DE922600C - Lichtbogenloeschvorrichtung fuer Schalter - Google Patents

Description

Es sind Lichtbogenlöschvorrichtungen für elektrische Schalter bekannt, bei denen die Schaltstücke sowie besondere kreisbogenförmig verlaufende Lichtbogenlaufflächen, auf denen der Lichtbogen unter dem Einfluß eines Magnetfeldes entlang getrieben wird, von einer schmalen, im wesentlichen geschlossenen, ein Löschmittel enthaltenden Kammer umschlossen sind.

Gemäß der Erfindung können derartige Lichtbogenlöschvorrichtungen dadurch wesentlich verbessert werden, daß Mittel vorgesehen werden, die das bewegliche Schaltstück beim Einschalten vom Gegendruck entlasten, so daß der Kraftbedarf für die Einschaltbewegung erheblich verringert wird.

Der beim Einschalten unter Last in der Kammer vom Einschaltlichtbogen erzeugte Druck läßt sich nach der weiteren Erfindung zur Unterstützung der Schaltbewegung bzw. des Kontaktdruckes ausnutzen. Weiterhin lassen sich erfindungsgemäß die beim Einschalten zur Druckentlastung des Kammerinnern dienenden Mittel dazu verwenden, um bei der Ausschaltbewegung einen Flüssigkeitsstrahl quer zur Lichtbogenachse gegen die Unterbrechungsstelle zu richten, durch den der Übertritt der Lichtbogenfußpunkte von den Schaltstücken auf die Laufflächen beschleunigt und erleichtert wird.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sollen die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele dienen.

In Fig. ι ist ein Flüssigkeitsschalter gezeigt, der in einem Behälter io untergebracht ist. Im Deckel des Behälters sitzen Durchführungen ii, 12. Am

unteren Ende der Durchführungsbolzen 13 hängen Stromunterbrechungsvorrichtungen 15, die aus einer Anzahl übereinander angeordneter Lichtbogenlöschvorrichtungen 17 zusammengesetzt sind. In jeder Vorrichtung 17 befindet sich eine Unterbrechungsstelle. Alle Unterbrechungsstellen sind in Reihe geschaltet. Am unteren Ende der Anordnungen 15 befinden sich Kontakte 19, die durch eine Schaltbrücke 21 im Einschaltzustand miteinander verbunden sind. Die Schaltbrücke 21 wird von der Schaltstange 23 getragen.

Wie die weiteren Fig. 2, 3, 5 zeigen, enthält

jede Lichtbogenlöschvorrichtung 17 aufeinandergestapelte Isolierplatten25, 26, 2J, 28, 29, 30, 29, 28, 29, 30, 29, 28, 27, 26 und 25, die mit Ausnahme

der Platten 25 einen bogenförmigen, sich allmählich verengenden Schlitz besitzen. Die Platten sind so übereinander angeordnet, daß diese schlitzartigen Aussparungen eine Lichtbogenführungskammer 31

20. bilden.

Die am weitesten nach innen vorspringenden Teile der Kammerwandung werden durch die dünnen Platten 27 und 29 gebildet. - Die Platten können so, wie es Fig. 4 zeigt, aufeinandergelegt werden. Die Schlitzform wird der Kammer namentlich durch die Aussparungen 33 in den Platten 29 gegeben. Über einer solchen befindet sich, wie Fig. 4 zeigt, die Platte 28, deren etwas zurückspringende Wandungen 35 mit einer Anzahl Nischen 37 zum Zurückhalten eines Teiles der Schaltflüssigkeit während des Löschvorganges verseben sind. Die Platte 30 unterhalb der Platte 29 ist ebenso wie die Platte 28 ausgebildet, mit dem einzigen Unterschied, daß bei ihr die Nischen 37 gegenüber denjenigen der Platte 28 versetzt sind. An den Stellen 39 in der Nähe des Spaltendes reichen Teile der Platten 28 bzw. 30 von der einen Wandung der schlitzförmigen Kammer zur anderen hinüber. Durch diese Teile wird der Lichtbogen, falls er bis zu ihnen gelangt, zerschnitten.

