Schalter mit Lichtbogenlöschung durch Druckgas. Bei den Druckgasschaltern besteht einer seits die Notwendigkeit, die Kontaktfläche zwischen dem festen Kontakt und dem be weglichen Kontakt ausreichend gross zu -be messen. Diese Fläche ist bei Düsenschaltern normalerweise etwa ein Zylindermantel, des sen Höhe der Kontaktüberschleifung und dessen Durchmesser dem Düsenmunddurch- messer entspricht.
Diese Notwendigkeit führt zu relativ grossen Düsenmunddurchmessern. Für grosse Durchmesser spricht ferner die grössere Rückzündsicherheit, die in grösseren radialen Abständen liegt, die kurz nach der Trennung der Kontakte wesentlich sind.
Anderseits soll zwecks optimaler Ausnut zung der für die Löschung zur Verfügung stehenden Druckgasmenge die Öffnung des Düsenmundes nicht zu gross sein, um bei hohen Gasgeschwindigkeiten möglichst hohen Gasdruck beizubehalten. Auch ergibt sich mit Rücksicht auf die anzustrebende Ver ringerung der Anlage- und Betriebskosten für die Druckgaserzeugung die Aufgabe, den Druckgasverbrauch bei Druckgasschal- tern so weit zu beschränken, wie es die Licht- bogenlöschung zulässt.
Dieser Forderung steht die Tatsache entgegen, dass die Aus trittsöffnung des Druckgases aus dem Schaltraum nicht unter den Querschnitt des durch sie hindurchbewegten Kontaktes ver kleinert werden kann. Würde man vor oder hinter der Kontaktstelle Verengungen des Strömungsquerschnittes vorsehen, so würde dies die Blaswirkung des Druckgases an der Kontaktstelle beeinträchtigen.
Die Erfindung vermeidet diese Nachteile durch die Verwendung von Isolierteilen, die infolge Strömungsquerschnittsverminderung eine Drosselung des Druckgases während des Löschvorganges zur Folge haben. Besonders zweckmässig ist es, bei einem Schalter, bei dem der eine Kontakt beim Schalten durch die Ausströmöffnung des Druckraumes be wegt wird, die drosselnden Isolierteile derart beweglich anzuordnen, dass sie nach der Kontakttrennung in den Raum zwischen die sich- trennenden Kontakte bewegt werden.
Durch die Verengung des Gasweges nach der Trennung der Kontakte lässt sich auch erreichen, dass mit Sicherheit bei dem ersten Gasstoss der Lichtbogen in dem erweiterten Teil des Schaltraumes (z. B. Hülle) wandern muss und damit der verlängerte Bogen in Gebiete hoher Geschwindigkeit gelangt, wäh rend die Fusspunkte in Gebieten hohen Druckes liegen. Hierdurch werden weitere Vorteile erzielt, denn die in den Raum zwi schen die sich trennenden Kontakte beweg ten Isolierkörper bewirken eine Steuerung des Gasstromes an der Zuführungsstelle, so dass die Löschwirkung auf besonders vor teilhafte Stellen konzentriert werden kann.
Es kann von ausschlaggebender Bedeu tung werden, wenn die Lichtbogenfusspunkte einem intensiven Gasstrom ausgesetzt wer den. Es ist jedoch vorteilhaft, nicht nur die Fusspunkte selbst, sondern den sich daran anschliessenden Lichtbogenteil nahe der Fuss punkte zu beblasen. Gerade diese letzte Art der Lichtbogenlöschung, die besonders wirk sam ist, ist nur mittels geeigneter Gasleitung durchführbar.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf Schalter mit konzentrischen Kontakten und einer Düsenanordnung, sondern lässt sich auch auf alle andern Anordnungen der Kon takte sinngemäss anwenden.
Die an die Lichtbogenbahn herangeführ ten Isolierteile können unmittelbar oder mit telbar durch den oder mit dem Schaltstift bewegt werden. Ihre Bewegung kann auch durch den Schaltstift ausgelöst werden. Sie müssen aus hitzebeständigen Isolierstoffen bestehen (eventuell in Verbindung mit Me tallteilen), beispielsweise aus Asbest, Quarz, Aluminiumoxyd, 1Llagnesiumoxyd usw. oder aus organischen Stoffen, die sich unter dem Einfluss der Wärme mit einer Schutzschicht überziehen.
