DE767549C - Vorrichtung zum Loeschen elektrischer Lichtboegen durch gasfoermige Mittel fuer Hochspannungswechselstromschalter - Google Patents

Description

AUSGEGEBENAM 8. DEZEMBER 1952

RE ICHS PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 c GRUPPE 35io

E $2539 VIlIb /21 c.

Andre Latour, Grenoble, Isere (Frankreich) ist als Erfinder genannt worden

Etablissements Merlin Sd Gerin Societe Anonyme, Grenoble, Isere (Frankreich)

Patentiert im Deutschen Reich vom 12. Mai 1939 an Patenterteilung bekanntgemacht am 17. Juli 1952

Man kennt bereits Vorrichtungen. zum Löschen elektrischer Lichtbögen durch gasförmige Mittel (Luft oder ein anderes Gas im verdichteten Zustand), bei denen das Löschen des Abreißlichtbogenä durch einen in der Lichtbogenachsenrichtung gesandten Strahl des gasförmigen Mittels bewirkt wird. Die Erklärung' des Lösch Vorgangs ist folgende: Sobald der augenblickliche Stromwert sich in der Nullpunktnähe befindet, läßt sich die ionisierte und leitende Lichtbogenatmosphäre leicht bewegen und durch das frische und! isolierende gasförmige Mittel der Blasvorrichtung ersetzen ; die Folge ist, daß in die leitende Lichtbogensaule ein isolierender Zwischenraum, der als Regenerierungszwischenraum bezeichnet werden kann, eingeschaltet wird, Ist die dielektrische Straffheit dieses Zwischenraums genügend groß, um sich der Wiedcrherstellungsspannuhg entgegenzusetzen, so kann der Lichtbogen nicht wieder zünden, und die Unterbrechung ist endgültig erfolgt. Es ist so begreiflich, daß bei einem gegebenen Strom und einem gegebenen Druck des gasförmigen Mittels -ein Schalter eine um so· höhere Wiederherstellungsspannung hat, je größer der Regenerierungszwischenraum ist. Bisher wurde dieses Ergebnis durch Steigerung der

Geschwindigkeit und daher des Drucks des gasförmigen Blasmittels gesichert; mau ist aber bald in dieser Bahn an einem Grenzwert angelangt, da einerseits von einem bestimmten Wert an der Druck bzw. die Geschwindigkeit beinahe nicht mehr beeinflußt werden kann und anderseits eine weitere Druckerhöhung hinsichtlich der Möglichkeit ihrer Verwirklichung von Nachteilen begleitet ist. ίο Man kennt auch Vorrichtungen, die mittels Querblasens in der Lichtbogensäule mehrere Regenerierungszwischenräume in Reihe zu schalten suchen. Solche Vorrichtungen haben aber keine sehr große Wirkungskraft, da sie einesteils auf den Lichtbogen einen seitlichen Schub ausüben, der seine Verlängerung verursacht und daher die Abreißkraft, die Gegendruckkräfte und den Verschleiß der wesentlichen Teile vergrößert und anderenteils in der Lichtbogensäule Stümpfe belassen, die der Blaswirkung nicht ausgesetzt sind, diese daher ihre Leitfähigkeiten beibehalten und in dem isolierenden Zwischenraum, den man zwischen den Elektroden zu schaffen sucht, schwache as Punkte bilden.

Man kennt gleicherweise Vorrichtungen, bei denen man die vorerwähnten Übelstände dadurch zu beseitigen sucht, daß man ein doppeltes, axiales, divergierendes Blasen benutzt, wobei der Lichtbogen zwischen zwei Elektroden verweilt, die sich seiner Verlängerung j entgegensetzen. Solche Vorrichtungen Ik- ! schränken wohl die unerwünschte Lichtbogen- j Verlängerung; ihre Wirkung ist aber, trotzdem < sie ergiebiger als jene der vorerwähnten ist, ; noch immer sehr beschränkt aus dem Grunde, [ daß sie in der Lichtbogensäule nur eine '. einzige dielektrische Wiederbildungszone ' schaffen. 1

