<Desc/Clms Page number 1>
Elektrischer Flüssigkeitsschalter
Es ist bekannt, die Ausschaltgeschwindigkeit des beweglichen Schaltstücks von elektrischen Flüssigkeitsschaltem während eines Ausschaltvorganges zu ändern. Bei einem bekannten Schalter wird eine mit dem beweglichen Schaltstück gekoppelte Pumpeinrichtung mit federnd aufgestützten Pumpkolben dazu verwendet, die Ausschaltbewegung am Ende des Ausschalthubes abzubremsen. Dies hat den Zweck, Stösse zu vermeiden. Für die Lichtbogenlöschung selbst ist diese Dämpfung aber ohne Bedeutung.
Bei einem andern bekannten Flüssigkeitsschalter hat man sich bemüht, die beim Ausschalten auf den Schaltstift ausgeübten Kräfte, die zu einer unerwünschten Beschleunigung führen, zu kompensieren. Zu diesem Zweck ordnet man dem mit dem Schaltstift starr verbundenen Kolben einen Hilfskolben zu, der das Fördervolumen der Pumpeinrichtung und damit die zur Betätigung des Schaltstiftes notwendige Kraft vergrössert. Die Beeinflussung der Schaltstiftwirkung ist abhängig vom Druck, den der Lichtbogen in der Lösch- einrichtung hervorruft, weil dieser Druck den Förderdruck der Pumpeinrichtung bestimmt. Die zusätzliche Löschmittelförderung setzt erst gegen Ende des Ausschalthubes ein.
Die Erfindung betrifft im Gegensatz zu den bekannten Schaltern einen elektrischen Flüssigkeitsschalter, der im Stammpatent Nr. 247957 angegeben ist. Dieser Schalter besitzt ein feststehendes Schaltstück und einen beweglichen Schaltstift sowie einen Isolierstoffkörper mit einer Düse, durch die der Schaltstift in der Einschaltstellung hindurchragt. Der Isolierstoffkörper begrenzt eine mit Löschflüssigkeit gefüllte Kammer, aus der beim Ausschalten mit Hilfe des Lichtbogens Löschmittel durch einen Kanal im Isolier- stoffkörper in die Düse gepresst wird. Das feststehende Schaltstück ist ausserhalb der Kammer angeord- net.
DerSchalter besitzt keine besondere Pumpeinrichtung. Der Isolierstoffkörper mit dem Kanal ist ortsfest angeordnet. Am Schaltstift ist eine Isolierstoffspritze vorgesehen, die beim Ausschalten auf der dem feststehenden Schaltstück abgekehrten Seite des Isolierstoffkörpers aus der Düse in die Kammer gezogen wird. Durch das Zusammenwirken der Isolierstoffspitze mit dem Kanal ergibt der vom Lichtbogen erzeug- te Druck eine Flüssigkeitsströmung. Ihre Löschwirkung ist am grössten, wenn die Isolierstoffspitze die Mün- dung des Kanals in die Düse freigegeben hat, aber noch den Düsenteil zwischen der Mündung des Kanals und der Kammer versperrt.
Die Löschwirkung des Schalters n ach dem Stammpatent wird gemäss der Erfindung durch einen Antrieb in optimaler Weise ausgenutzt, der den Schaltstift beim Ausschalten stark beschleunigt, bis die Schaltstiftspitze die Mündung des Kanals erreicht hat, dann verzögert, bis die Schaltstiftspitze die Düse verlässt, und dann wieder beschleunigt.
Durch diese Steuerung, die im Gegensatz zu den bekannten Schaltern nichtvomLichtbogendruck abhangt, sondern durch die Abmessungen des Schalters bestimmt ist, kann man erreichen, dass die grösste Löschwirkung lange andauert, so dass mindestens ein Stromnulldurchgang eines normalen Wechselstromes erfasst wird. Ausserdem bleiben die Liehtbogenlängen bis zur Löschung des Licht- bogens verhältnismässig klein. Da die Stellung der intensivsten Löschwirkung schnell erreicht wird, ist nur
<Desc/Clms Page number 2>
eine kleine Schaltarbeit zu erwarten. Ebenso schnell erhält man nach der Löschung des Lichtbogens eine elektrisch feste Trennstrecke, weil der Schaltstift erneut beschleunigt wird und schnell in seine Ausschalt- stellung gelangt.
