DEP0053419DA - Verfahren und Vorrichtung zum Betriebe von Schaltern - Google Patents

Description

Das gemäss vorliegender Erfindung vorgeschlagene Verfahren zum Betriebe von Schaltern mit Lichtbogenlöschung durch ein strömendes, in Bezug auf seine Strömung stromunabhängiges Löschmittel kennzeichnet sich dadurch, dass spätestens unmittelbar vor der Zündung des Abschaltlichtbogens unter Druck gebrachtes Löschmittel im Schaltraum selbst in einer Menge angesammelte wird, die mindestens für eine der grössten Abschaltleistung entsprechende Abschaltung ausreicht, worauf das Löschmittel zunächst zentripetal und hierauf achsial nach zueinander entgegengesetzten Richtungen unter Abdrängung des Lichtbogens in die Achsialrichtung nach seiner Erzeugung abgeführt wird.

Die Vereinigung dieser teilweise bekannten Massnahmen führt zu einem Mindestmass an Strömungsverlusten, weil die gesamte Löschmittelmenge für die Löschung zur Verfügung steht und weil die Lichtbogenverluste infolge des geringen Spannungsabfalles im Schalter gering sind. Ebenso vorteilhaft ist die Vereinigung des achsialsymmetrischen Brennens des Lichtbogens sowie der achsialsymmetrischen Beblasung desselben in Verbindung mit der allseitigen Versammlung des Löschmittels um die Lichtbogenstrecke. Die Löschbereitschaft des Schalters erhöht sich auf ein bisher nicht bekanntes Mass und gebildete Lichtbögen werden ohne jegliche Verzögerung in bisher nicht bekannten, kurzen Zeiten zuverlässig gelöscht.

Die Ansammlung des Löschmittels kann in verschiedener Weise bewirkt werden. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, dem Schaltraum drucklos zugeführtes Löschmittel im Schaltraum selbst unter Druck zu setzen. Also ebenso zweckmässig hat es sich erwiesen, unter Druck stehendes Löschmittel im Schaltraum gespeichert zu halten.

Die Erzeugung des Druckgefälles kann bereits mittels ...........

........(folgen Seiten 2 - 6 ursprünglichen Beschreibung vom 4.10.1950) durch vorbereitende Bewegungen ausgelöster Kräfte erfolgen. Weiter kann die Löschmittelspannung in Abdichtungsdrücke zwischen Löschmittelansammlung und Löschmittelabströmleitung umgesetzt werden. Es bestehen auch die Möglichkeiten der Umsetzung dieser Spannung in Kontaktschlussdrücke und in Beschleunigungskräfte für die Schaltmittel, wobei diese Möglichkeiten einzeln, sämtliche oder in teilweiser Vereinigung Anwendung finden können.

Die Durchführung des Verfahrens ist in keiner Weise auf gasförmige Löschmittel eingeschränkt; in Durchführung desselben können ebenso flüssige Löschmittel, insbesondere Öle, zur Anwendung kommen. Zweckmässig ist jedoch in diesem Falle die Unterdrucksetzung der flüssigen Löschmittel durch auf sie zur Wirkung gebrachte gespannte Gase.

Soweit von Drücken gesprochen worden ist, werden als Drücke auch die Wirkungen der Atmosphäre auf Unterdrücke bzw. auf ein Vakuum verstanden.

Bildet man hiernach die Schaltelektroden als allein vorhandene Steuerungsorgane für das Löschmittel aus, so setzt die Löschmittelströmung durch die so bewirkte Freilegung der Abströmungsquerschnitte sofort ein un sie bleibt erhalten, bis entweder die versammelte Löschmittelmenge völlig abgeströmt ist oder eine Elektrodenberührung bereits vor Ab- strömung der im Schalter versammelten Löschmittelmenge eintritt. Demgemäss kann der Druckaufbau der für die nächste Lichtbogenlöschung benötigten Löschmittelmenge frühestens vom Zeitpunkt der Elektrodenberührung ab einsetzen.

Nach einer zusätzlichen, vorliegenden Erfindung zugrundeliegenden Erkenntnis kann man diese Zeitspanne noch verkürzen, sodass die Lichtbogenlöschungsbereitschaft des Schalters entsprechend grösser wird. Das wird dadurch erreicht, dass das Löschmittel im Ausschaltzustand des Schalters unter Druck gehalten wird. Das kann zunächst dadurch geschehen, dass spätestens unmittelbar nach Beendigung der Abstandsvergrösserung der Elektroden, die für den Abschaltungsvorgang kennzeichnend ist, im Wege der Löschmittelströmung liegende Abströmquerschnitte geschlossen werden. Jedoch ist man nicht darauf angewiesen, diese Abströmquerschnitte erst zu diesem Zeitpunkt zu schliessen. Man kann die Schliessung bereits bei Beendigung der Abstandsvergrösserung durchführen, man hat sogar die weitere Möglichkeit, die Abströmquerschnitte nach der Lichtbogenlöschung noch während der Abstandsvergrösserung der Elektroden zu schliessen, weil eine Löschmittelströmung in diesem Zeitpunkt bereits entbehrlich geworden ist. Überträgt man diesen grundsätzlichen Gedanken der Beseitigung von Zeitspannen, während derer das Löschmittel drucklos oder mit zu niedrigem Druck versammelt ist, ohne dass diese Zeitspannen fehlender Lichtbogenlöschungsbereitschaft des Schalters durch die Lichtbogenlöschung selbst unmittelbar bedingt wären, auf den Einschaltzustand und die Einschalt- vorgänge des Schalters, so ergibt sich als erste Möglichkeit, die Abströmquerschnitte erst unmittelbar vor der Elektrodentrennung zu öffnen. In diesem Falle tritt die Druckentlastung der Hohlräume der Elektroden rechtzeitig genug ein, die dazu führt dass im Zeitpunkt der Elektrodentrennung selbst das Löschmittel das ihm zugeordnete Druckgefälle vorfindet. Die Löschmittelströmung setzt mit der maximalen Löschmittelgeschwindigkeit ein, wenn die Abströmquerschnitte zu dem genannten Zeitpunkt voll eröffnet werden. Daher kann das Löschmittel zunächst wie das auch bereits mit den eingangs genannten Mitteln erreicht wird, während des Einschaltzustandes des Schalters unter Druck gehalten werden. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, die Abströmquerschnitte während der gesamten Einschaltvorgänge des Schalters geschlossen zu halten, sodass auch diese Zeitspanne fehlender Lichtbogenlöschungsbereitschaft des Schalters in Fortfall kommt. Öffnet man die Abströmquerschnitte während dieser Zeitspanne nur zum Teil, so wird dadurch, dass sich der Druckaufbau des Löschmittels auf den vollen Wert der Löschmittelspannung in kürzerer Zeit vollziehen kann, bereits eine wesentliche Verbesserung erreicht. Die Abströmquerschnitte sind also, zusammengefasst, im wesentlichen bis auf die Zeitspanne eines sich an die Elektrodentrennung anschliessenden Teiles der Abstandsvergrösserung geschlossen zu halten, womit die oben im Einzelnen dargelegten Vorteile eintreten. Unter dem Zeitpunkt der Elektrodentrennung ist dabei der zum