Sie weisen überdies den schweren Nachteil j auf, daß die Elektroden völlig in den Strom : der heißen Gase tauchen, die von jeder Hälfte der Lichtbogensäule herstammen. Die Folge ; hiervon ist eine starke Entwicklung von ■ Metalldämpfen, die durch ihren eigenen Druck l und ihre eigene Leitfähigkeit das Arbeiten der ' Vorrichtung ernstlich behindern. Überdies j werden durch diesen Umstand die Elektroden ^; rasch verschlissen.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zürn Löschen elektrischer Lichtbogen j durch gasförmige Mittel für elektrische Hoch- ■ Spannungswechselstromschalter, bei welcher der Lichtbogen durch den beweglichen Kontakt ! ins Innere mehrerer mit der Atmosphäre ver- , bundener Hohlräume gezogen wird, in welche das gasförmige Mittel allein durch die Durchtrittsöffnungen für den Lichtbogen hindurch eintritt. Sie bezweckt, mit einfachen und wirtschaftlichen Mitteln eine Lichtbogenlöschvorrichtung zu schaffen, die durch ein gasförmi- ^:

ges, unter verhältnismäßig niedrigem Druck verdichtetes Mittel gespeist wird und dennoch in der leitenden Lichtbogensäule ein beträchtliches Wiederbildungsintervall erzeugen kann, wobei eine übermäßige Lichtbogenverlängerung und der Verschleiß der Elektroden durch die heißen Gase vermieden sind.

Gemäß der Erfindung wird dieses Ergebnis dadurch erreicht, daß die einzelnen Hohlräume und die Gaszuführungen derart angeordnet und ausgebildet sind, daß der Lichtbogen während des Abschaltvorgangs auf seiner ganzen Länge einer Reihe gleichachsiger Gasströme ausgesetzt ist, die in ihrer Strömungsrichtung abwechselnd einander entgegengesetzt sind und deren Achsen mit derjenigen des Lichtbogens zusammenfallen, derart, daß sie auf diesen keinen seitlichen Druck ausüben, wobei jeweils mindestens zwei dieser Ströme derart gerichtet sind, daß sie in der Mitte des durchlaufenen Teils zusammentreffen, worauf die heißen, vom Lichtbogen herrührenden Gase durch zur Längsrichtung I des Lichtbogens senkrechte Kanäle in die freie ' Luft abgeleitet werden. Überdies sind Mittel ; vorgesehen, um die heißen Gase aus dem Elek-[ trodenbereich abzuleiten und die Elektroden j so sehr wie möglich in einem Strom frischer, [ ständig erneuerter Gase zu halten.

: In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsj beispiele einer solchen Vorrichtung veran- ! schaulicht. Es handelt sich hier nur um Er- ; läuterungen, die Erfindung läßt auch andere j Ausführungsmöglichkeiten der Ausbildung , der einzelnen Organe zu.
[ In diesen Zeichnungen stellt dar:

Fig. ι eine Vorrichtung im axialen Schnitt, Fig. 2 im Grundriß eine der Isolierplatten mit Aussparung zur Verbindung mit der Zuleitung des gasförmigen Mittels,

Fig. 3 im Grundriß eine der Platten mit Aussparung zur Verbindung mit der Atmosphäre,

Fig. 4 eine andere Ausführungsform der Vorrichtung im axialen Schnitt und

Fig. 5 einen Querschnitt nach V-V der Fig. 4.

ι in Fig. r stellt eine feste Elektrode dar, die l>eispielsweise durch ein rohrförmiges Stück gebildet ist, durch welches der durch den schematisch bei 2 angedeuteten Leiter zugeführte Strom anlangt. 3 stellt eine l)ewegliche Elektrode in der Schließlage dar, während gestrichelt, bei 3', ihre Offenlage angedeutet ist. 4 ist ein fester Kontakt und 5 die schematisch angedeutete Rückleitung. 6 ist eine Metallbüchse, welche die Elektrode 1 auf einer Isolierplatte 7 !»festigt. Die eigentliche Löschvorrichtung besteht aus einer gewissen Anzahl von Platten 8', 8" ... 9, 9', 9" aus isolierendem Material, die übereinander-

geschichtet sind und mittels irgendwelcher nicht dargestellter Verbindungsglieder fest zusammengehalten werden.