Durch geeignete Bewegung der Isolier teile während des Abschaltvorganges lassen sich die die einzelnen Teile des Lichtbogens beblasenden Gasströme in gewünschter Weise beeinflussen. Da man, wie weiter unten er läutert, in der Lage ist, die Längung des Bogens und seine Abschaltung durch ge trennte Gasströme zu bewirken, ist es mög lich, zunächst den Lichtbogen in die Länge zu ziehen, wodurch der abzuschaltende Strom allmählich durch Widerstanderhöhung der Lichtbogenbahn herabgesetzt wird. Man kann auch den eigentlichen Abschaltvorgang so beeinflussen, dass er allmählich erfolgt.
Da durch werden die Überspannungen beim Ab schalten vermieden. Da die Überspannungen im allgemeinen bei kleinen Strömen aufzu= treten pflegen, da diese sich in unerwünscht kurzer Zeit abschalten lassen, kann die. Be wegung der Isolierstücke in Abhängigkeit vom Strom erfolgen, z. B. indem bei kleinem Strom der Gasstrom über die Verhältnisse der intensivsten Löschung hinaus gedrosseit wird.
Für die Aufteilung des Gasstromes sind auch Anordnungen günstig, bei denen das Gas durch getrennte Düsen ins Freie g<B>e</B> langt. Diese Anordnungen lassen sich vor teilhaft mit einer doppelten Unterbrechung verbinden.
In der Zeichnung sind Ausführungsbei spiele der Erfindung dargestellt.
Die Fig. 1 bis 8 zeigen die Kontakt anordnung eines Düsenschalters, bei dem der Schaltstift 2 beim Ausschalten entgegen der Strömungsrichtung des Löschgases bewegt wird. In der Fig. 1 ist der Schalter einge schaltet. Bei der Kontakttrennung (denn Augenblick, in dem die Kante 10 des Schalt stiftes 2 sich von der Kante 11 des festen Düsenkontaktes 1.
trennt) entsteht zwischen den Kanten 10 und 11 ein Lichtbogen, der durch das Druckgas hinaufgetrieben wird. Kurz bevor der sich verjüngende Teil 6 des Schaltstiftes 2 sich an der Kante 11 vorbei- bewegt hat, so dass die Gasdurchtrittsöff- nung, gebildet durch den Düsenmundquer- schnitt, vermindert um den kleinen Quer schnitt der Schaltstiftspitze 5, unerwünscht:
gross zu werden droht, wird die Bewegung der Isolierplatten '.', und 4 vom Schaltstift ausgelöst. Die Isolierplatten verengen den Gasdurch.trittsquerschnitt bis auf einen Ringquerschnitt 12, der so eng ist., dass mir so viel Druckgas ausströmt, -,vie für die liichtbogenlöschung benötigt wird. Diesen Augenblickszustand zeigen die Fig. 2 und 6. Dabei ergeben sich noch weitere vorteilhafte Wirkungen. Der Gasstrom treibt nämlich den Lichtbogen nach oben. Der eine Licht bogenfusspunkt wandert an den Wänden des metallischen Düsentrichters in die Höhe.
Der andere Fusspunkt setzt sich an der Schalt stiftspitze fest. Er, sowie seine Umgebung -erden infolgedessen beim Durchgang durch den verengten Querschnitt 12 mit grosser t'-'re- sch indigkeit und hohem Druck beblasen. Beim weiteren Zurückgehen des Schaltstif tes muss der Lichtbogen, falls er noch nicht. gelöscht ist. im verengten Durchtrittsquer- schnitt 13 brennen. Das Gas tritt mit hoher Geschwindigkeit und hohem Druck durch diesen Querschnitt und dringt intensiv in den Lichtbogen ein, wobei der Lichtbogen Stark gekühlt und schliesslich zerrissen wird.
Eine Rückzündung bei wiederkehrender Spannung ist unmöglich gemacht durch die verschobenen Isolierwände und durch die in folge ihres hohen Druckes gutisolierende Gasstrecke vor und in dem Querschnitt 1\?. Die Fig. 3 zeigt eine Aufsicht auf dito Schaltstelle und lässt die Anordnung der Isolierkörper 3 und 4 erkennen.
Die Fi. 4 zeigt eine ähnliche Anord nung, bei der die Verengung des Gasdurch- tritt:.scItterschnittes durch vier Isolierplatten erfolgt, die mittels der angedeuteten Schwenkbewegung den Querschnitt verengen und mit der Schaltstift.spitze einen vi.ereck- ringförmigen Durchtrittsquerschnitt 12 bil den.