Die Erfindung kann beispielsweise so verwirklicht werden, dass man mit einem Druckmittelantrieb arbeitet, den man je nach der Stellung des Schaltstiftes mit unterschiedlichen Drücken beaufschlagt. Es ist ferner möglich, den Schalter mit einem Druckmittelantrieb zu betätigen, dessen Kolbenfläche je nach' der Schaltstiftstellung verschieden gross ist. Bei einem solchen Kolben, beispielsweise einem Stufenkolben, kann der Druck unabhängig von der Schaltstiftstellung gleich gross sein.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht jedoch darin, dass der Antrieb stets mit annähernd konstanter Kraft arbeitet und dass die unterschiedliche Beschleunigung des Schaltstiftes durch eineDämpfungseinrichtung hervorgerufen wird, die einen mehr oder weniger grossen Teil der Antriebskraft, je nach der Stellung des Schaltstiftes, aufbraucht.
Als Dämpfungseinrichtung ist insbesondere ein im Boden der Kammer angeordneter Dämpfungszylinder gut geeignet, der mit dem als Kolben dienenden Schaltstift zusammenwirkt. Diese Dämpfungseinrichtung erfordert nur wenige zusätzliche Teile. Sie kann mit der Löschflüssigkeit als Dämpfungsmittel arbeiten.
Der Zylinder der vorgenannten Dämpfungseinrichtung kann mit Vorteil von einem Rohr gebildeterden, das in eine in die Kammer eingesetzte Kappe eingeschraubt ist. Die Kappe bildet dann den Ver-
EMI2.1
messers als der anschliessende Bereich aufweisen. Dieser Bereich kleineren Durchmessers führt zu einer kräftigen Dämpfung, so dass die anfänglich schnelle Ausschaltbewegung stark abgebremst wird. Hat der Schaltstift diesen Bereich passiert, so wird die Bewegung weniger stark gedämpft. Die weitere Dämpfung bemisst man zweckmässig so, dass der Schaltstift zügig, aber ohne starken Stoss in die Endstellung ge- langt. Um eine stärkere Dämpfung am Ende des Ausschalthubes zu erhalten, kann man ausserdem das dem Schaltstift zu abgekehrte Ende des Rohres ebenfalls mit einem kleineren Durchmesser als der mittlere Bereich versehen.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung ein Ausführungs- beispiel beschrieben.
Mit 1 ist das feststehende Schaltstück des Schalters bezeichnet. Es besteht in bekannter Weise aus Kontaktlamellen, die mit einer Kappe bis auf eineöffnung für den Eintritt des Schaltstiftes abgedeckt sind. Das Schaltstück 1 wird von Rippen 2 eines Ringes 3 getragen, der an dem metallischen Schalterkopf 4 befestigt ist. Mit dem FeststehendenSchaltstück 1 wirkt der bewegliche Schaltstift 7 zusammen. Dieser trägt an seinem oberen Ende eine Isolierstoffspitze 8. Das Isoliermaterial der Spitze ist z. B. ein Hartgewebe oder ein Kunststoff auf der Basis von Acrylsäure. Die Länge der Spitze bbträgtet- wa die Hälfte des Schaltstiftdnrchmessers. An ihrem oberen Ende ist die Spitze konisch ausgebildet.
Am unteren Ende des Schaltstiftes 7 greift über einen Lenker 9 eine Kurbel 10 an, die auf derSchalterantriebswelle 11 sitzt. Der Schaltstift wird von zwei Kontaktrollenpaaren 13 geführt, die zugleich den Stromübergang zu zwei feststehenden Stangen 14 vermitteln. Die Stangen 14 sind an ihrem oberen Ende an einer mit Bohrungen versehenen Platte 15 befestigt. Ihr unteres Ende ist in das metallische Getriebegehäuse 16 eingelassen. In diesem Gehäuse ist auch die Schalterwelle 11 gelagert, die von dem ausserhalb des Gehäuses liegenden Hebel 17 in Bewegung gesetzt werden kann. Unterhalb desGetriebegehäuses liegt ein nicht dargestellter Stützisolator, der den Schalter gegen Erde isoliert.