Beginn der Löschmittelströmung führende Vorgang verstanden. Das ist deshalb zu beachten, weil im Nachfolgenden der Vorschlag gemacht wird, federnde Schaltmittel zu verwenden, die den Strom erst abschalten, nachdem sich bereits die zum Auftreten einer Löschmittelströmung Anlass gebenden Elektroden getrennt hatten. Das dargestellte Verfahrne führt infolge der vermöge seiner Durchführung erreichten völligen Beherrschung aller Vorgänge zu der Möglichkeit, alle wesentlichen Bemessungen vorausberechnen zu können. Dadurch zeichnen sich die zur Durchführung des Verfahrens dienenden Schalterbauarten bereits bekannten Schaltern gegenüber aus. Der Querschnitt der Abströmöffnungen wird so berechnet, dass das ausströmende Löschmittel gerade in der Lage ist, die Lichtbogenwärme abzuführen. Diese Lichtbogenwärme ist bekannt, da sie durch Stromstärke, Lichtbogenspannung und Zeit eindeutig gegeben ist. Andererseits ist die durch das Löschmittel abzuführende Wärme bestimmt durch die Löschmittelgeschwindigkeit, den Abströmquerschnitt sowie Druck und Temperatur des Löschmittels. Soweit diese Grössen nicht mathematisch genau festlegbar sind, können sie mit hinreichender Genauigkeit durch Annäherungsberechnungen erfasst werden. Es ergibt sich, dass die mit einer derartigen Schaltstrecke zu lösende Stromstärke proportional dem Ab- strömquerschnitt ist. Dieser kann also für jede geforderte Abschaltstromstärke genau angegeben werden. Wählt man als Löschmittel Luft, so wird dabei deren Spannung auf 4 bis 6 atü zu bestimmen sein, um mit normalen Verdichtern auskommen zu können. In diesem Zusammenhang entsteht die vorteilhafte Möglichkeit, den günstigsten Wert der Schaltgeschwindigkeit dahin zu bestimmen, dass der Während des Abschlatvorganges absinkende Druck des im Schalter versammelten Löschmittels gerade zur Verhinderung eines Durchschlages zwischen den Elektroden ausreicht, wobei die Lichtbogenspannung klein bleibt. Bei zu grosser Schaltgeschwindigkeit würde nämlich der Lichtbogen bei der endgültigen Löschung zu lang, die Lichtbogenspannung würde unnötig hoch und die Wärmezufuhr würde erschwert. Es ist also am Vorteilhaftesten, die Bestimmung so zu treffen, dass der Elektrodenabstand bei der endgültigen Lichtbogenlöschung gerade so gross ist, dass eine Rückzündung vermieden wird. Die Durchschlagspannung der Schaltstrecke ergibt sich dabei, nach bekannten Gesetzen der elektrischen Festigkeit, aus Abstand und Druck. Bei dieser Berechnung muss natürlich der Beginn der Aus- schaltbewegung auf den ungünstigsten Zeitpunkt angenommen werden. Die entscheidenden Grössen wie Abströmquerschnitt, Druck, Grösse des Behälters und Schaltgeschwindigkeit hängen natürlich voneinander ab. Es müssen also, um bei allen vorkommenden Betriebsspannungen und Abschaltleistungen zu den günstigsten Schalterabmessungen kommen zu können, wiederholte Rechnungsvorgänge durchgeführt werden. Auch über die noch zu beherrschende Höchstfrequenz der wiederkehrenden Spannung lässt sich aus den Strömungsgeschwindigkeiten mit Hilfe von Aufzeichnungen über den Strömungsverlauf und das elektrische Feld ein einwandfreies Bilde gewinnen.

Die Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens können in der verschiedensten Art und Weise ausgeführt sein. Sie kennzeichnen sich vorzugsweise durch Anordnung eines Druckbehälters zur Aufnahme einer Menge unter Druck stehenden Lösungsmittels, die mindestens für ein der grössten Abschaltleistung entsprechende Abschaltung ausreicht, in Verbindung mit der Anordnung einandergegenüber liegender, als Löschdüsen ausgebildeter Hohlelektroden und mit der zur Achse der Hohlelektroden symmetrischen Ausbildung letzterer,des Druckbehälters und der weiteren, zur Führung des Löschmittels dienenden Einrichtungen.

Bezüglich der Einzelausbildung der Vorrichtungen kann auf die Erläuterung der nachfolgenden Ausführungsbeispiele verwiesen werden. Es soll jedoch an dieser Stelle hervorgehoben werden, dass die neue Ausbildung der Vorrichtung die Möglichkeit gibt, in enger Anpassung an die theoretische Erkenntnis der Zusammenhänge und die wissenschaftliche Aufklärung der Bildungsvorgänge des Lichtbogens den Schalter so auszubilden, dass grosse Abschaltleistungen bei geringem Löschmittelbedarf, bei niedrigen Drücken und kleinen Schaltwegen verwirklicht werden können. Erreicht wird das durch Führung und Zuführung der Löschmittelströmung in unmittelbarer Nähe des zu löschenden Lichtbogens, durch Anwendung von Schirmelektroden mit düsenförmigen Auströmöffnungen, zentral angeordneten Abbrandelektroden, Isolierung der Abbrandelektroden von den Schirmelektroden, Verwendung der Abbrandelektroden als Schaltelektroden, geringe Lichtbogenspannung in dem Gebiet, das der Wärmeabfuhr bedarf, richtige Bemessung von Druck, Strömungsquerschnitten und damit Geschwindigkeit des Löschmittels, günstige Elektrodenabstände während der Löschung, zweckentsprechende Elektrodenausbildung, Anordnung von Wirkwiderständen und/oder Kapazi- täten zwischen Schirm- und Abbrandelektroden sowie Verwendung von Widerständen mit positivem Temperaturkoeffizienten. Die Ausführungsbeispiele zeigen, dass sich diese Massnahmen ohne Schwierigkeiten erfindungsgemäss in beliebiger oder in gesamter Vereinigung verwirklichen lassen, sodass damit optimale Verhältnisse geschaffen werden können.

Die Vorrichtungen, die der Durchführung des Verfahrens der Unterdruckhaltung des Löschmittels im Ausschaltzustand des Schalters dienen, kennzeichnen sich dadurch, dass im Wege der Löschmittelströmung Mittel zum Abschluss und zur Freilegung von Abströmquerschnitten für das Löschmittel in vorbestimmten Zeitpunkten vorgesehen sind. Diese Mittel wird man also vorzugsweise dadurch verwirklichen, dass zusätzlich zu den durch die Elektroden selbst gebildeten Steuerungsorganen für das Löschmittel besondere, Abströmquerschnitte schliessende bzw. öffnende Steuerungsorgane vorgesehen sind. Diese Steuerungsorgane wird man in Hohlelektroden etwa in der Höhe der achsialen Behälterabschlüsse anordnen, um günstige Verhältnisse verwirklichen zu können.

Zu der bereits hervorgehobenen, vollständigen

Beherrschung aller Vorgänge und der dadurch ermöglichten Vorausberechnung gehört es nun, dass die Elektroden in der Löschstellung bzw. während des gesamten Abschaltvorganges ein annähernd homogenes elektrisches Feld bilden. Es sind also Wirbelbildungen des Löschmittels möglichst vollständig zu vermeiden, zumal Lichtbögen in Wirbelgebieten besonders leicht festgehalten werden. Die Forderungen in strömungstechnischer und elektrischer Beziehung decken sich also, sodass man zunächst die Übergänge der inneren Wandungen der Hohlelektroden zu den Steuerungsorganen allmählich verlaufen lassen muss, um diese Wirbelbildungen auszuschliessen oder wenigstens weitgehend zu unterdrücken. Aus diesem Grunde wird man die kontaktgebenden Enden der Hohlelektroden stark abgerundet, insbesondere halbkugelig ausbilden. Weiter ist im Bereiche mindestens einer Länge gleich dem grössten Elektrodendurchmesser, gerechnet vom kontaktgebenden Ende der Elektrode ab, deren Aussenwandungen ein völlig glatter, weder von Kanten noch von Erhebungen unterbrochener Verlauf zu erteilen. Weiter hat sich gezeigt, dass bei einem zu geringen Abstand der Behälterwandungen von den Elektroden gleichfalls Wirbelbildungen auftreten, sodass der Abstand der Behälterwandungen von den Elektroden mindestens gleich dem halben Durchmesser der Elektroden einzustellen ist; vorteilhaft ist es, diesen Abstand bis auf den vollen, grössten Durchmesser der Elektroden zu vergrössern. Aus dem gleichen Grunde sind Isolierstoffe in einem Abstand von den Elektroden anzuordnen, der mindestens gleich dem halben grössten Durchmesser der Elektroden ist, wobei es sich auch hier als vorteilhaft erwiesen hat, den gleichen Abstand auf den vollen, grössten Elektrodendurchmesser zu vergrössern.

