DE881684C - Pneumatischer Leistungsschalter - Google Patents

Description

Bei der Konstruktion von Leistungsschaltern für hohe und sehr hohe Spannungen mit Druckluftblasung muß man nicht nur auf eine gute Schaltleistung achten, sondern auch verschiedene andere Bedingungen erfüllen, wie insbesondere die richtige Verteilung der wiederauftretenden Spannung, eine wirtschaftliche Ausnutzung der Druckluft, eine einfache und kräftige Konstruktion, die Möglichkeit direkter Versuche auf dem Prüfstand usw.

Die Erfindung hat die Aufgabe, alle diese Probleme zu lösen und verschiedene andere Vorteile zu erzielen, und zwar durch eine verbesserte Ausbildung mehrerer in Reihe angeordneter Schalteinheiten.

Weiterhin hat die Erfindung die Ausbildung jeder Einheit mittels einer doppelten Düse mit zentripetalem Lufteintritt und axialem Luftaustritt zum Gegenstand. Diese Düsen sind elastisch im Innern von. hohlen Metallteilen gelagert, die voneinander durch rohrförmige Isolatoren getrennt sind.

Ein anderer Gegenstand der Erfindung ist die Anordnung dieser hohlen Metallteile und dieser Isolatoren derart, daß eine senkrechte Hohlsäule entsteht, welche alle Schalteinheiten trägt und isoliert. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung beste'ht darin, in sehr einfacher Weise für eine richtige Verteilung der wiederauftretenden Spannung zu sorgen.

Von den sonstigen Gegenständen der Erfindung sei eine derartige Anordnung der Auslaßöffnungen erwähnt, daß das Auftreten von äußeren Lichtbögen durch die ionisierten Gase vermieden wird und daß

der Druckluftstrom nach dem endgültigen Erlöschen der Lichtbögen eine Unterbrechung erfährt.

Die Erfindung erleichtert und vereinfacht in besonderem Maße die Anwendung mehrerer weiterer verbesserter Mittel, insbesondere hinsichtlich der Ausbildung der Schalteinheiten und hinsichtlich des Zusammenbaues, wodurch die Gesamthöhe der Einrichtung vermindert wird, hinsichtlich der Betätigung der Schalteinheiten usw. Durch alle diese ίο Verbesserungen erhält man einfache, robuste und wirtschaftliche Anlagen, die hohe Betriebsstromstärken aushalten können. Jede Schalteinheit kann die höchste Schaltleistung aufweisen, die von einer guten Versuchsstation geliefert werden kann, und eine Nennstromstärke aushalten, die so groß ist, daß die Schalteinheit für sich als Leistungsschalter für mäßige Spannungen Verwendung finden kann. Die Erfindung bezieht' sich somit auf einen pneumatischenHochspannungsschalter mit mehreren konaxialen, in Reihe liegenden Schalteinheiten, die je von einer aus zwei beweglichen Kontakten bestehenden Doppeldüse mit axialem Auslaß gebildet werden, die sich unter der Wirkung von Druckluft unter Freigabe eines zentripetalen Einlaßweges mit as einer pneumatisch gebremsten Geschwindigkeit trennen, wobei sich der Hochspannungsschalter dadurch kennzeichnet, daß jede Düsenhälfte mit einer Membran verbunden ist, die nicht nur den. Antrieb der Düsenhälfte bewirkt, sondern auch ihre Stromzuführung und eine bewegliche Wand einer Bremskammer bildet, die in an sich bekannter Weise mit kleinen Ausgleichsöffnungen versehen ist, und daß andererseits die Form und der Abstand der Düsenhälften., die Form der Kammer sowie die elastischen Eigenschaften der Membran derart aufeinander abgestimmt sind, daß jede der Düsenhälften selbst als Absperrschieber wirkt und am 'Ende einer bestimmten Zeit ihre Auslaßöffnung schließt, indem sie sich gegen einen Anschlag legt, der bei den am Ende liegenden Schalteinheiten fest ist und bei den dazwischenliegenden Einheiten von der Auslaßöffnung der benachbarten Düsenhälfte gebildet wird. Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel des Schalters gemäß der Erfindung in einem schematischen senkrechten Schnitt durch den oberen Teil eines vollständigen Pols.

Jede Schalteinheit besitzt zwei in axialer Richtung verschiebbare Düsen 1 und 2. Wenn der Schalter geschlossen ist, so stehen diese Düsen, wie aus der Zeichnung ersichtlich, miteinander in unmittelbarer Berührung. Diese Berührung wird durch den Druck der Federn 3 und 4 geliefert, die sich auf Rändern abstützen, mit denen die Führungsteile 5 und 6 zu diesem Zweck versehen sind. Die Teile 5 und 6 sind starr, nicht verformbar und haben die Aufgabe, ein Verwerfen oder Verklemmen der beweglichen Düsen 1 und 2 zu verhindern.