MitdemSchalterkopf 4 und dem Getriebegehäuse 16 ist ein Schichtstoffrohr 20 flüssigkeitdicht verbunden. Das Rohr 20 bildet mit dem Getriebegehäuse zusammen eine Kammer 19, die an ihrem oberen, dem feststehenden Schaltstück l zugekehrten Ende durch einen Isolierstoffkörper 21 abgeschlossen ist. Die Kammer ist vollständig mit Löschflüssigkeit gefüllt. Der Flüssigkeitsstand im Schalter ist bei 22 angedeutet.
Derlsolierstoffkörper 21 besitzt eine zentrische Bohrung 24, Die Bohrung bildet eine Düse,durch die der Schaltstift 7 in der Einschaltstellung in das feststehende Schaltstück l hineinragt. Die Länge
EMI2.2
se mündet ein Ringkanal 25 in die Düse, dessen Höhe sich in Richtung auf die Düse verringert. Der Ringkanal teilt die Düse in einen oberen, dem feststehenden Schaltstück zugekehrten Teil 26 und einen unteren Teil 27 zwischen der Kanalmündung und der Kammer. Im Ausführungsbeispiel ist der untere Teil 27 der Düse im Durchmesser nur wenig, z. B. um 1 mm, der obere Düsenteil 26 dagegen etwas
<Desc/Clms Page number 3>
mehr, beispielsweise um 2 mm, grösser als der Schaltstiftdurchmesser.
Derlsolierstoffkörper 21 besitztaufderder Kammer zugekehrten Seite eine ringförmige Wand 30. die sich in die Kammer hinein erstreckt. Die Wand 30 ist über Rippen 31 mit dem an der Innenwand des Rohres 20 anliegenden Teil 32 des Isolierstoffkörpers verbunden.
IndenBoden 35 des Getriebegehäuses ist eine Kappe 36 eingeschraubt. Diese Kappe trägt ihrer- seits mit einem Gewinde 37 ein Rohr 38, dessen Aussendurchmesser über die ganze Länge konstant, dessen Innendurchmesser jedoch abgestuft ist. Der dem Schaltstift zugekehrte Bereich 39 ist verengt. Sein Innendurchmesser istbis auf ein geringes Spiel gleich dem Aussendurchmesser einer kolbenähnlichen Verdickung 40 am unteren Ende des Schaltatiftes 7. Der mittlere Bereich 41 des Rohres besitzt einen um etwa 2 mm grösseren Innendurchmesser. Der untere Bereich 42 ist wieder verengt. Seildurchmesser ist etwa ebenso gross wie der Durchmesser des Bereiches 39. DasRohr 38 wirkt zusammen mit dem Kolben 40 als Dämpfungseinrichtung.
Als Dämpfungsmittel dient die Löschflüssigkeit.
Zum Ausschalten wird der Schaltstift nach unten in die Kammer 19 gezogen. Dabei wird auf den Antriebshebel 17 eine annähernd konstante Antriebskraft, beispielsweise von einer Feder, einem Druck- luftantrieb od. dgl. ausgeübt. Beim Beginn der Ausschaltbewegung wird der Schaltstift 7 von dieser Antriebskraft stark beschleunigt. Hat der Schaltstift 7 die in der Figur in vollen Linien dargestellte Lage erreicht, in der die Isolierstoffspitze 8 die Mündung des Kanals 25 freigegeben hat, so ist der Kolben 40 des Schaltstiftes in das als Dämpfungszylinder wirkende Rohr 38 eingetreten. Dadurch wird der Schaltstift abgebremst.