Auf die Bemessung der Abströmquerschnitte ist bereits oben hingewiesen worden. Sie sind im allgemeinen so einzustellen, dass die bei Höchststromstärke entwickelte Lichtbogenwärme gerade abgeführt wird. Aus den gleichen Gründen ist der Rauminhalt des Behälters vorteilhaft so zu bemessen, dass bei grösstmöglichem Löschabstand der Druck im Sperrgebiet gerade noch zur Verhinderung einer Rückzündung ausreicht. Denn der Druck im Behälter fällt bei Öffnung der Schaltstrecke annähernd exponentiell ab. Der Druckabfall zwischen Beginn der Ausschaltbewegung und endgültiger Lichtbogenlöschung ist also umso grösser, je kleiner der Rauminhalt des Behälters ist. Die Bemessung des Behälters muss also so erfolgen, dass bei der im ungünstigsten Falle vorliegenden, endgültigen Löschstellung noch ein ausreichender Druck des Löschmittels vorhanden ist.

Was für eine Schaltstrecke vorgeschlagen worden ist, gilt sinngemäss für den Fall, dass mehrere Schaltstrecken in

Reihe angeordnet sind. Es sind also jeweils für die zwischen je zwei Schaltstrecken entstehenden Abströmräume, in die das Löschmittel von beiden Seiten her einströmt. Besondere Steuerungsorgane vorzusehen, für deren Steuerungsphasen, Anordnung und Ausbildung dasselbe gilt, was oben für den Falle einer einzigen Schaltstrecke dargelegt worden ist. Insbesondere ist die Ausbildung und Anordnung der durchweg als Ventile oder Absperrklappen ausgebildeten Steuerungsorgane so zu treffen, das Wirbelbildungen des Löschmittels in Fortfall kommen oder weitgehend unterdrückt werden.

Die Zeichnung gibt eine Reihe von Ausführungsbeispielen der Erfindung an Hand schematisch gehaltener, senkrechter Schalterschnitte wieder. Im Einzelnen zeigt

Fig. 1 eine Schalterausbildung mit Speicherung einer bereits vor Beginn eines Abschaltvorganges unter Druck stehenden, zu mindestens für eine Lichtbogenlöschung einer Abschaltung ausreichenden Löschmittelmenge im Schalter selbst in Verbindung mit Mitteln zur Unterbrechung des Stromes zu einem zeitlich nach dem Eröffnungszeitpunkt der Abströmleitung für das Löschmittel liegenden Zeitpunkt,

Fig. 2 einen Doppeldüsenschalter mit pneumatischem Antrieb.

Fig. 3 eine Schalterausbildung mit abgeänderter Elektrodenform,

Fig. 4 einen Schalter mit im Schalter selbst erfolgender Unterdrucksetzung des Löschmittels,

Fig. 5 einen Schalter mit mehreren in Reihe geschalteten Schaltstrecken,

Fig. 6 einen Schalter mit abgeänderten Schaltmitteln,

Fig. 7 einen Flüssigkeitsschalter und

Fig. 8 eine dem Schalter nach Fig. 1 entsprechende Schalterausbildung mit zur Löschmittelsteuerung durch die Schaltelektroden zusätzlichen Steuerorganen.

In Figur 1 bezeichnen A und B die Schaltelektroden, C den Druckkessel, der aus Porzellan, Hartpapier oder anderen ge- eigneten Werkstoffen bestehen kann, D Gummidichtungen an der unteren Schaltelektrode B, E bewegliche Kontaktstifte, die längs des Federweges an die Elektrode B angedrückt gehalten werden, F die hierzu erforderlichen Federn, G Abbrandelektroden, H düsenförmige Durchlässe in den Schaltelektroden A und B, J Stege aus Isolierstoffen und S Stromleitungen.

Der so nach seinen Hauptteilen gekennzeichnete Schalter dient zur Lichtbogenlöschung durch ein strömendes, stromunabhängiges Löschmittel mit der besonderen Maßgabe, dass eine bereits vor Beginn eines Abschaltvorganges unter Druck gebrachte, zu mindestens einer Lichtbogenlöschung bei einer Abschaltung ausreichende Löschmittelmenge im Schaltraum des Schalters versammelt, das Löschmittel symmetrisch zur Kontaktsberührungsebene und achsialsymmetrisch zu den Lichtbogenlöschdüsen diesen zu- und symmetrisch zu den Kontakten sowie achsialsymmetrisch zu den Lichtbogenlöschdüsen von letzteren weggeführt wird, wobei der Lichtbogen unmittelbar nach seiner Erzeugung, von Fusspunkt zu Fusspunkt etwa in der Achse der zu den Löschdüsen achsialsymmetrischen Strömung brennend, ausgerichtet wird. Dabei stellt der als Isolierzylinder ausgeführte Druckkessel C den Behälter dar, der die bereits vor Beginn eines Abschaltvorganges unter Druck gebrachte, zu mindestens einer Lichtbogenlöschung bei einer Abschaltung ausreichende Löschmittelmenge und die zur Kontaktberührungsebene und zu den Löschdüsen symmetrisch ausgebildeten Schaltmittel selbst enthält.

Die Wirkungsweise des Schalters ergibt sich in Übereinstimmung mit der Zeichnung aus folgendem:

Zum Ausschalten wird die Elektrode B schnell nach unten bewegt. Dadurch löst sich ihre Gummidichtung D von der oberen Elektrode A ab und das den Raum C anfüllende Löschmittel strömt sofort über die freigelegten Querschnitte ab. Unter dem Einfluss der Federn F bleibt jedoch die anlage der Kontaktstifte E an der Gegenelektrode B trotz deren nach unten gerichteter Bewegung zunächst noch bestehen, bis der volle Federungsweg zurückgelegt ist. Inzwischen sind zwischen den Teile A und B Querschnitte von mindestens der Grösse der Düsenquerschnitte J freigegeben worden, sodass sich Strömungshöchstgeschwindigkeiten in den Düsen H einstellen. Bei überkritischem Druckverhältnis, wie es durchweg verwirklicht ist, strömt also das Löschmittel durch die Düsen H mit Schallgeschwindigkeit. Der im Zeitpunkt des Abhebens der Kontaktstifte E von der Elektrode B entstehende Lichtbogen wird durch das mit Schallgeschwindigkeit zwischen den Schaltelektroden durchströmende Löschmittel, meistens Pressluft, sehr schnell in die Mittelachse der Anordnung getrieben. Entsprechend der achsialsymmetrischen Ausbildung der Elektroden G bleibt der Lichtbogen in der Mittelachse durch die Luftströmung festgehalten. Er steht also während des grössten Teiles der Ausschaltdauer zwischen den Abbrandelektroden G. Diese Lichtbogenlöschanordnung hat die bereits von Hochdrucklichtbogenventilen nach Erwin MARX her bekannten Vorzüge. Der Lichtbogen ist ringsherum von einer sehr schnellen Löschmittelströmung umgeben, durch welche die erwärmten und ionisierten Gasteilchen laufend aus dem Lichtbogengebiet entfernt werden. Eine zu grosse Lichtbogenverlängerung wird vermieden. Beide Lichtbogenfusspunkte stehen beim Verlöschen des Lichtbogens in einem Gebiet, in dem das elektrische Feld bei Rückkehr der Spannung sehr schwach ist. Die metallischen Schaltelektroden dienen zugleich als Schirmelektroden. Die an den Lichtbogenfusspunkten entstehenden Abbrandprodukte können nicht in das Rückzündgebiet gelangen. Der Lichtbogen brennt in genügender Entfernung von dem Gebiet, in welchem bei Wiederkehr der Spannung eine hohe elektrische Feldstärke auftritt. Die Luft, die durch jede der beiden Düsen H strömt, wird nur unter dem Einfluss eines Bruchteiles der Lichtbogenleistung erwärmt. Eine Deformation der Abbrandelektroden durch den Lichtbogen ist auf den Schaltvorgang ohne Einfluss. Von der Einschalt- bis zur Ausschaltstellung ist nur ein kleiner Weg notwendig, da zwischen den Schirmelektroden ein annähernd homogenes Feld vorliegt und zwischen den Schirmelektroden kalte Druckluft auftritt. Die Kraftwirkungen des Luftdruckes selbst beschleunigen die Ausschaltgeschwindigkeiten.

