierende zylindrische Wandungen eine geschlossene ringförmige, das Löschmittel enthaltende Kammer gebildet, in die exzentrisch zu der Kammerlängsachse und konzentrisch zueinander angeordnete Kontakte hineinragen und in die die Lichtbogenfußpunkte unter der Einwirkung des radialen Blasfeldes hineinwandern.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß der Lichtbogen, dem unter Ausnutzung des Radialblasfeldes eine sehr rasche Umlaufhewegung und eine hohe Anfangsbeschleunigung erteilt werden kann, einen großen Raum durchläuft und in eine innige Berührung mit ständig neuen Stellen des gasabgebenden und kühlenden Löschmittels gebracht wird. Die Wirkung einer solchen Löschvorrichtung läßt sich daher besonders intensiv und günstig gestalten. Auch die Kühlung der Lichtbogenfußpunkte ist besonders gut, weil der Lichtbogen eine große Strecke auf den Kontakten durchlaufen kann. Zugleich werden die Kontakte gegen Abbranderscheinungen weitestgehend geschützt. Die geschlossene ringförmige Kammer gestattet in besonders vorteilhafter Weise, die kinetische Energie eines in dem Zylinderraum in Umlauf versetzten flüssigen Löschmittels mit zur Förderung der Löschung heranzuziehen. Der Lichtbogen und die ihn umgebende Gashülle wirken nämlich in der Art eines Kolbens und schieben das Löschmittel vor sich her. Dieses verlangt dabei eine beträchtliche kinetische Energie, die es ermöglicht, daß die Bewegung des Löschmittels über den Stromnulldurchgang hinweg andauert. Der in Bewegung befindliche, nicht ionisierte Teil des Löschmittels reinigt den Lichtbogenpfad während des Stromnulldurchganges. Er schiebt sich in dieser Zeit zwischen die Elektroden ein und bildet, wenn eine Isolierflüssigkeit verwendet wird, hier ein frisches Dielektrikum, das schwer durchschlagen werden kann. Die Wandungen des Lichtbogenführungsraumes bzw. der Lichtbogenführungsräume können durch aufeinandergestapelte Platten aus Isolierstoff gebildet werden, die von der Kontaktbahn senkrecht durchsetzt werden.

Im folgenden seien die Merkmale der Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen dargestellt.

Fig. ι zeigt eine Gesamtansicht eines Schalters nach der Erfindung;

Fig. 2 und 3 zeigen das eine Ausführungsbeispiel,

Fig. 4 das andere Ausführungsbeispiel der Erfindung.

In Fig. ι ist 1 ein Ölkessel, 2 und 3 sind die beiden Durchführungsisolatoren, an deren Bolzen die Schaltstückträger 4, 5 befestigt sind. Diese tragen die Löschvorrichtungen 6, 7. 8 ist die bewegliche Schaltbrücke, 9, 10 sind die beiden Schaltstifte, 11 ist die Isolierstange, durch welche die Schaltbrücke l>ewegt wird. Xach Fig. 2 ist in dem Schaltstückträger 4 an einem Drehzapfen 11 der Kontaktarm 12 drehbar gelagert. Dieser trägt das Schaltstück 13, welches durch eine Feder 14 nach abwärts gegen den Schaltstift 9 gedrückt wird. An dem Schaltstückträger 4 ist die Eisenkappe 15 befestigt, der eine gleiche Eisenkappe 16 gegenübersteht.

In den Eisenkappen 15, 16 sind Isolierkappen 17, iS angeordnet. Diese schließen einen Stapel aus Scheiben von kreisförmigem Umfang ein, die teils nur aus Isolierstoff, teils aus Isolierstoff und magnetischen oder leitenden Metallen zusammengesetzt sind und kreisförmigen Umfang haben. Der ganze Plattenstapel wird durch den Schraubenbolzen 19 aus magnetischem Metall zusammengehalten. An seinen beiden Enden liegt je eine scheibenförmige Magnetspule 20 bzw. 21. Die Spule 20 ist mit einem Ende an den Schaltstückträger 4 angeschlossen, mit dem anderen an die leitende Platte 22, welche die no leitende Ansatzfläche für den oberen Fußpunkt des Unterbrechungslichtbogens bildet. Sie ist gegen den Bolzen 19 durch einen aus Isolierstoff bestehenden Kreisring 23 isoliert. Oberhalb der Platte 22 befinden sich vier Isolierplatten 24. In zwei von diesen sind innen am Bolzen 19 zwei Eisenringe 25 eingesetzt, die den Zweck haben, den magnetischen Widerstand des Kraftlinienpfades zu verringern und dadurch den Feldverlauf zu vergleichmäßigen. Ebenso ist oberhalb der Spule 21 die leitende Platte 26 angeordnet und unter-

halb derselben die leitende Platte 27. Die Spule 21. ist mit dem einen Ende an die Platte 26, mit dem anderen Ende an die Platte 27 angeschlossen. Zwischen diesen beiden _ Platten liegen wieder vier Isolierplatten und innen am Bolzen zwei Eisenringe von kleinem Durchmesser.