Der zwischen ihm und dem feststehenden Schaltstück gezogene Lichtbogen erzeugt in dieser Stellung einen Druck, der das Löschmittel aus der Kammer 19 durch den Kanal 25 in den oberen Bereich 26 der Düse treibt. Ein Abströmen des Loschmittels durch den unteren Teil 27 der Düse wird dabei durch die Isolierstoffspitze 8 des Schaltstiftes behindert.
Die durch den Bereich 39 des Rohres 38 im Zusammenwirken mit dem Kolben 40 hervorgerufene Verzögerung ist so bemessen, dass die Isolierstoffspitze 8 den Weg zwischen der Freigabe der Mündung des Kanals 25 bis zum Austritt an dem unteren Ende der Düse, d. h. der Freigabe des Düsenteiles 27, in etwa einer Halbwelle normalen industriefrequenten Wechselstromes zurücklegt. Während dieses Weges wird der Lichtbogen durch die genannte Löschmittelströmung gelöscht. Danach gelangt der Kolben 40 des Schaltstiftes in den Bereich 41 des Rohres 38, der einen grösseren Durchmesser aufweist. DerStrömungswiderstand. dervomRohr 38 gebildet wird, ist dann geringer, so dass der Schaltstift 7 von der konstanten Antriebskraft erneut beschleunigt wird.
Dadurch gelangt der Schaltstift schnell in die Ausschaltlage, und man erhält rasch eine dielektrisch feste Trennstrecke.
Am Ende des Ausschalthubes tritt der Kolben 40 in den wieder verengten Bereich 42 des Rohres 38 ein. Dadurch wird der Schaltstift erneut abgebremst und die Schaltstiftbewegung stossfrei beendet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektrischer Flüssigkeitsschalter mit einem feststehendenSchaltstück und einem beweglichen Schaltstift sowie mit einem Isolierstoffkörper mit einer Düse, durch die der Schaltstift in der Einschaltstellung hindurchragt, wobei der Isolierstoffkörper eine mit Löschflüssigkeit gefüllte Kammer begrenzt, aus der beim Ausschalten mit Hilfe des Lichtbogens Löschmittel durch einen Kanal im Isolierstoffkörper indie Dtisegepresstwird, wobei ferner das feststehende Schaltstlick ausserhalb der Kammer und der Isolierstoffkörper ortsfest angeordnet ist, und wobei schliesslich am Schaltstift eine Isolierstoffspitze vorgesehen ist, die beim Ausschalten auf der dem feststehenden Schaltstück abgekehrten Seite des Isolierstoffkörpers aus der Düse in die Kammer gezogen wird, nach Patentschrift Nr.
247. 957, gekennzeichnet durch einen Antrieb, der den Schaltstift (7) beim Ausschalten stark beschleunigt, bis die Schaltstiftspitze (8) die Mündung des Kanals (25) erreichthat, dann verzögert, bis die Schaltstiftspitze die Düse (24) verlässt, und dann wieder beschleunigt.
<Desc / Clms Page number 1>
Electric liquid switch
It is known to change the disconnection speed of the movable contact piece of electrical liquid switches during a disconnection process. In a known switch, a pump device coupled to the movable contact piece with a spring-supported pump piston is used to brake the switch-off movement at the end of the switch-off stroke. The purpose of this is to avoid bumps. However, this damping is of no significance for the arc extinguishing itself.
In another known liquid switch, efforts have been made to compensate for the forces exerted on the switch pin when it is switched off, which lead to undesired acceleration. For this purpose, the piston rigidly connected to the switching pin is assigned an auxiliary piston which increases the delivery volume of the pumping device and thus the force required to actuate the switching pin. The influencing of the switch pin action depends on the pressure that the arc causes in the extinguishing device, because this pressure determines the delivery pressure of the pumping device. The additional extinguishing agent delivery does not start until the end of the switch-off stroke.
In contrast to the known switches, the invention relates to an electrical liquid switch, which is specified in the parent patent No. 247957. This switch has a fixed contact piece and a movable switch pin as well as an insulating material body with a nozzle through which the switch pin protrudes in the switched-on position. The insulating body delimits a chamber filled with extinguishing liquid, from which, when switched off with the help of the arc, extinguishing agent is pressed through a channel in the insulating body into the nozzle. The stationary contact piece is arranged outside the chamber.