Man erkennt aus der Darstellung dieser Vorgänge die Vorteile, die sich aus der Anordnung des Druckkessels C um die Schaltstelle herum ergeben. Zahlreiche Versuche bestätigen in der Tat, dass es nur auf diese Weise möglich ist, die Druckluft völlig gleichmässig von allen Seiten zentripetal zum Lichtbogen zuströmen zu lassen und den Lichtbogen schnellstmöglich in der Mittelachse der Anordnung zu zentrieren. Strömt gemäss dem ersten der eingangs behandelten, bekannten Verfahren das Löschmittel noch während des Schaltvorganges zu, so entstehen stets einseitige Strömungsvorgänge, die nicht geordnet sind und es verhindern, den Lichtbogen so zu beeinflussen und so schnell abzulöschen, wie dies erfindungsgemäss möglich ist. Dadurch, dass man die Dichtungen D in unmittelbarster Nähe des Schaltlichtbogens anordnen kann, kommt man mit einem Minimum an Pressluft zum Löschen aus, weil keine toten Räume aufgefüllt und keine grösseren Luftmassen beschleunigt werden müssen. Die Anordnung der Dichtungen an den Schaltelektroden, die erfindungsgemäss durchgeführt ist, ermöglicht es, trotz des entgegengesetztgerichteten Pressluftflusses mit einer einzigen Dichtung auszukommen. Die Oeffnung der Dichtung vor Oeffnung der Kontakte bewirkt dabei, dass ein nennenswerter Pressluftstrom mit geringstmöglichem Aufwand an Pressluft schon vorhanden ist, ehe der Lichtbogen entsteht, sodass er bereits während seiner Entwicklung an- und ausgeblasen wird.

Einem Schalter nach Figur 1 kann ein Trennschalter zugeordnet sein, der automatisch kurze Zeit nach Oeffnung des Leistungsschalters öffnet. Nach Oeffnung des Trennschalters kann der Leistungsschalter sofort wieder geschlossen werden. Sobald der Leistungsschalter geschlossen ist, füllt sich Druckkessel C selbsttätig wieder mit Druckluft an, sodass der Schalter schaltbereit ist. Wenn der Trennschalter zum Einschalten geschlossen wird, kann, falls auf einen Kurzschluss geschaltet wird, wieder sofort eine Oeffnung des Leistungsschalters erfolgen.

Bei dem in Figur 2 dargestellten Doppeldüsenschalter mit pneumatischem Antrieb haben die in Fig. 1 gleichbezeichneten Teile dieselbe Bedeutung wie in Figur 1. Zusätzlich vorhanden ist eine Bohrung L in dem am Boden des Kessels C angeordneten Antriebszylinder Z. Ueber L steht das Innere des Hohlzylinders Z mit Druckluft in Verbindung. In einer Ausnehmung des Zylinders Z gleitet der Kolben K, dessen oberer freier Rand mit der Dichtung D bewehrt ist. Die die Hohlzylinderwandung Z durch- setzenden Bohrungen 0 sind durch ein Gummiband V rückschlagventilartig abgekleidet derart, dass der Uebertritt von Druckluft von L in den vom Zylinder C umschlossenen Raum, aber nicht die umgekehrte Strömungsrichtung möglich ist. Die bewegliche Schaltelektrode B mit ihrer düsenförmigen Mittelausnehmung ist mit dem sie umschliessenden Kolben K mit geringem achsialem Spiel gekuppelt. Der untere Rand der Schaltelektrode B ist dabei mit einer Gummidichtung T bewehrt, die sich gegen den freien Rand des zentralen Abfuhrrohres für das Löschmittel legt. Im Einschaltzustand drückt die bei L zugeführte Pressluft auf den Kolben K, sodass dieser über Dichtung D mit einer gewissen Vorspannung an der Elektrode A anliegt. Auf diese Weise wird die Löschmittelspannung in Abdichtungsdrücke zwischen Löschmittel und Löschmittelabströmleitung umgesetzt. In dieser Stellung gibt Kolben K die Bohrungen 0 frei, sodass im Kessel C die Pressluftmenge versammelt ist, die bei der nächsten Abschaltung den Lichtbogen abzulöschen vermag. Unabhängig vom Kolben K ist hierbei die Schaltelektrode B gegen die Elektrode A gepresst, wobei Druckluft über den Ringspalt zwischen Kolben K und Elektrode B Zutritt zu dem durch die Gummidichtung T abgedichteten Ringraum unter der Schaltelektrode B hat.

Die Abschaltung wird durch Druckentlastung des Zylinderraumes Z eingeleitet. Die im Kessel C vorhandene Druckluft drückt dadurch den Kolben K nach unten, sodass sich die Dichtung D von der oberen Schaltelektrode A abhebt und die Luftströmung zu den Kontaktstellen zu freigibt. Da die Entlüftung des durch die Gummidichtung T abgedichteten Ringraumes unter der beweglichen Schaltelektrode B verhältnismässig langsam erfolgt, bleibt die Schaltelektrode B von der Druckluft zunächst noch an die Elektrode A angepresst, bis der Kolben K mit seiner Dichtung D eine Stellung erreicht hat, bei der sich bereits eine kräftige Luftströmung ausgebildet hat. Erst dann erfolgt die Ablösung der Elektrode B von der Elektrode A, d.h. die Lichtbogenbildung. Die nach den Kontakt- stellen strömende Druckluft beschleunigt jedoch später Kolben K und damit Schaltelektrode B sehr stark in der Richtung nach unten, sodass die Schaltelektrode B mit grosser Geschwindigkeit in die Ausschaltstellung gelangt.

Druch Formgebung und geeignete Wahl der Durchmesser von Kolben K und Schaltelektrode B können die Grössen der Dichtungs- und Kontaktdrücke sowie die Beschleunigungskräfte unabhängig voneinander festgelegt werden. Die Differenzdrücke, die auf den Kolben K und die bewegliche Schaltelektrode B wirksam werden, gewährleisten dabei sowohl ein schnelles Schliessen als auch Oeffnen des Schalters.