Zwischen den Platten 22 und 26, welche die Ansatzflächen für die Fußpunkte des Unterbrechungslichtbogens bilden, sind diejenigen Platten. angeordnet, aus denen die. eigentliche Löschvorrichtung besteht. Die Platten innerhalb dieses Plattenstapels bilden zweierlei Gruppen. Die eine Gruppe besteht aus je drei Platten 28, 29, 30. Von diesen Gruppen sind drei vorhanden. Sie begrenzen Ringräume 31 von größerer lichter Weite, in denen Löschmittel, z. B. Schaltflüssigkeit, in größerer Menge zurückbehalten werden kann. Die Platten 28, 30 sind Isolierplatten, während die dazwischenliegende Platte 29 zusammengesetzt ist aus einem inneren, um den Bolzen 19 herumgelegten Eisenring 32, einem äußeren Eisenring 29 und zwei schmalen Isolierringen, welche die Innenplatte gegen den Lichtbogenraum 31 isolieren. Die zweite Gruppe besteht aus je zwei Platten 33, 34. Von diesen Gruppen sind zwei vorhanden. Die Platte 34 ist aus Isoliermaterial, während die Platte 33 aus Eisen ist und nur gegen den Lichtbogenraum durch Isolierringe isoliert ist. Diese Plattengruppen umschließen eng den eigentlichen Lichtbogenraum.

Der Kontaktstift 9, der einen rechteckigen Querschnitt hat, geht durch eine rechteckige Aussparung des ganzen. Plattenstapels hindurch, wie aus Fig. 3 ersichtlich. Fig. 3 zeigt einen Querschnitt längs der Schnittebene ar-b der Fig. 2. In dieser Figur ist das durch die Magnetspulen 20, 21 erzeugte Radialfeld durch Pfeile angedeutet.

Die Löschvorrichtung wirkt auf folgende Weise: Wenn der Schaltstift 9 mit der Traverse 8 abwärts bewegt wird, folgt zunächst das Schaltstück 13 unter dem Druck der Feder 14 ein kleines Stück, bis der Schaltstückträger 12 an dem Bolzen 19 anliegt. Dann wird der Lichtbogen durch den zylindrischen Löschraum 35 hindurchgezogen. Der Lichtbogen faßt sofort auf den Platten 22 und 26 Fuß. Das Lichtbogenstück zwischen dem Schaltstück 13 und der Platte 22 wird durch die Spule 20 kurzgeschlossen und erlischt. Ebenso wird das Lichtbogenstück zwischen den Platten 26 und 27 durch die Spule 21 kurzgeschlossen und erlischt ebenfalls. Der Strom fließt nunmehr durch die Spulen 20 und 21, welche ein starkes radiales Blasfeld hervorrufen, das senkrecht zum Lichtbogen steht und diesen in rasche umlaufende Bewegung versetzt. Infolge der hohen Geschwindigkeit, mit welcher sich der Lichtbogen und seine Gashülle in dem zylindrischen Löschraum 35 bewegt, wird eine besonders starke Wirbelströmung in der Nachbarschaft des Lichtbogenpfades erzeugt. Die gasförmigen Lichtbogenprodukte und Teile der lichtbogenlöschenden; Flüssigkeit selbst werden derart miteinander vermischt, daß eine Rückzündung des Lichtbogens ausgeschlossen ist, wenn er einmal bei einem Stromnulldurchgang erloschen ist. Die Bewegung des Lichtbogens erteilt auch dem Löschmittel eine beträchtliche kinetische Energie, mit der es in dem in sich geschlossenen Löschraum 35 umläuft. . Diese kinetische Energie bewirkt, daß das Löschmittel seine Bewegung über den Stromnulldurchgang hinaus fortsetzt, wodurch eine Menge verhältnismäßig kühlen homogenen Löschmittels in den Lichtbogenpfad hineingelangt und den Raum zwischen den Ansatzflächen des Lichtbogens 22 und 26 an Stelle des Lichtbogens einnimmt. Ferner werden die Oberflächen der Platten 22, 26 durch das rasch umlaufende Öl stark gekühlt, so daß der Lichtbogen nach der Löschung zwischen kühlen und isolierten Metallflächen überschlagen müßte, was eine Wiederzündung sehr erschwert.

Fig. 4 betrifft eine Ausführungsform der Erfindung, bei der eine zusätzliche Verlängerung des Lichtbogens erreicht ist. An dem Tragarm 40 ist eine Innenkappe 41 befestigt und in dieser ein Isolierzylinder 42. 43 ist eine Magnetspule, die mit ihrem einen Ende an den Träger 40, mit dem anderen Ende an die leitende Platte 44 angeschlossen ist. Die leitende Platte 44 bildet die Ansatzfläche für den Lichtbogenfußpunkt. An der Schaltbrücke 45 ist ein rohrförmiger Kontakt 46 befestigt, .der an seinem oberen Ende nach einer Schraubenfläche 47 schräg abgeschnitten ist. Nur ein verhältnismäßig schmaler Teil 48 bildet eine waagerechte Kontaktfläche, über die bei geschlossenem Schalter der Strom übertragen wird. Der Isolierzylinder 42 bildet die äußere Wandung des zylindrischen Lichtbogenraumes. Die innere Wandung wird gebildet von einem Stapel aus Isolierplatten 49, 50, die auf einem isolierten Bolzen 51 aufgebaut sind und durch diesen am Träger 40 festgehalten werden. Der Bolzen Si ist aus magnetischem Material, um das Magnetfeld möglichst gleichmäßig zu gestalten. Die Platte 49 hat größeren, die Platte 50' kleineren Durchmesser, so daß zwischen je zwei Platten 49 eine Tasche für das Zurückhalten von Löschmittel gebildet wird.