The switch has no special pumping device. The insulating body with the channel is arranged in a stationary manner. An insulating syringe is provided on the switching pin, which is drawn out of the nozzle into the chamber on the side of the insulating body facing away from the stationary contact when switching off. Due to the interaction of the tip of the insulating material with the channel, the pressure generated by the arc results in a flow of liquid. Its extinguishing effect is greatest when the tip of the insulating material has cleared the opening of the channel into the nozzle, but still blocks the nozzle part between the opening of the channel and the chamber.
The extinguishing effect of the switch according to the parent patent is optimally exploited according to the invention by a drive that accelerates the switching pin strongly when switching off until the switching pin tip has reached the mouth of the channel, then delayed until the switching pin tip leaves the nozzle, and then accelerated again.
This control, which in contrast to the known switches does not depend on the arc pressure but is determined by the dimensions of the switch, can ensure that the greatest extinguishing effect lasts for a long time, so that at least one current zero crossing of a normal alternating current is detected. In addition, the arc lengths remain relatively small until the arc is extinguished. Since the position of the most intensive extinguishing effect is reached quickly, is only
<Desc / Clms Page number 2>
a little switching work to be expected. An electrically fixed isolating distance is obtained just as quickly after the arc is extinguished, because the switch pin is accelerated again and quickly reaches its switch-off position.
The invention can be implemented, for example, by working with a pressure medium drive to which different pressures are applied depending on the position of the switching pin. It is also possible to operate the switch with a pressure medium drive, the piston area of which varies in size depending on the switch pin position. With such a piston, for example a stepped piston, the pressure can be the same regardless of the switch pin position.
A particularly advantageous embodiment of the invention, however, consists in the fact that the drive always works with an approximately constant force and that the different acceleration of the switch pin is caused by a damping device that consumes a more or less large part of the drive force, depending on the position of the switch pin.
A damping cylinder arranged in the bottom of the chamber, which interacts with the switching pin serving as a piston, is particularly well suited as the damping device. This damping device requires only a few additional parts. It can work with the extinguishing liquid as a damping agent.
The cylinder of the aforementioned damping device can advantageously be formed by a tube which is screwed into a cap inserted into the chamber. The cap then forms the
EMI2.1
knife than the adjoining area. This area of smaller diameter leads to strong damping, so that the initially fast switch-off movement is strongly decelerated. If the switch pin has passed this area, the movement is less dampened. The further damping is expediently measured in such a way that the switching pin reaches the end position quickly, but without a strong jolt. In order to obtain greater damping at the end of the switch-off stroke, the end of the tube facing away from the switching pin can also be provided with a smaller diameter than the central area.
To explain the invention in more detail, an exemplary embodiment is described below with reference to the drawing.
1 with the fixed contact of the switch is referred to. It consists in a known manner of contact blades which are covered with a cap except for an opening for the entry of the switch pin. The switching piece 1 is carried by ribs 2 of a ring 3 which is attached to the metallic switch head 4. The movable switching pin 7 cooperates with the stationary contact piece 1. This carries at its upper end an insulating tip 8. The insulating material of the tip is z. B. a hard tissue or a plastic based on acrylic acid. The length of the tip bb is about half the diameter of the switch pin. The tip is conical at its upper end.
A crank 10, which is seated on the switch drive shaft 11, engages at the lower end of the switching pin 7 via a handlebar 9. The switching pin is guided by two pairs of contact rollers 13, which at the same time convey the current transfer to two fixed rods 14. The rods 14 are attached at their upper end to a plate 15 provided with holes. Its lower end is let into the metallic gear housing 16. The switch shaft 11, which can be set in motion by the lever 17 located outside the housing, is also mounted in this housing. Underneath the gear housing there is a support insulator (not shown) that isolates the switch from earth.
A laminate pipe 20 is connected to the switch head 4 and the gear housing 16 in a liquid-tight manner. The tube 20 together with the gear housing 19 forms a chamber 19 which is closed off by an insulating body 21 at its upper end facing the stationary switching element 1. The chamber is completely filled with extinguishing liquid. The liquid level in the switch is indicated at 22.