Die Entlüftung des Zylinderraumes Z erfolgt zweckmässig durch ein in der Zuleitung L angeordnetes, in der Zeichnung nicht dargestelltes, elektromagnetisch betätigtes Ventil, das normalerweise für den Luftdurchtritt von der Verdichteranlage nach dem Schalter zu offen ist und nur während des Ausschaltens einerseits die Luftzufuhr von der Verdichteranlage absperrt und andererseits den Raum unter dem Kolben K mit der Atmosphäre verbindet.

Doppeldüsenschalter mit pneumatischem Antrieb nach Figur 2 arbeiten im allgemeinen mit einem Trennschalter zusammen, der sofort nach erfolgter Ausschaltung des Düsenschalters seinerseits ausschaltet. Es besteht also die Möglichkeit, das Ventil in der Leitung L nach erfolgter Ausschaltung des Trennschalters wieder so zu beeinflussen, dass die Luftzufuhr vom Verdichter zum Löschschalter freigegeben und dadurch die Auffüllung des Druckbehälters C möglich wird. Ein in der Luftzuleitung L angeordneter, nicht gezeichneter Druckwächter überwacht hierbei die ständige Betriebsbereitschaft des Düsenschalters derart, dass die Einschaltung des Trennschalters vom Druckwächter solange gesperrt ist, bis sich im Löschschalter der erforderliche Betriebsdruck herausgebildet hat. Bei Unterschreitung des Druckminimums führt der Druckwächter selbsttätig durch Betätigung des Entlüftungsventiles die Ausschaltung des Schalters herbei.

Figur 3 gibt eine abgeänderte Elektrodenausbildung wieder. Die Elektroden stehen in der günstigsten Löschstellung. Da die Oberfläche der Schirmelektroden A und B längs der stark gezeichneten Linien P aus besonders gutleitenden Werkstoffen, etwa aus Kupferauflagen auf Eisenelektroden, hergestellt ist, fliesst der Strom unmittelbar vor Entstehung des Schaltlichtbogens vorwiegend auf der Oberfläche der Schirmelektroden. Wenn dann der Lichtbogen entsteht, wird er sowohl durch die Luftströmung als auch durch sein eigenes magnetisches Feld zur Mittelachse zu getrieben. Die beim Entstehen des Lichtbogens ausgebildete Stromschleife sucht sich unter dem Einfluss des magnetischen Feldes zu erweitern und bläst den Lichtbogen nach der Mittelachse hin. Hierbei ist die ringförmige Unterbrechungsstelle so nahe wie möglich an die Mittelachse heran verlegt. Bei sonst gleichen Verhältnissen wird dadurch der Luftbedarf während der Ausschaltbewegung des Schalters besonders klein und der Weg des Lichtbogens bis zur Mittelachse sehr kurz.

An dieser Stelle sei kurz auf Berechnungsgrundlagen eingegangen, da sie auf die konstruktive Gestaltung des Schalters von Einfluss sind.

Auszugehen ist von der Bedingung, dass die in dem Lichtbogen erzeugte Wärme durch das Löschmittel abgeführt werden muss, weil sich sonst im Raum vor der Düse eine Wärmestauung bildet, die zum Wiederdurchschlagen der Schaltstrecke, unter Umständen zu einem Stehlichtbogen, führt. Nun ist die in der Zeiteinheit erzeugte Wärme proportional der Lichtbogenspannung, die die Erwärmung der die Düse durchströmenden Luftmenge herbeiführt. In Figur 3 ist die Lichtbogenstrecke, deren Spannungsabfall für die Erwärmung der Luft in der unteren Düse massgebend ist, mit u(sub)L bezeichnet. Andererseits ist die durch die Luft abgeführte Wärmemenge abhängig vom Druck, vom Querschnitt der Ausströmöffnungen, von der Strömungsgeschwindigkeit und von der Temperatur der Luft. Die Strömungsgeschwindigkeit ist etwa gleich der Schallgeschwindigkeit. Die Schallge- schwindigkeit ist unabhängig vom Druck, dagegen proportional der Quadratwurzel aus der absoluten Temperatur. Setzt man die abgeführte Wärmemenge gleich der erzeugten Wärmemenge, entsprechend der genannten Bedingung, so ergibt sich der Höchstwert der Stromstärke, deren Wärme bei bestimmten Verhältnissen gerade noch abgeführt werden kann. Die Durchführung der Rechnung ergibt, dass die zulässige Höchststromstärke proportional ist dem Druck vor den Düsen, dem Querschnitt der Ausströmöffnungen und dem reziproken Wert des beschriebenen Anteiles der Lichtbogenspannung. Beim Bau von Hochleistungsschaltern muss also angestrebt werden, die Lichtbogenspannung möglichst klein zu halten, damit Druck und Querschnitt der Durchtrittsöffnungen nicht zu hoch gewählt werden müssen. Denn vom Querschnitt de Durchtrittsöffnungen hängt der Rauminhalt des Druckkessels C ab. Dieser muss so gross sein, dass während der zu erwartenden Lichtbogendauer ein ausreichender Löschmitteldruck zur Verfügung bleibt. Bei den Elektrodenanordnungen nach den Figuren 1 bis 3 fliesst der Strom im Einschaltzustand durch die Schirmelektroden. Das gilt auch für die noch zu erläuternden Ausführungsformen nach den Figuren 4 und 5. Um dabei zu grosse Stromstärken in einzelnen Berührungspunkten zu vermeiden, wird man wenigstens eine der Schirmelektroden mit einer gewissen, in der Zeichnung nicht dargestellten Beweglichkeit ausrüsten, wenigstens eine der Schirmelektroden aus einzelnen beweglichen Teilen herstellen oder wenigstens ein der Schirmelektroden mit Kontaktstiften ausrüsten. Dadurch wird der Strom auf beliebig viele Berührungsstellen verteilt. Es besteht aber auch die in Figur 3 gezeigte Möglichkeit, rings um die Schirmelektroden herum besondere Kontakte N anzubringen. Diese Kontakte müssen natürlich vor der Trennung der Schirmelektroden zurückgezogen werden.

Das Zurückziehen dieser Kontakte erfolgt kurze Zeit vor der Ausbildung der Luftströmung, die durch Trennung oder Abhebung der Gummiteile eingeleitet wird.

Die Pressluft kann bei dem beschriebenen Schalter, der ganz besonders günstig arbeitet, verhältnismässig leicht im Schalter selbst erzeugt werden. Aber auch hier müssen die obengenannten

Gesichtspunkte befolgt, insbesondere also der Druckbehälter unmittelbar um die Schaltstelle herum angeordnet werden. Der Zylinder, in dem die Pressluft mit Hilfe eines Verdrängers, insbesondere eines Kolbens, erzeugt wird, kann dabei gleichzeitig als Druckbehälter ausgebildet sein. Besonders günstig wird die Gesamtausbildung des Schalters, wenn der Kolben coachsial mit einer der Elektroden angeordnet wird.

Figur 4 stellt einen solchen Schalter mit Eigendrucklufterzeugung dar.

In Figur 4 erkennt man die druckfest eingesetzten Schaltelektrode A innerhalb des als Druckbehälter ausgebildeten Zylinders C, in welchem sich der Kolben K bewegt. Ein nicht gezeichneter Kraftspeicher erzeugt über die Druckstangen X, X durch schnelle Aufwärtsbewegung des Kolbens K die für eine Lichtbogenlöschung erforderliche Pressluft. Sobald der Kolben K seine obere Endlage erreicht hat, wird durch einen zweiten, nicht gezeichneten Kraftspeicher die bewegliche Schaltelektrode B über die Zugstange Y schnell nach unten in die Ausschaltstellung gezogen. Dabei drängt die durch den Kolben K erzeugte Pressluft beim Ausströmen den zwischen den Schaltelektroden A und B entstehenden Lichtbogen sofort nach der Mitte zu auf die beiden Abbrandelektroden G, G, wo er schnell zum Verlöschen kommt. Vor der nächsten Wiedereinschaltung des Schalters werden die beiden Kraftspeicher für die Bewegung des Kolbens A und der Schaltelektrode B gespannt und damit wird der Schalter ausschaltbereit gemacht. Erst wenn das der Fall ist, kann der Schalter wieder eingeschaltet werden. Der Kontaktdruck n den Schaltelektroden wird bei derartigen Düsenschaltern mit Eigendrucklufterzeugung zweckmässig durch an dem Schalterantrieb sitzende Federn bewirkt.