Die Schraubenfläche 47 des Kontaktrohres 46 ist so angeordnet bzw. die Spule 43 ist so· geschaltet, daß das erzeugte Radialmagnetfeld den Lichtbogenfußpunkt auf der Schrau-

benfläche 47 nach abwärts, also im Sinne einer Verlängerung des Lichtbogens, bewegt. Diese Lichtbogenverlängerung ist unabhängig von der Bewegung des Kontaktrohres 46 und stellt somit eine zusätzliche Verlängerung des Lichtbogens dar. Die Wirkungsweise der Einrichtung ist ähnlich wie die nach Fig. 2. Wenn das Kontaktrohr 46 nach abwärts geht, wird der Kontakt zwischen den Flächen 48 und 44 unterbrochen. An dieser Stelle entsteht der Lichtbogen, der von dem Radialfeld erfaßt und um den Bolzen 51 herum in Rotation versetzt wird. Sein unterer Fußpunkt bewegt sich dabei auf der Schraubenfläche 47 nach abwärts. Das Löschmedium in dem Ringraum bewirkt die Lichtbogenlöschung in ähnlicher Weise, wie im ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Wenn das Kontaktrohr 46 sich dem offenen Ende des Zylinders 42 nähert, öffnet es das untere Ende des zylindrischen Lichtbogenraumes gegen den äußeren Raum, wodurch eine starke Ausströmung entsteht, die ebenfalls einen Löscheffekt hervorruft.

Claims (7)

1. Patentansprüche.·

   i. Lichtbogenlöschvorrichtung für Gasschalter und Flüssigkeitsschalter, bei welcher der zwischen zwei Schaltstücken gezogene Lichtbogen gegen ein Löschmittel bewegt und durch ein Radialblas- j feld zum Umlauf längs einer kreisbogen- ! förmigen Bahn gezwungen wird, dadurch | gekennzeichnet, daß durch isolierende | zylindrische Wandungen eine geschlossene j ringförmige, das Löschmittel enthaltende Kammer gebildet ist, in die exzentrisch zu der Kammerlängsachse und konzenirisch zueinander angeordnete Kontakte hineinragen und in die die Lichtbogenfußpunkte unter der Einwirkung des radialen Blasfeldes hineinwandern.
2. 2. Lichtbogenlöschvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß

   sich die Schaltstücke, zwischen denen der j Lichtbogen gezogen wird, außerhalb der j Achse der Löschvorrichtung zusammen mit den Lichtbogenlaufflächen auf ein und derselben Kreisbahn befinden.
3. 3. Lichtbogenlöschvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen des Lichtbogenführungsraumes bzw. der Lichtbogenführungsräume, in deren Innern der Lichtbogen das Löschmittel umtreibt, durch aufeinaudergestapelte Platten aus Isolierstoff gebildet werden, die von der Kontaktbahn senkrecht durchsetzt werden.
4. 4. Lichtbogenlöschvorrichtung nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenschluß des von den Spulen f2o, 21) erzeugten Magnetfeldes durch den Plattenstapel und die Spulen umgreifende Eisenkappen (15, 16), durch in dem Plattenstapel enthaltene Eisenplatten (25, 29, 32, 33) und durch einen die Kappen sowie den gesamten Plattenstapel zusammenhaltenden Bolzen (19) gebildet wird.
5. 5. Lichtbogenlöschvorrichtung nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das Magnetfeld erzeugenden Blasspulen an die Metallteile (22,. 26) angeschlossen sind, auf welchen der umlaufende Lichtbogen fußt, so daß sie durch den Lichtbogen in die Strombahn eingeschaltet werden.
6. 6. Lichtbogenlöschvorrichtung nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als beweglicher Kontakt ein in den zylindrischen Ringraum hineinragendes Metallrohr (46) dient, dessen Stirnfläche schraubenlinienförmig abgesetzt ist und nur zu einem Teil im eingeschalteten Zustand mit dem festen Gegenkontakt in Berührung steht.
7. 7. Lichtbogenlöschvorrichtung nach Anspruch i, 3 undo, dadurch gekennzeichnet, daß der die Lichtbogenführungsräume bildende Stapel aus untereinander abwechselnd verschieden weit ausladenden Platten aus Isolierstoff besteht.

   Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden:

   Deutsche Patentschriften Xr. 312 134, 53^77°. 562^40, 576932, 57⁸²²⁶, 578227, 584993, 598049, 601471» 616 479;
   schweizerische Patentschrift Xr. 166923.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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