The insulating material body 21 has a central bore 24. The bore forms a nozzle through which the switching pin 7 protrudes into the stationary switching element 1 in the switched-on position. The length
EMI2.2
se opens an annular channel 25 in the nozzle, the height of which decreases in the direction of the nozzle. The annular channel divides the nozzle into an upper part 26 facing the stationary contact piece and a lower part 27 between the channel mouth and the chamber. In the exemplary embodiment, the lower part 27 of the nozzle is only slightly in diameter, e.g. B. by 1 mm, the upper nozzle part 26, however, something
<Desc / Clms Page number 3>
more, for example by 2 mm, larger than the switching pin diameter.
The insulating material body 21 has an annular wall 30 on the side facing the chamber which extends into the chamber. The wall 30 is connected via ribs 31 to the part 32 of the insulating material which rests against the inner wall of the tube 20.
A cap 36 is screwed into the bottom 35 of the gear housing. This cap for its part carries with a thread 37 a tube 38 whose outside diameter is constant over the entire length, but whose inside diameter is stepped. The area 39 facing the switch pin is narrowed. Except for a slight play, its inside diameter is equal to the outside diameter of a piston-like thickening 40 at the lower end of the switching mechanism 7. The middle region 41 of the tube has an inside diameter that is approximately 2 mm larger. The lower area 42 is narrowed again. The rope diameter is roughly the same as the diameter of the area 39. The tube 38 acts together with the piston 40 as a damping device.
The extinguishing liquid serves as a damping agent.
To switch off the switch pin is pulled down into the chamber 19. In this case, an approximately constant drive force, for example by a spring, a compressed air drive or the like, is exerted on the drive lever 17. At the beginning of the switch-off movement, the switching pin 7 is strongly accelerated by this driving force. When the switching pin 7 has reached the position shown in full lines in the figure, in which the insulating material tip 8 has released the opening of the channel 25, the piston 40 of the switching pin has entered the tube 38 acting as a damping cylinder. This brakes the switch pin.
The arc drawn between it and the stationary contact element generates a pressure in this position which drives the extinguishing agent out of the chamber 19 through the channel 25 into the upper area 26 of the nozzle. An outflow of the extinguishing agent through the lower part 27 of the nozzle is prevented by the insulating material tip 8 of the switching pin.
The delay caused by the area 39 of the tube 38 in cooperation with the piston 40 is such that the insulating material tip 8 can move between the opening of the mouth of the channel 25 and the outlet at the lower end of the nozzle, i.e. H. the release of the nozzle part 27, covered approximately a half-wave of normal industrial-frequency alternating current. During this path, the arc is extinguished by said flow of extinguishing agent. Then the piston 40 of the switching pin reaches the area 41 of the tube 38, which has a larger diameter. The flow resistance. that is formed by the pipe 38 is then smaller, so that the switching pin 7 is accelerated again by the constant driving force.
As a result, the switch pin quickly moves into the switch-off position and a dielectrically solid isolating distance is quickly obtained.
At the end of the switch-off stroke, the piston 40 enters the region 42 of the tube 38 that is narrowed again. As a result, the switch pin is braked again and the switch pin movement ends smoothly.
PATENT CLAIMS:
1. Electric liquid switch with a fixed contact piece and a movable switch pin and with an insulating material body with a nozzle through which the switching pin protrudes in the switched-on position, the insulating material body delimiting a chamber filled with extinguishing fluid, from which extinguishing agent through a channel when switched off with the help of the arc Is pressed into the die in the insulating body, with the fixed switch outside the chamber and the insulated body being arranged in a stationary manner, and finally an insulating tip is provided on the switch pin which, when switched off, is pulled out of the nozzle into the chamber on the side of the insulating body facing away from the fixed switch , according to patent specification no.
247.957, characterized by a drive which greatly accelerates the switch pin (7) when it is switched off until the switch pin tip (8) has reached the mouth of the channel (25), then decelerates until the switch pin tip leaves the nozzle (24), and then accelerated again.