Die am unteren und oberen Ende der spaltförmigen Lichtbogenführungskammer 31 angeordneten Endplatten 25 tragen metallene Lichtbogenlaufflächen 41, 43. An sie reihen sich als Abschluß des Plattenstapels oben und unten Endplatten45,47 an, die vorzugsweise aus magnetischem Stoff bestehen. Die gesamte Anordnung wird an ihrem äußeren Rande durch Bolzen 49 zusammengehalten. Weiterhin befinden sich am äußeren Umfang der Anordnung Bolzen 51, die durch mehrere Löscheinrichtungen 17 hindurchgehen und diese im erforderlichen Abstand voneinander halten. Die Bolzen 51 sind mittels Gewinde 53 und Muttern 54 an dem Fußstück 55 am oberen Ende der Löschanordnung 15 befestigt, in das der Durchführungsbolzen 13 eingeschraubt ist.

In dem weitesten Teil der Lichtbogenkammer 31 einer jeden Löschvorrichtung 17 sind ein festes Schaltstück 57 und ein bewegliches 59 angeordnet. Das feste Schaltstück 5 7 ist an eine Reihenspule 61 angeschlossen, die in einer ringförmigen Aussparung 63 der oberen magnetischen Endplatte 45 untergebracht ist. Das bewegliche untere Schaltstück 59 reicht durch ein Führungsteil 65 hindurch, das in die unteren Endplatten 25, 47 eingelassen ist.

Die beweglichen Schaltstücke 59 der übereinanderliegenden Löschvorrichtungen 17 werden über je einen Lenkermechanismus 67 durch eine gemeinsame Antriebsstange 69 betätigt, die aus Isolierstoff besteht und axial durch die gesamte Stromunterbrechungsvorrichtung 15 hindurchreicht. Der Lenkermechanismus 67 enthält einen Hebel 71, der einerseits durch einen Stift 73 am beweglichen Schaltstück 59, andererseits an einem Lenker 75 gelagert ist. Dieses ist wiederum durch einen Stift "JJ an einem auf der unteren Endplatte 47 befestigten Arm 79 angelenkt. Der Hebel 71 ist durch einen Stift8i mit der Antriebsstange 69 gekuppelt; ebenso ein Geradführungslenker 82, der andererseits bei 83 an einem auf der unteren Endplatte 47 befestigten Arm 84 gelagert ist. Damit wird erreicht, daß sich das bewegliche Schaltstück 59 stets im wesentlichen parallel zur Antriebsstange 69 bewegt.

Zum Sicherstellen des Kontaktdruckes zwischen den Schaltstücken 57, 59 dient eine Feder 85 im Innern des Schaltstückes 59 (Fig. 3), deren unteres Ende sich gegen einen durch das Schaltstück quer hindurchreichenden Bolzen ,73 abstützt. Um eine Relativbewegung des Schaltstückes gegenüber dem Bolzen zu ermöglichen, besitzt das Schaltstück ein Langloch 86.

Die ortsfesten Schaltstücke 57 sind hohl ausgebildet, ihr Inneres 91 steht mit der Bohrung 92 eines durch die Endplatte hindurchreichenden Isolierrohres 93 in Verbindung. Die Kolbenkammer 95 wird aus dem Isolierrohr 93 und dem Führungsstück 94 gebildet, in der sich ein Kolben 96 befindet. Dieser Kolben wird von einer Fortsetzung 97 des beweglichen Schaltstückes der nächstoberen Löschvorrichtung 17 getragen. Die Kolbenkammer 95 steht durch einen seitlichen Auslaß 98 mit dem Innern der Lichtbogenführungskammer in Verbindung.

Beim Schließen des Schalters wird daher ein Teil des Flüssigkeitsinhaltes der Kammer 31 in den Kolbenraum 95 gesaugt. Umgekehrt wird beim Öffnen des Schalters der Inhalt der Kammer 95 durch den Kolben 96 in die Kammer 31 getrieben. Damit hierbei der Flüssigkeitsstrahl unmittelbar auf die Unterbrechungsstelle gerichtet ist, kann ein Umlenkstück 99 vorgesehen sein, das in die Wandung der Kammer 31 eingelassen ist.

Das ortsfeste Schaltstück der obersten Löschvorrichtung 17 enthält ebenfalls einen zylindrischen Hohlraum 95. Er steht über einem Kanal 104 mit einem durch das Teil 101 gebildeten zylindrischen Raum in Verbindung, in welchem unmittelbar oberhalb der Antriebsstange 69 der Kolben 102 angeordnet ist. Dieser kann an der Antriebsstange 69 befestigt sein. Er steht unter Wirkung der Schaltfeder 108, die ihn bei Öffnung des Schalters abwärts treibt, so daß er mit seiner unteren Fläche 103 die gleiche Pumpwirkung auf den Raum 95 im Schaltstück 57 bzw. auf den Inhalt der Kammer 31 der obersten Löschvorrichtung 17 ausübt wie die

Kolben 96 der darunterliegenden Lichtbogenlöschvorrichtungen.