Jede der Düsen 1, 2, i^a usw. ist z. B. durch Schweißung mit federnden, kreisförmigen Metallscheiben, 7, 8, 7^a usw. verbunden, die eben oder gewellt sein können. Diese Scheiben sowie die Führungsteile 6 und 5^a sind zwischen Kränzen 9 und 10 eingespannt, die an den rohrförmigen Isolatoren 11 und 12 angreifen. Die Einspannung erfolgt unter Zwischenlage von rohrförmigen Abstandhaltern 13 und Ringen 14. An den Enden des Apparates ist die Einspannung der Führungsteile 5 und der Scheiben 7 durch -Kränze 15 und Deckelstücke 16 gesichert, deren voneinander in Abstand befindliche Zähne 17 auf den Zwischenringen 18 aufliegen. Die Einspannungsmittel, wie Bolzen, Muttern u. dgl., sind der Einfachheit halber in der Zeichnung nicht dargestellt.

Die Abstandhalter 13 bestehen aus in geeigneten Abständen angeordneten Metallrohren, die mit entsprechenden Luftdurchlaßöffnungen in den Führungsteilen 6 und 5^a sowie in den biegsamen Scheiben 8 und y^a fluchten. Die Führungsteile 5, 6, 5" usw. haben kleine öffnungen 19 bzw. 20, 20° usw., deren Aufgabe weiter unten erläutert wird.

Die Metallkränze 9, 10, 15 usw. sind mit den Porzellanisolatoren 1.1,. 12 usw. in geeigneter Weise verbunden. In der Zeichnung sind beispielsweise Verkittungen 21, 22, 23 dargestellt.

Wie man aus der Zeichnung ohne weiteres entnehmen kann, kann bei einer derartigen Konstruktion die Höhe des mit H bezeichneten metallischen Teiles sehr klein sein und die Höhe einer Schalteinheit entspricht praktisch der axialen Länge der Doppeldüse. Mit anderen. Worten, die Gesamthöhe jedes Pols des Schalters ist auf ein Minimum beschränkt, welches sich aus der notwendigen Isolierung ergibt.

Der Schalter ist in der Zeichnung in der Schlußstellung dargestellt. Der der Klemme 24 zugeführte Strom fließt durch die biegsame Metallscheibe 7, die Düsen 1 und 2, die Scheibe 8, die Abstandhalter 13, die Scheibe 7°, die Düsen der nachfolgenden Schalteinheit usf. Wie man sieht, ist es bei dieser Ausführungsart möglich, auf alle be- ioo sonderen Verbindungen zwischen den Schaltern zu verzichten.

Im Betrieb füllt sich die senkrechte Säule in Richtung der Pfeile mit Druckluft an, deren Durchtritt, wie üblich, durch ein in dem Sockel des Schalters untergebrachtes, nicht dargestelltes Blasventil freigegeben wird. Die Luft strömt dabei durch die rohrförmigen Abstandhalter 13, deren Anzahl ausreichen muß, um einen wesentlichen Druckabfall zu vermeiden.

Wenn der Druck im Innern des Schalters einen genügenden Wert erreicht hat, so drückt die Luft die Federn 3, 4, 3° usw. zusammen, wodurch sich die Düsen voneinander entfernen. Zwischen den Düsenteilen 1 und 2 sowie zwischen den übrigen Düsenpaaren entstehen auf diese Weise Lichtbogen. Die Verschiebung der Düsen wird durch den entstehenden Unterdruck in den Räumen zwischen den biegsamen Scheiben 7, 8, γ" usw. und den starren Führungsteilen 5, 6, 5^a usw. gebremst, indem die Scheiben als Ansaugkolben wirken. Der entstandene Unterdruck wird durch die durch die öffnungen 19, 20, 20^s usw. eintretende Luft nur langsam ausgeglichen.

Durch eine geeignete Wahl dieser öffnungen sowie der zu beschleunigenden beweglichen Massen

kann man für geeignete Geschwindigkeiten der Kontakte sorgen.

Die Aufgabe der Öffnungen 19, 20, 20^a usw. ist

es also, die Trenngeschwindigkeit der Düsen, zu regeln und jedes heftige Aufschlagen der Kontakte zu vermeiden. Die Größe der öffnungen kann regelbar sein.

Die verschiedenen Druckfedern 3, 4, 3" usw. können derart eingestellt werden, daß die Trennung der Kontakte in den verschiedenen Schalteinheiten gleichzeitig erfolgt.