Fig. 5 zeigt eine Kontaktanordnung des Düsenschalters, bei der ein Isolierhohlzylin- der 13 mit dem Kontaktstift 2 über Rippen 14 starr verbunden ist. Der Zylinderkörper 13 bildet mit dem Düsenkontakt 1 einen ringförmigen Kanal 15 und mit der Schalt- stiftspitze 5 einen Kanal 16. Die Schalt- stiftspitze liegt innerhalb des Zylinders 13. Der Ringkanal 16 geht in die verengte Aus trittsöffnung 17 über.
Dargestellt ist der Augenblick kurz nach der Kontakttrennung, bei der ein Licht bogen zwischen den Kanten 10 und 11 ge zogen wurde. Jeder Fusspunkt wird von einem gesonderten Gasstrom beblasen und in den Kanälen 15 und 16 in die Höhe getrie ben. Hierbei wird der Bogen entweder ge löscht oder er schliesst sich oberhalb des Iso- lierzylinders 13. Während der eine Fuss punkt an dem Düsenkörper 1 bei maximaler Geschwindigkeit des Gases in die.
Höhe ge trieben wird, werden der andere Fusspunkt an der Schaltstiftspitze und der sich. daran anschliessende Lichtbogenteil in dem vereng ten Querschnitt 17 durch den Gasstrom, der in den Bogen eindringt und ihn stark kühlt, beblasen, so dass der Bogen reisst. Auch hier wird durch die Verengung des Druckgas querschnittes vermittels des bewegten Iso lierkörpers 13 eine wesentliche Druckgas ersparnis erzielt.
Die beschriebenen Vorgänge können, ins- besondere durch das richtige Verhältnis der Durchtrittsquerschnitte von Kanal 15 und 16, so beherrscht werden, dass das Löschen sich an das Indielängeziehen des Bogens. an schliesst, so dass der Übergang von einem Zustand in den andern allmählich erfolgt. Fig. 5 zeigt auch den Verlauf des Licht bogens 51. Ausser der Querschnittsdrosse- lung und Gasführung hat der Isolierzylinder 13 die Aufgabe, eine Wiederzündung durch die wiederkehrende Spannung zu erschweren.
Bei der Wiederkehr der Spannung ist der Schaltstift bei üblichen Schaltgeschwindig keiten noch in der Nähe des festen Düsen kontaktes. Für die Rückzündungsgefahr ist der kürzeste ionisierbare Abstand zwischen den beiden spannungsführenden goutakten wichtig. Durch die Einfügung des Zylin ders kann bei kleinen Gasdurchtrittsquer- schnitten ein grosser radialer Abstand erzielt werden. Der geradlinige kürzeste Abstand beider Kontakte wird ausserdem durch den nicht ionisierbaren festen Isolierstoff des Zy-" linders 13 abgedeckt.
Von besonderer Wich tigkeit ist es jedoch, dass die nachglühende Schaltstiftepitze, die auch nach der Lö schung des Lichtbogens emittiert, durch den Isolierzylinder gegen den festen Kontakt abgedeckt wird, und das von ihr ionisierte Gas vom Gasstrom durch die Öffnung 17 fortgerissen wird.
Unter Umständen erfolgt, wie bereits er wähnt, nach dem Auseinanderziehen des Lichtbogens 51 noch nicht die Löschung, sondern ein gurzschluss der Lichtbogenteile oberhalb des Zylinders 13. Dieser Vorgang wird dadurch begünstigt, dass die am ur sprünglichen Lichtbogen vorbeistreichenden Gase ionisiert werden und oberhalb des Zy linders eine leitende Verbindung zwischen den Kontakten herstellen.
Der Lichtbogen wird dann durch intensive Beblasung an der Austrittsstelle 17 aus dem Zylinder 13 unter gleichzeitiger Längung durch den aus dem Kanal 15 austretenden Gasstrom gelöscht. Beim gurzschluss der Lichtbogenschleife ent steht eine plötzliche Absenkung des Licht bogenwiderstandes, wodurch der Strom plötz lich gesteigert und die Lichtbogenspannung herabgesetzt wird.
U m dies zu vermeiden, können entspre chend Fig. 6, 7 und 8 sich in dem Zylinder 13 Schlitze 52 befinden (dargestellt sind drei Schlitze), die so bemessen sind, dass sie dem Gas freien Durchtritt gewähren, damit keine Ionenreste sich darin festsetzen und eine Rückzündung begünstigen können.
In der Fig. 6 sind diese Schlitze nicht durchgehend, der Körper 13 besitzt oben einen vollständigen Ring 53, um den herum der Lichtbogen bedeutend leichter als um den vollen Zylinder umspringen kann. Durch geeignete Bemessung der Kanäle 15 und 16 ist es möglich, die Gasmengen, die durch die Kanäle treten, beliebig zu verteilen. Das durch den Kanal 15 strömende Gas dient zur Längung des Lichtbogens und damit zur Erhöhung seines Widerstandes.