Die Federn 108 oberhalb des Kolbens 102 dienen im übrigen dazu, die Schaltbewegungen bei Öffnung des Schalters zu beschleunigen. Sie werden bei Beginn der Schaltbewegung noch unterstützt durch die Federn 85 im Innern der Schaltstücke 59. Weiterhin wird die Schaltbewegung beschleunigt durch die Federn 110 (Fig. 3) zwischen den unteren Endplatten 47 und einem Kupplungsstift in am Hebel 71 der Lenker einrichtungen 67.

Zur Bewegung des zwischen den Schaltstücken 57, 59 gezogenen Lichtbogens längs der Lichtbogenlaufflächen 41, 43 werden mit Vorteil magnetische Mittel angewendet.

Eine Reihenspule 61 von starkem Leiterquerschnitt und wenig Windungen, die einerseits mit dem festen Schaltstück 57, andererseits durch einen Bolzen 115 mit der Endplatte 45 verbunden ist, dient in jeder Löschvorrichtung dazu, bereits bei Beginn der Lichtbogenbildung ein starkes Radialblasfeld sicherzustellen, das den Übertritt der Lichtbogenfußpunkte auf die Laufflächen beschleunigt und erleichtert. Nebenschlußspulen 116, 120 von schwächerem Leiterquerschnitt und von großer Windungszahl, die in die magnetischen Endplatten eingebettet und zwischen die Lichtbogenlaufflächen und die Endplatten geschaltet sind, so daß sie durch den Lichtbogen selbst zur Wirkung gebracht werden, dienen außerdem dazu, den Lichtbogen nach seinem Übertritt auf die Lichtbogenlaufflächen mit großer Geschwindigkeit durch die Kammer 31 zu treiben.

Wie Fig. 3 zeigt, sind in der untersten Löschvorrichtung 17 zwei Reihenspulen, eine obere, 61, und eine untere, 125, vorgesehen, die in einer ringförmigen Aussparung 119 der unteren Endplatte 47 untergebracht ist. Um in den beiden Endplatten 45 und 47 gleiche magnetische Verhältnisse zu erhalten, wird bei den oberen Löschvorrichtungen in die ringförmige Aussparung 119 der unteren Endplatte 47 an Stelle der Spule 125 eine Isolierplatte 139 eingelegt (Fig. 2). Die Reihenspule 125 ist an einem Ende durch den Leiter 127 mit dem am unteren Ende der Antriebsstange 69 befindlichen Kontakt 19 verbunden. Mit dem anderen Ende ist sie an der unteren Endplatte 47 angeschlossen.

Wie aus Fig. 2 und 3 zu ersehen ist, verläuft der Stromkreis bei geschlossenem Schalter vom Durchführungsbolzen 13 über das Fußstück 55, das Leitungsstück 131, die Endplatte 45, den Bolzen 115 und die Reihenspule 61 zum Schaltstück 57; vom Schaltstück 59 weiter über ein bewegliches Leitungsstück 135 und über einen Arm 136 zur Endplatte 47; von hier aus über das Leitungsstück 133 zur Endplatte 45 der nächsten Löschvorrichtung. Von der unteren Endplatte 47 der untersten Löschvorrichtung verläuft der Strom über die Reihenspule 125 und die Verbindungsleitung 127 zum Kontakt 19.