Die Druckluft durchströmt alsdann die Düsen in der Längsrichtung und bewirkt die Ausblasung des Lichtbogens. Sie tritt in radialer Richtung zwischen den Zähnen 17 und den Abstandhaltern 13 ins Freie. i\.m Ende des Weges berühren sich die Düsen 2 und I^s, während die Düse 1 gegen den Deckelteil 16 anschlägt, wodurch der ganze Luftstrom stark vermindert oder vollständig unterbrochen und der Druck im Innern des Schalters aufrechterhalten wird.

Der Schalter kann mit geeigneten, nicht dargestellten Mitteln versehen sein, um sein Inneres gegen Regen und Schnee zu schützen. Man kann beispielsweise zu diesem Zweck angelenkte oder biegsame Klappen vorsehen, die normalerweise geschlossen sind und sich unter dem Einfluß der ausströmenden Luft öffnen, wenn der Schalter arbeitet.

In der Zeichnung sind keine Elektroden dargestellt, welche die Länge der Lichtbogen begrenzen. Selbstverständlich können aber derartige Mittel Anwendung finden. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist es jedoch in Folge des Fluchten» der Düsen möglich, gegebenenfalls auf solche Mittel ganz zu verzichten. In diesem Falle kann man alle Einzellichtbögen zu einem einzigen vereinigen, was in gewissen Fällen vorteilhaft ist.
In Anbetracht dessen, daß die Gesamthöhe jeder Schalteinheit auf ein Mindestmaß reduziert wurde, ist es möglich, in allen Schalteinheiten einen einzigen Lichtbogen hervorzurufen, der zwischen dem Deckel 16 und einem entsprechenden, nicht dargestellten Teil überspringt, welcher sich am anderen Ende der Schalteinrichtung befindet. Die Blasluft wirkt dann auf der gesamten Länge dieses Lichtbogens an mehreren Stellen ein.

Ein solcher einziger Lichtbogen kann das Problem der Spannungsverteilung ganz beträchtlich vereinfachen und für ein richtiges Arbeiten des Schalters ohne Kondensatoren oder Widerstände sorgen, die man sonst im allgemeinen verwendet, um die Potentiale der verschiedenen Zwischenelektroden festzulegen.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Pneumatischer Hochspannungsschalter mit mehreren, konaxialen, in Reihe liegenden Schalteinheiten, die je von einer aus zwei beweglichen Kontakten bestehenden Doppeldüse mit axialem Auslaß gebildet werden, die sich unter der Wirkung von Druckluft unter Freigabe eines zentripetalenEinlaßweges mit einer pneumatisch gebremsten Geschwindigkeit trennen, dadurch gekennzeichnet, daß; jede Düsenhälfte mit einer Membran verbunden ist, die nicht nur den Antrieb der Düsenhälfte bewirkt, sondern auch ihre Stromzuführung und eine bewegliche Wand einer Bremskammer bildet, die in an sich bekannter Weise mit kleinen Ausgleichsöffnungen versehen ist, und daß andererseits die Form und der Abstand der Düsenhälften, die Form der Kammer sowie die elastischen Eigenschaften der Membranen derart aufeinander abgestimmt sind, daß jede der Düsenhälften selbst als Ab-Sperrschieber wirkt und am Ende einer bestimmten Zeit i'hre Auslaßöffnung schließt, indem sie sich gegen einen Anschlag legt, der bei den am Ende liegenden Schalteinheiten fest ist und bei den dazwischenliegenden Einheiten von der Auslaßöffnung der benachbarten Düsenhälfte gebildet wird.
2. 2. Pneumatischer Hochspannungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schalteinheit von einem eine Ringkammer freilassenden Isolator umgeben ist, daß die Isolatoren durch rohrförmige, zwischen sich den Innenraum der getrennten Düsenihälften mit der Außenluft verbindende Durchlässe aufweisende Abstandhalter verbunden sind und daß die rohrförmigen Abstandhalter die Ringkammern der aufeinanderfolgenden Schalteiribeiten verbinden, so daß Luft nacheinander in alle Ringkammern strömen kann.
3. 3. Pneumatischer Hochspannungsschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmigen Abstandhalter zwischen den benachbarten Membranen aufeinanderfolgender Schalteinheiten angeordnet sind und die Membranen Öffnungen aufweisen, die die Enden der rohrförmigen Abstandhalter überdecken.
4. 4. Pneumatischer Hochspannungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die keine axiale Elektrode aufweisenden Düsen zur Erleichterung der Zusammenfassung aller Einzellichtbögen zu einem einzigen axialen, alle Schalteinheiten durchlaufenden Lichtbogen von geeigneter aerodynamischer Form sind und eine solche Länge und einen so geringen Abstand haben, daß die Gesamtlänge der Apparate nicht die Summe der Längen ihrer Einzellichtbögen überschreitet.

   Angezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 525 574.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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