Jeder der Teile 8, 9 usw. (Fig. 2 und 3) ist mit einer mittleren Bohrung und mit einer seitlichen Bohrung 10 versehen, deren Achsen mit jenen des Nachbarteils zusammenfallen, so d!aß .sich ein mittlerer, von der beweglichen Elektrode 3 durchquerter Kanal und ein seitlic'her Kanal ergeben, in welch letzteren ein gasförmiges verdichtetes und durch eine Leitung 11 zugefü'hrtes Mittel geleitet wird (F.ig. 1).
, In der mittleren Bohrung jedes der Teile 8 und 9 ist eine aus Isoliermaterial bestehende Scheibe 13 befestigt, die der Lichtbogenwir-'kung widerstehen kann. Die Bohrung jeder dieser Scheiben mündet einesteils in eine in jeder Platte 8 vorgesehene Aussparung 12, um den seitlichen Kanal mit dem mittleren Kanal zu verbinden, und andernteils^ in eine in jeder Platte 9 vorgesehene Aussparung 14 zwecks Verbindung des· mittleren Kanals mit der Atmosphäre.

Erforderlichenfalls kann die Aussparung 14 ■■- mit parallelen Scheidewänden 15 versehen sein, welche die Abkühlung und Entspannung der Auspuffgase sichern. Diese Scheidewände werden durch Zwischenleisten 16 od. dgl. und Finger 17 örtlich festgehalten.

Die Wirkungsweise ist folgende: Sobald die bewegliche Elektrode 3 in die Lage 3' gezogen wird, setzt die Lichtbogenbildung zwischen der festen Elektrode 1 und dem Ende· 3' der beweglichen Elektrode ein, welch letztere bei ihrer Bewegung die Öffnungen der Scheiben 13 bloßlegt. Der Lichtbogen wird nunmehr seiner ganzen Länge nach einer Reihe axialer Blaswirkungen ausgesetzt, die ihn in eine gewisse Anzahl Stumpfen geringer Länge unterteilen, wobei die diese Strömungen bildende Atmosphäre sehr rasch durch frische, durch die Aussparungen 12 zuströmende und dutrch die Aussparungen 14 abgeleitete Gase erneuert wind.

Es wiird bemerkt, daß das Isoliermaterial der Scheiben 13 durch ein Metall ersetzt werden kann. In diesem Fall können die zu beiden Seiten der Aussparung 14 angeordneten Scheiben elektrisch verbunden sein und beispielsweise einen einzigen Teil bilden, der eine seitliche, in die Aussparung 14 mündende Öffnung erhält. Eine derartige Bauweise empfiehlt sich insbesondere für den Fall, daß auf die Wiederherstellungsspannuing durch Nebenschluß eines oder mehrerer Unterbrechungszwischenräume mittels Widerstände eingewirkt werden soll.