Ist nach Trennung der Schaltstücke der obere Fußpunkt eines jeden Lichtbogens unter Einwirkung des Radialblasfeldes von dem Schaltstück 57 auf die Lauffläche 41 übergetreten, so verläuft, wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, der Stromkreis mit Ausnähme der untersten Löschvorrichtung vom Durchführungsbolzen 13 über das Fußstück 55, das Leitungsstück 131, die obere Endplatte 45, das Leitungsstück 117, die Spule 116, das Leitungsstück 118, die obere Lauffläche 41 zum beweglichen Kontakt 59 und von diesem weiter über ein bewegliches Leitungsstück 135, einen Arm 136, die untere Endplatte 42 zur unteren Spule 120 und von der Spule 120 über das Leitungsstück 123 zur oberen Spule 116 der nächsten Löschvorrichtung. Die Reihenspulen werden also außer Wirkung gesetzt und die Nebenschluß spulen zur Wirkung gebracht, mit Ausnahme der Nebenschluß spule 120 in der untersten Endplatte. Hier wird das Magnetfeld zunächst durch die Reihenspule 125 allein aufrechterhalten. Durch das von den nunmehr eingeschalteten Spulen erzeugte Radialblasfeld wird jedoch auch der untere Fußpunkt der Lichtbogen sehr rasch vom Schaltstück auf die Lauffläche getrieben. ■·.■■■

Befinden sich dann die Lichtbogen mit beiden Fußpunkten in allen Löschvorrichtungen auf den Laufflächen 41, 43, so sind sämtliche Blasspulen mit Ausnahme der oberen Reihenspule 61 erregt. Ihr Feld treibt die Lichtbogen durch die schlitzartigen, sich verengenden Lichtbögenführungskammern hindurch, bis sie erlöschen.

Derartige Löschvorrichtungen sind besonders für solche Schalter gut geeignet, die Ströme von sehr verschiedener Stärke zu schalten haben. Ist der abzuschaltende Strom sehr klein, so kann es erwünscht sein, den Übertritt des Lichtbogens von den Schältstücken auf die Laufflächen durch noch weitere Mittel zu beschleunigen. Dies kann durch den Flüssigkeitsstrahl geschehen, der aus dem hohlen Innern der Schaltstücke 57 mittels des KoI-bens 96 bei der Schaltbewegung zwischen die sich trennenden Schaltstücke geblasen wird. Der Übertritt des- Lichtbogens wird hierdurch wesentlich unterstützt.

Die eigentliche Aufgabe der Hohlräume 95 und Kolben 96 besteht indessen darin, beim Schließen des Schalters unter Last die Kraftwirkung auszugleichen, die durch den in der Kammer 31 durch den Einschaltlichtbogen erzeugten Druck auf die Schaltstücke 59 ausgeübt wird. Aus Fig. 2 und 3 ist zu erkennen, daß der Druck, der dann in der Kammer 31 erzeugt wird, sich durch die Öffnungen 98 auf die Kammer 95 und damit auf den Kolben ■ 96 fortpflanzt. Durch entsprechende Bemessung der Fläche des unteren Kolbens 96, die der oberen wirksamen Fläche des Schaltstückes 59 anzupassen ist, läßt sich daher ein weitgehender Druckausgleich erzielen.

Um einen solchen Druckausgleich auch bei der obersten Löschvorrichtung 17 zu erzielen, läßt man den Druck sich durch den Kanal 104 (Fig. 2) hindurch gegen die Unterfläche 103 des Kolbens 102 auswirken, der am oberen Ende der Antriebsstange 69 befestigt sein kann.

Bei entsprechender Bemessung der Kolbenfläche 103 läßt sich ein praktisch vollständiger Ausgleich

der in der Gesamtanordnung beim Einschalten unter Last auftretenden Kräfte sowie eine Unterstützung der Schaltbewegung und des Kontaktdruckes erreichen.

Will man die Anordnung von Mitteln für den Kräfteausgleich außerhalb der obersten Löschvorrichtung 17 vermeiden, so kann man eine ähnliche Wirkung auch schon durch Änderung des Größenverhältnisses der Flächen der an den übrigen Löschvorrichtungen vorgesehenen Kolben 96 zu den wirksamen Gegenflächen der Schaltstücke 59 erreichen. Ist in jeder Löschvorrichtung 17 der Kammer innendruck gleich groß, so ist das Verhältnis der Flächen der Kolben 96 und der Kontakte 59 z. B. entsprechend dem Ausdruck — zu wählen. Hierbei ist η

die Anzahl der Löschvorrichtungen.

Das Entweichen der unter Einwirkung des Lichtbogens erzeugten Gase aus der Kammer wird durch

ao Kanäle 141, 143, 145, die in Fig. 3 zu sehen sind, ermöglicht.