Bei der beschriebenen Schalterausbildung kann die an sich bekannte Widerstandszuschaltung zum Lichtbogenstromkreis in besonders günstiger Weise dadurch vorgenommen werden, dass zwischen Abbrand- und Schirmelektroden Wirkwiderstände angeordnet sind. Das kann sowohl an einer als auch bei beiden Elek- trodenanordnungen geschehen.

Die Abbrandelektroden sind dabei von den Schirmelektroden A und B durch Stege J aus Isolierstoff isoliert, wie dies bei Figur 1 bereits erwähnt wurde. Die Widerstände sind zwischen die Leitungen S und die rohrförmigen Enden der Schirmelektroden A und B geschaltet. Diese Widerstände dürfen nicht zu gross bemessen werden, weil sonst bei grossen Kurzschlusströmen eine zu hohe Spannungsdifferenz zwischen Abbrand- und Schirmelektroden entsteht, die einen Lichtbogen zwischen diesen beiden Elektroden aufrecht erhalten würde. Wenn diese Lichtbogen während des Schaltvorganges verlischt, würde er allerdings nicht neu gezündet werden, weil hierzu die Spannung nicht ausreicht. Erfindungsgemäss ist es deshalb zweckmässig, den oder die Widerstände so zu bemessen und auszuführen, das ihr Widerstandswert sich infolge des abzuschaltenden Stromes möglichst stark erhöht. Der Teillichtbogen, der somit zwischen Abbrand- und Schirmelektrode bestehen bleiben könnte, wird aber in weiterer Durchführung des Erfindungsgedankens vermieden durch eine innere Verkleidung der Schirmelektroden mit Isolierstoff oder durch eine in Figur 3 dargestellte Unterteilung des Zwischenraumes zwischen Abbrand- und Schirmelektroden durch Metallringe R.

Bei Schaltgeräten, die in explosionsgefährdeten Räumen arbeiten müssen, können im Wege der aus dem Schalter austretenden Löschmittelströmung Plattenschutzpakete liegen oder die Löschmittelabführungsleitungen münden in einen geschlossenen Gegendruckraum, der entweder überhaupt nicht oder nur über gedrosselte, explosionsgeschützte Austrittsöffnungen mit der umgebenden Luft in Verbindung steht.

Bei besonders hohen Spannungen kann es erwünscht sein, mehrere Schaltstrecken in Reihe zu schalten, um nicht mit zu hohen Drücken arbeiten zu müssen. Figur 5 stellt als Beispiel eine solche Einrichtung dar. In dieser Figur bezeichnen A und B wieder die Schirmelektroden, C den Druckkessel, G(sub)1 und G(sub)2 die den Schirmelektroden A und B zugeordneten Abbrandelek- troden sowie Z Abführungsbohrungen im Druckkessel C für das Löschmittel. Beide Schirmelektroden mit den zugehörigen Abbrandelektroden sind beweglich ausgebildet. Lichtbögen entstehen zwischen A und W(sub)1 sowie B und W(sub)2. Diese werden durch die mit Pfeilen angedeuteten Luftströmungen zur Mittelachse zu getrieben. Die beiden inneren Aeste vereinigen sich, sodass kurze Zeit nach der Elektrodentrennung nur ein Lichtbogen zwischen den Abbrandelektroden G(sub)1 und G(sub)2 auftritt. Die zur waagrechten Mittelebene hin strömenden Löschmittel verlassen den Zylinder C durch die Oeffnungen Z. Reihenschaltungen solcher Schaltstrecken können auch in anderer Weise bewirkt werden. Im wesentlichen aber behalten die vorerwähnten Gesichtspunkte ihre Gültigkeit.

Es ist nicht erforderliche, dass die Ausschaltbewegung gerade den Schirmelektroden zugeordnet wird. Ebensogut können die Abbrandelektroden beziehungsweise Teile derselben zur Ein- und Ausschaltung beweglich ausgebildet werden. Es besteht auch die Möglichkeit, besondere Schaltstücke vorzusehen. Ein derartiges Ausführungsbeispiel ist in Figur 6 veranschaulicht. Hier ist ein besonderes, messerförmiges Schaltorgan M zwischen den Schirmelektroden A und B beweglich angeordnet. In der Zeichnung ist der Einschaltzustand dargestellt worden. Zum Ausschalten wird das Schaltstück M zwischen den Elektroden mit grosser Geschwindigkeit herausgezogen. Dadurch wird gleichzeitig die Pressluftströmung freigegeben und der Lichtbogen, der zunächst in zwei Teilen zwischen A und M und zwischen B und M entsteht, wird zur Mittelachse der Elektrodenanordnung hin getrieben. Wenn ein derartiger Schalter in Verbindung mit einer Kompressoranlage zur Anwendung kommt, ist eine zuverlässige Abdichtung des Löschmittels an den Elektroden vorzusehen. Beispielsweise können besondere Dichtungsringe auf die Schirmelektroden aufgeschoben sein, die sich im Einschaltzustand auf das Schaltstück M aufsetzen und die vor dem Ausschalten zunächst zurückgezogen werden, um die Schaltstückbewegung nicht zu hindern. Bei Schaltern mit Eigendrucklufterzeugung genügt der Abschluss der Schirmelektroden durch das Schaltstück A. Ausführungsformen nach

Figur 6 haben den Vorteil, dass das bewegte Schaltorgan keine Stromzufuhr benötigt. Die Bewegung des Schaltorganes kann äusserst schnell durchgeführt werden, indem man das Schaltstück beispielsweise an einer drehbaren Welle anordnet, deren Drehachse parallel zur Elektrodenlängsachse verläuft. Zum Ausschalten würde eine derartige Welle um 180° verdreht werden. Zur Beschleunigung des Aus- und Wiedereinschaltens wird man keine Rückdrehung anwenden, sondern eine volle Drehung um 360° vornehmen. Durch Anordnung mehrerer Schaltstücke an einer einzigen Welle können die zum Aus- und Wiedereinschalten benötigten Winkelwege auf Bruchteile von 360° vermindert werden.

Die Ausführungsbeispiele nach den Figuren 1 und 6 sind im wesentlichen auf die Verwendung gas- oder dampfförmiger Löschmittel abgestellt. Grundsätzlich können jedoch auch Flüssigkeitsschalter nach den vorher erörterten Gesichtspunkten gebaut werden. Eine derartige Anordnung ist in Figur 7 gezeigt, bei der die Abbrandelektroden G(sub)1, G(sub)2 als Schaltstifte ausgebildet sind. Im Einschaltzustand des Schalters ist der obere Schaltstift G(sub)1 durch die düsenförmigen Durchlässe H(sub)1 und H(sub)2 der Hauben A und B durchgeführt und drückt dabei den unteren Schaltstift G(sub)2 soweit zurück, dass die federnden Kontakte N am Schaltstift G(sub)1 zur Anlage kommen. Der Druckkessel ist wieder mit C bezeichnet. Die in ihm befindliche Flüssigkeit steht unter Druck. In besonders einfacher Weise kann das dadurch bewirkt werden, dass die Flüssigkeit unter dem Einfluss eines gespannten Gases oder gespannten Dampfes steht.