Für mittlere Spannungen ,werden günstige Resultate mit bloß zwei Regenerierungszwischenräumen gesichert. Eine dementsprechende Anordnung ist in Fig. 4 veranschaulicht. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel, das eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung darstellt, weist die Unterbrechungsvorrichtung ein Isolierrohr 18 auf, das von einer Hohlmuffe 19 abgestützt wird und an seinen Enden Deckel 20, 21 aufnimmt. Der Deckel 20 erhält oben ein Auspuffrohr 22 aufgesetzt und nimmt innen den festen, tulpenartigen Kontakt 1 auf. Eine Bandfeder 23 bringt die Tulpenarme zum Anliegen unter Druck an die Stange 3 und begrenzt gleichzeitig die Und'ichtheiten, welche die Tulpenschlitze verursachen würden. Ein Metallstück 24, das eine seitliche Ausnehmung 14' besitzt, deren Querschnitt nach V-V der Fig. 4 in Fig. 5 dargestellt ist, ist mit einem geringen Spiel von der beweglichen Elektrode 3 durchquert. Dieses Metall'stück 24 ist in entsprechenden Abständen von der festen Elektrode 1 und von einem Isolierrohr 26 angeordnet. Der Deckel¹21 trägt innerhalb seiner Nabe das obere Führungslager 27, das eine abgeschrägte Form erhält, um etwaige Metallteilchen, die der Lichtbogen der Elektrode ansetzen könnte, abzukratzen. 28 ist eine geölte Filze enthaltende Stopfbüchse, 29 eine durch eine Mutter 30 befestigte Stromzuleitungs'klemmhülse, die zugleich als unteres* Führungsläger dient. Das Rohr 18 ist gegenüber der Ausnehmung der Muffe 19 mit Öffnungen 31 versehen, durch die das gasförmige, durch die Leitung 32 zugeleitete Mittel eindringt. Ein konzentrisches Isolierrohr 33' sichert die Isolierung des mittleren Teils in bezug auf die Muffe. Das Isolierrohr 26 umschließt nur in seinem oberen Teil den Kontakt 3, so daß, sobald das Ende der Stange 3 unterhalb dieser Umschließung gelangt, eine leichte Strömung des verdichteten gasförmigen Mittels unter Vermittlung der öffnungen 34, der Schiitzeder Klemmhülse 29 und der Bohrungen 35 sich nach außen herstellen kann, um die letzten durch das mehr oder weniger heiße Ende der beweglichen Elektrode 3 ausgesandten Metalldämpfe abzuleiten. Die heißen Gase der beiden Regenerierungszwischenräume 36 und 37 werden nach außen, einesteils in das Abzugsrohr 22 und -andernteils in die seitliche Form 38 abgeleitet, de,ren Rippen 39 die Entspannung der heißen Gase und ihre gleichmaßige Verteilung an dem Kühlrost 40 sichern. Die abgeleiteten Gase werden durch Ablenker 41 nach oben gelenkt.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   I. Vorrichtung zum Löschen elektrischer Lichtbögen durch gasförmige Mittel für HochspannungS'wechselstromschalter, bei

   welcher der Lichtbogen durch den beweglichen Kontakt ins Innere mehrerer mit der Atmosphäre verbundener Hohlräume gezogen wird, in welche das gasförmige Mittel allein durch die Durchtrittsöffnungen für den Lichtbogen hindurch eintritt, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Hohlräume und die Gaszuführungen derart angeordnet und ausgebildet sind, daß der Lichtbogen während des Abschaltvorgangs einer Reihe gleichachsiger Gasströme ausgesetzt ist, die in ihrer Strömungsrichtung abwechselnd einander entgegengesetzt sind und deren Achsen mit derjenigen des Lichtbogens zusammenfallen, derart, daß sie auf diesen keinen seitlichen Druck ausüben, wobei jeweils mindestens zwei dieser Ströme derart gerichtet sind, daß sie in der Mitte des durchlaufenen Teils zusammentreffen, worauf die heißen, vom Lichtbogen herrührenden Gase durch zur Längsrichtung des Lichtbogens senkrechte Kanäle in die freie Luft abgeleitet werden.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Löschmittel seitlich in die Hohlräume eindringt, deren Achse mit derjenigen der beweglichen Elektrode zusammenfällt, und in einer Richtung senkrecht zur Achse der besagten Elektrode durch entsprechende Löcher hindurch aus den Hohlräumen entweicht.
3. 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume durch gegeneinander isolierte, metallische Gehäuse gebildet sind, deren jedes in eine unabhängige Gasableitung mündet und das gasförmige Mittel ausschließlich durch die Durchtrittsöffnungen der beweglichen Elektrode hindurch empfängt.
4. 4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuse im Innern eines isolierenden Rohres untergebracht sind und eine derartige Form aufweisen, daß sie mit der inneren Rohrwand einen oder mehrere Kanäle abgrenzen, deren Querschnitt bezüglich der zugeführten Löschmittelmenge ausreicht, um den ungehinderten Durchgang des Löschmittels zu gewährleisten.

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

   Deutsche Patentschriften Nr. 521 637,
   598 049, 629 045, 638 423, 643 224, 672592;
   französische Patentschriften Xr. 784 657,

   788600;

   britische Patentschriften Xr. 452813,
   455 060.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 55S3 11.52