In Fig. 5 und 6 ist in zwei Schnittansichten eine weitere Ausführungsform einer Löschvorrichtung gezeigt. Die Lichtbogenkammer 31 ist hier durch einen zusätzlichen Raum 151 in der Nachbarschaft der Schaltstücke vergrößert. Die Räume 31 und 151 sind durch eine öffnung 152 verbunden. In dem Raum 151 erstreckt sich ein Kolben 153, der eine Öffnung 154 in der unteren Endplatte 47 durchsetzt.

Er ist durch einen Lenker 155, der bei 156 in einem ortsfesten Teil 157 gelagert ist, mit dem Schaltstück 59 gekuppelt.

Da der Kolben 153 sich stets in entgegengesetzter Richtung wie das Schaltstück 59 bewegt, ist diese Anordnung ebenso wie die vorher beschriebenen zur Herstellung eines Druckausgleiches geeignet. Auch läßt es sich durch eine geeignete Gestaltung des Verbindungskanals ohne weiteres erreichen, daß die bei der Öffnungsbewegung der Schaltstücke vom Kolben 153 verdrängte Flüssigkeit in geschlossenem Strahl zwischen die Schaltstücke gelenkt wird, so daß sie den Übertritt des Lichtbogens von diesen auf die Lichtbogenlaufflächen unterstützt.

Die zuletzt beschriebene Ausführungsform eignet sich besonders auch für Schalter mit nur einer oder zwei Unterbrechungsstellen. In Schaltern mit Vielfachunterbrechung ermöglicht sie einen Druckausgleich innerhalb ein und derselben Vorrichtung, der unabhängig von den anderen Löschvorrichtungen ist.

Claims (8)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Lichtbogenlöschvorrichtung für elektrische Schalter, bei der die Schaltstücke sowie besondere kreisbogenförmig verlaufende Lichtbogenlaufflächen, auf denen der Lichtbogen untervdem Einfluß eines Magnetfeldes entlang getrieben wird, von einer schmalen, im wesentliehen geschlossenen, ein Löschmittel enthaltenden Kammer umschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die das bewegliche Schaltstück beim Einschalten vom Gegendruck entlasten.
2. 2. Lichtbogenlöschvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um den beim Einschalten unter Last entstehenden Gegendruck zur Unterstützung der Schaltbewegung bzw. des Kontaktdruckes auszunutzen.
3. 3. Lichtbogenlöschvorrichtung nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Einschalten zur Druckentlastung dienenden Mittel bei der Ausschaltbewegung einen Flüssigkeitsstrahl quer zur Lichtbogenachse gegen die Unterbrechungsstelle richten.
4. 4. Lichtbogenlöschvorrichtung nach Anspruch ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem beweglichen Schalterteil Verdrängungskörper oder Kolben (96, 102, 153) gekuppelt sind, die einen mit der Schaltkammer (31) verbundenen Raum bei der Einschaltbewegung vergrößern und bei der Ausschaltbewegung verkleinern.
5. 5. Lichtbogenlöschvorrichtung nach Anspruch ι bis 4, insbesondere für Schalter mit mehreren übereinander angeordneten Lichtbogenlöschvorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß das feststehende Schaltstück (57) einen mit der Schaltkammer verbundenen Hohlraum (95) enthält, in dem sich ein Kolben (96) bewegt, der mit dem beweglichen Schaltstück (59) der nächstoberen Lichtbogenlöschvorrichtung gekuppelt ist.
6. 6. Lichtbogenlöschvorrichtung nach Anspruch ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit der Schaltkammer verbundener Hohlraum (95) im feststehenden Schaltstück (57) mit dem Raum unterhalb eines unter Wirkung einer Ausschaltfeder (108) stehenden Kolbens (102) in Verbindung steht, der mit einer für mehrere übereinanderliegende Lichtbogenlöschvorrichtung (17) gemeinsamen Betätigungsstange fest verbunden sein kann.
7. 7. Lichtbogenlöschvorrichtung nach Anspruch -i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der zweckmäßig aus übereinandergestapelten Isolierplatten zusammengesetzten Löschvorrichtung (17) sich ein zusätzlicher mit der Schaltkammer verbundener Hohlraum (151) befindet, in dem sich ein Verdrängungskörper (153) bewegt, der über eine Hebelübersetzung (155) mit dem beweglichen Schaltstück (59) der gleichen Lichtbogenlöschvorrichtung gekuppelt ist.
8. 8. Lichtbogenlöschvorrichtung nach Anspruch ι bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksamen Kolbenflächen von Verdrängungskörper und beweglichem Schaltstück verschieden groß sind.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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