Im Verlauf des Ausschaltvorganges gibt der Schaltstift G(sub)1 die Oeffnungen H(sub)2 und H(sub)1 in den Hauben B und A nacheinander frei. Das Flüssigkeitslöschmittel strömt unter dem Einfluss des Pressgases zum Lichtbogen hin und strömt nach den beiden Lichtbogenelektroden hin ab, womit die Löschung des Lichtbogens in der Weise zu Stande kommt, wie es bei den vorge- nannten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert worden ist.

Die Hauben A und B können aus Isolierstoffen, aus Metallen oder aus mit Isolierstoffen überzogenem Metall bestehen. Es erfolgt dadurch ein sehr intensive Lichtbogenlöschung bei verhältnismässig geringem Flüssigkeitsbedarf. Die Flüssigkeitsströmung wird bei grossen Augenblickswerten des Stromes durch Flüssigkeitsdämpfe getrennt. In der Nähe des Nulldurchganges des Stromes wird dagegen die Flüssigkeitsströmung besonders intensiv. Das ist besonders wesentlich für die Zuverlässigkeit der Lichtbogenlöschung.

Als Löschmittel kommen Oele, Wasser und andere diesen gleichwertige oder annähernd gleichwertige Mittel in Betracht.

Die Erzeugung des Druckes im Behälter C kann in verschiedenster Weise hervorgerufen werden. Besonders einfach ist die Anwendung einer vorbereitenden Schaltbewegung, in deren Abhängigkeit das gespannte Mittel auf die Flüssigkeit zur Wirkung gebracht werden kann.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 8 bedeuten A und B wieder die als Hohlelektroden ausgebildeten Schirmelektroden, G die Abbrandelektroden und C den druckfesten Behälter, der zur Versammlung einer bereits vor Beginn eines Ausschaltvorganges unter Druck stehenden, zu mindestens einer Lichtbogenlöschung bei einer Abschaltung ausreichenden Löschmittelmenge im Schalter selbst dient.

Im Wege der Löschmittelströmung sind im weiterer Durchführung der Erfindung besondere Mittel zum Abschluss und zur Freilegung von Abströmquerschnitten für das Löschmittel in vorbestimmten Zeitpunkten verwirklicht worden. Diese Mittel sind als zusätzlich zu den durch die Elektroden A und B gebildeten Steuerungsorganen für das Löschmittel angeordnete, Abström- querschnitte schliessende bzw. öffnende Steuerungsorgane M und Q ausgebildet, denen dabei Ventilform erteilt worden ist.

Anordnung und Ausbildung der Ventile M und Q sind nach den oben entwickelten Richtlinien getroffen worden. Insbesondere ist der Zeichnung zu entnehmen, dass die Steuerungsorgane innerhalb der Hohlelektroden A und B in der Höhe der axialen Abschlüsse des Behälters angeordnet sind. Die Uebergänge der inneren Wandungen der Hohlelektroden A und B zu den Steuerungsorganen M und Q verlaufen allmählich. Die kontaktgebenden Enden der Hohlelektroden A und B sind durch annähernd halbkugelige Ausbildung stark abgerundet. Im Bereiche mindestens einer Länge gleich dem grössten Elektrodendurchmesser, gerechnet von den kontaktgebenden Enden der Elektroden ab, weisen die Aussenwandungen der Elektroden A und B einen völlig glatten Verkauf auf; auf einem Bereich gleichen Wertes fehlen jegliche Isolierstoffe. Befinden sich an den Schirmelektroden oder in ihrer Umgebung Kanten oder Isolierstoffe, so läge die Gefahr vor, dass bei wiederkehrender Spannung an solchen Stellen Durchschläge auftreten würden. Der Abstand der Wandungen des Behälters C von den Elektroden A und B entspricht dabei etwa dem grössten Elektrodendurchmesser. Die durch die Ventile M und Q freilegbaren Ausströmquerschnitte sowie der Rauminhalt des Behälters C entsprechen den gegebenen technischen Lehren.

Die Wirkungsweise der dargestellten Einrichtung ist folgende:

Im Einschaltzustand des Schalters berühren sich die Schirmelektroden A und B so fest, dass die Betriebsstromstärke dauernd durch sie durchfliessen kann. In diesem Einschaltzustand des Schalters sind die Ventile M und Q geschlossen. Sie werden erst unmittelbar vor der Trennung der Elektroden A und B geöffnet, sodass die Abströmräume, in denen die Abbrandelektroden G liegen, entlüftet werden. Zum Ausschalten selbst wird die untere Schirmelektrode B zusammen mit der mit ihr verbundenen Abbrandelektrode G nach unten bewegt. Die

Zeichnung gibt die Stellung der Elektroden wieder ,in der der entstandene Lichtbogen gelöscht wird. In diesem Zustand sind die Ventile M und Q voll geöffnet. Sie schliessen sich noch während der Abstandsvergrösserung der Schirmelektroden A und B unmittelbar nach Löschung des Lichtbogens und bleiben von da ab bis zum Zeitpunkt unmittelbar vor der nächsten Elektrodentrennung geschlossen. Dafür bleibt der durch den Behälter C gebildete Druckraum mit dem unter Druck stehenden Löschmittel bis auf die Zeitspanne eines sich an die Elektrodentrennung anschliessenden Teiles der Elektrodenabstandsvergrösserung gegenüber den sich an die Ventile M und Q anschliessenden Entlüftungsleitungen geschlossen. Einem Einschalten auf einen Kurzschluss kann sofort das Ausschalten folgen, weil beim Einschalten der Druckbehälter gefüllt bleibt. Lediglich innerhalb der genannten Zeitspanne entsteht durch den Spalt zwischen den beiden Schirmelektroden infolge des dort vorliegenden vollen Druckgefälles eine sehr starke Luftströmung. Diese Luftströmung verläuft von allen Seiten gleichzeitig zu diesem Spalt hin, sodass der entstandene Lichtbogen nach der Mittelachse hin bewegt wird; da nur die kleine, im Behälter C befindliche Löschmittelmenge beschleunigt zu werden braucht, verläuft dieser Vorgang praktisch trägheitslos und sehr schnell. Da weiter irgendwelche Unregelmässigkeiten auf den Oberflächen der Schirmelektroden und im weiteren Wege der Löschmittelströmung vermieden sind, fehlen Wirbelbildungen, die die Löschwirkung verschlechtern würden. Um auch bei grösseren Elektrodenabständen diese gleichmässige Strömung aufrecht zu erhalten, besitzt der Behälter C den bereits oben erwähnten Abstand von den Schirmelektroden. Dadurch bleiben die zwischen den Schirmelektroden A, B und dem Behälter C auftretenden Strömungsgeschwindigkeiten bei kleinen Löschmittelmengen niedrig, sodass die eintretende wirbelfreie oder mindestens wirbelarme Strömung auch im Bereiche der Umlenkung zur Mittelachse hin erhalten bleibt. Aus diesem Grunde haben die Schirmelektroden und die Uebergänge zu den Ventilen M und Q die dargestellte, abgerundete Ausbildung und die allmählichen Uebergänge erhalten.

Die Abbrandelektroden G besitzen das gleiche Potential wie die zu ihnen gehörigen Schirmelektroden A und B. Das von der wiederkehrenden Spannung erzeugte elektrische Feld tritt dann fast ausschliesslich zwischen den Schirmelektroden A und B auf. Erst gegen Ende der Brenndauer verläuft der Lichtbogen von einer Abbrandelektrode G zur anderen. Die zwischen ihnen wiederkehrende Spannung wird jedoch dann in drei Teile aufgeteilt. Durch eine Spannungsteilschaltung mit Widerständen und/ oder Kapazitäten kann die günstigste Spannungsverteilung auf diese einzelnen Elektroden erzwungen werden. Ausserdem könnte bei dieser Anordnung durch besondere Schaltorgane dafür gesorgt werden, dass der Hauptstrom zunächst über die Schirmelektroden, später ausschliesslich über die Abbrandelektroden fliesst. Zur Verhinderung einer Ueberbrückung der Luftspalte zwischen den Schirm- und den zugehörigen Abbrandelektroden kann es nötig werden, innere Teile der Schirmelektroden oder innere Teile der Abbrandelektroden oder die Tragkonstruktion aus Isolierstoffen herzustellen. Eine Ueberbrückung der Zwischenräume kann ausserdem durch Anordnung voneinander isolierter ringförmiger Metallteile in dem Raum zwischen Schirm- und Abbrandelektroden verhindert werden. Diese Metallringe sind vorteilhaft so anzuordnen, dass sie einen etwa auftretenden Lichtbogen zwischen Schirm- und Abbrandelektroden in mehrere Teile aufteilen.

Es liegt im Wesen der Erfindung, dass die Verwirklichungsmöglichkeiten des Erfindungsgedankens sich in keiner Weise in den dargestellten Ausführungsformen erschöpfen. Es sind vielmehr mannigfache Abwandlungen der Ausführungsbeispiele denkbar, ohne dass hierbei der Erfindungsgedanke verlassen wird.

Claims (1)

1. 4). Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 3 mit Steuerung des Löschmittelstromes mittels Schalterteile, gekennzeichnet durch Unterbrechung des Stromes zu einem vom Öffnungszeitpunkt der Abströmleitung für das Löschmittel verschiedenen Zeitpunkt.

   1). Verfahren zum Betriebe von Schaltern mit Lichtbogenlöschung durch ein strömendes, in Bezug auf seine Strömung von elektrischen Strom unabhängiges Löschmittel, dadurch gekennzeichnet, dass spätestens unmittelbar von der Zündung des Abschaltlichtbogens unter Druch gebrachtes Löschmittel im Schaltraum selbst in einer Menge angesammelt wird, die mindestens für eine der grössten Abschaltleistung entsprechende Abschaltung ausreicht, worauf das Löschmittel zunächst zentripetal und hierauf achsial nach zueinander entgegengesetzt liegenden Richtungen unter Abdrängung des Lichtbogens in die Achsialrichtung nach seiner Erzeugung abgeführt wird.

   2). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Schaltraum drucklos eingeführten Löschmittel im Schaltraum selbst unter Druck gesetzt wird.

   3). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass unter Druck stehendes Löschmittel im Schaltraum gespeichert gehalten wird.

   23). Vorrichtung zur Durchführung von Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 22, gekennzeichnet durch Anordnung eines Druckbehälters zur Aufnahme einer Menge unter Druck stehenden Löschmittels, die mindestens für eine der grössten Abschaltleistung entsprechende Abschaltung ausreicht, in Verbindung mit der Anordnung einandergegenüber liegender, als Löschdüsen ausgebildeter Hohlelektroden und mit der zur Achse der Hohlelektroden symmetrischen Ausbildung letzterer, des Druckbehälters und der weiteren, zur Führung des Löschmittels dienenden Einrichtungen.

   5). Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Unterbrechung des Stromes zu einem zeitlich so nach dem Öffnungszeitpunkt der Abströmleitung für das Löschmittel liegenden Zeitpunkt, dass der inzwischen geöffnete Ventilquerschnitt gleich oder grösser ist als der im Lichtbogenweg liegende Düsenquerschnitt.

   6). Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 5, gekennzeichnet durch Erzeugung eines Druckgefälles zwischen dem von der Abströmleitung abgeschlossenen Löschmittelraum und dieser Leitung durch von den Vorgängen am Lichtbogen unabhängige Massnahmen.

   7). Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 5, gekennzeichnet durch Erzeugung eines Druckgefälles zwischen dem von der Abströmleitung abgeschlossenen Löschmittelraum und dieser Leitung mittels durch vorbereitende Bewegungen ausgelöster Kräfte.

   8). Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 7, gekennzeichnet durch Umsetzung der Löschmittelspannung in Abdichtungsdrücke zwischen Löschmittelabströmleitung und Löschmittelraum.

   9). Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 8, gekennzeichnet durch Umsetzung der Löschmittelspannung in Kontaktschlussdrücke.

   10). Verfahren nach eine oder mehreren der Ansprüche 1 - 9, gekennzeichnet durch Umsetzung der Löschmittelspannung in Beschleunigungskräfte der Schaltmittel.

   11). Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Löschmittel im Abschaltungszustand des Schalters unter Druck gehalten wird.

   12). Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass spätestens unmittelbar nach Beendigung der Abstandsvergrösserung der Elektroden im Wege der Löschmittelströmung liegende Abströmquerschnitte für das Löschmittel geschlossen gehalten werden.

   13). Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei Beendigung der Abstandsvergrösserung der Elektroden im Wege der Löschmittelströmung liegende Abströmquerschnitte für das Löschmittel geschlossen werden.

   14). Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Lichtbogenlöschung noch während der Abstandsvergrösserung der Elektroden im Wege der Löschmittelströmung liegende Abströmquerschnitte für das Löschmittel geschlossen werden.

   15). Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass spätestens unmittelbar vor der Elektrodentrennung im Wege der Löschmittelströmung liegende Abströmquerschnitte für das Löschmittel eröffnet werden.

   16). Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass spätestens unmittelbar vor der Elektrodentrennung im Wege der Löschmittelströmung liegende Abströmquerschnitte für das Löschmittel voll eröffnet werden.

   17). Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Löschmittel im Einschaltungszustand des Schalters unter Druck gehalten wird.

   18). Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 17, dadurch gekennzeichnet, dass im Wege der Löschmittelströmung liegende Abströmquerschnitte während des Einschaltvorganges des Schalters geschlossen gehalten werden.

   19). Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 18, dadurch gekennzeichnet, dass im Wege der Löschmittelströmung liegende Abströmquerschnitte für das Löschmittel während des Einschaltungsvorganges des Schalters zum Teil geöffnet gehalten werden.

   20). Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 19, dadurch gekennzeichnet, dass im Wege der Löschmittelströmung liegende Abströmquerschnitte bis auf die Zeitspannen eines sich an die Elektrodentrennung anschliessenden Teiles der Elektrodenabstandsvergrösserung geschlossen gehalten werden.

   21). Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 20, gekennzeichnet durch eine Bemessung der Schaltgeschwindigkeit, bei der der während des Abschaltungsvorganges absinkende Druck des im Schalter versammelten Löschmittels gerade zur Verhinderung eines Durchschlages zwischen den Elektroden ausreicht, wobei die Lichtbogenspannung klein bleibt.

   22). Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 21, gekennzeichnet durch Unterdrucksetzung flüssiger Löschmittel durch auf sie zu Wirkung gebrachte gespannte Gase.

   24). Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter als ein die Schaltmittel des Schalters umgebender, bereits vor Beginn eines Abschaltvorganges unter Druck stehender Druckkessel ausgebildet ist.

   25). Vorrichtung nach Anspruch 23 und/oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter als Zylinder einer das Löschmittel verdichtenden Pumpe ausgebildet ist.

   26). Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der als Ringkolben ausgebildete Kolben der Pumpe von einer Elektrode durchsetzt ist.

   27). Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem Ringkolben umgebene Elektrode als Schaltelektrode beweglich ausgebildet ist.

   28). Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 23 - 27, dadurch gekennzeichnet, dass die beweglichen Teile des Schalters unter dem Einfluss von Kraftspeichern stehen.