Das durch den Kanal 16 strömende Gas dient zum in tensiven Eindringen der Gasteilchen in den Bogen, insbesondere im Bereich der Ver- engung 17 und bewirkt dadurch eine schnelle Löschung. Dargestellt ist eine Anordnung, bei welcher besonderer Wert auf schnelle Löschung gelegt wird, so dass der Kanal 16 einen grösseren Querschnitt als der Kanal 15 erhält. Zur Erreichung optimaler Gasver teilung ist es möglich, die Segmentkörper, aus denen sich der Isolierkörper 13 zusam mensetzt, beweglich, z. B. schwenkbar anzu ordnen.
Dadurch kann erreicht werden, dass beim geringen Gasdruck die Segmentkörper die Öffnung 17 stark verengen, und dass bei steigendem Gasdruck sie auseinandergehen, wodurch sich die Öffnung 17 vergrössert.
Es kann ferner vorteilhaft sein, die Schlitze am Isolierkörper 13 ebenso wie die Halterippen 14 schraubengangförmig auszu führen, wie in der Fig. 7 gezeigt wird, wo durch der austretende Gasstrahl einen Drall erhält. Die Fig. 8 zeigt den Schnitt 54-55 der Ausführungsform nach Fig. 7. Das Gas erhält ausser der Längsbewegung eine Rota tionsbewegung, durch die der Lichtbogen mitgenommen wird.
Während bisher der an dem Trichter des Düsenkontaktes 1 wan dernde Lichtbogenfusspunkt im wesentlichen nur in die Höhe getrieben wurde, wodurch der Lichtbogen im wesentlichen in einer Ra dialebene brannte, wird jetzt durch die Ro tation des Bogens die Bogenbahn zu einer Raumkurve auseinandergezerrt. Der Licht bogen wird bei sonst gleichen Verhältnissen länger.
Während bei geradliniger Beblasung er nur von dem in der Umgebung seiner Ebene strömenden Gas getroffen wurde und seine Wärme entsprechend seiner Bewegung nur an einem Teil der Metallmasse des Dü sentrichters abgeben konnte, kommt er jetzt mit bedeutend grösserem Teil des ausströmen den Gases in innige Berührung und streicht an der gesamten Düsenwandung vorbei, wo durch er bedeutend besser gekühlt wird. Durch die auftretenden Zentrifugalkräfte er folgt ein besseres Eindringen der Gasteil chen in den Lichtbogen, wodurch dieser leichter zerrissen wird.
Die Fig. 9 zeigt eine weitere Ausfüh rungsart der Querschnittsverminderung. Zu lxunsten einer einfachen Konstruktion wird auf die Blasung im Kanal 16 (Fig. 5 bis 8) verzichtet. Der Zylinder 13 kann geschlitzt sein. Der Lichtbogen brennt zwischen dem Düsentrichter 1 und der hohlen Spitze 5 des Schaltstiftes 2, wobei er in der düsenartig ausgebildeten Öffnung des Zylinders 13 be sonders wirksam in der Fusspunktnähe durch das durch die Bohrung 56 heraustretende Gas beblasen wird.
Das durch die Ringöff nung 15 austretende Gas dient zur Längung des Lichtbogens. Der Austritt der Öffnung 15 ist gleichfalls düsenartig erweitert. Für die Küblung des Lichtbogens ist es von Be deutung, dass das Gas, aus dem Düsenrand austretend, durch adiabatische Expansion und damit verbundene Abkühlung befähigt wird, den Lichtbogen besonders stark zu kühlen. Es ist deshalb vorteilhaft, die Gas durchtrittsöffnung so auszubilden, dass die mechanische Energie des Gases nicht in _Wärme verwandelt wird. Eine besonders sorgfältige Ausführung der Austrittsquer schnitte nach diesem Grundsatz zeigt Fig. 10.
Der Isolierkörper 13 ist zu einem Düsen- körper ausgebildet. Die Luft strömt radial dem Düsenmund 17 zu und entspannt sich adiabatisch im Düsentrichter 57. Die Schalt stiftspitze 5 ist den Strömungsverhältnissen angepasst. Es kann vorteilhaft sein, abwei chend von der Figur den Eintritt in den Kanal 14 auf Kosten des Isolierkörpers 13 weitgehend zu vergrössern, so dass nur die Schaltstiftspitze gegen den festen Kontakt abgedeckt bleibt.
Ebenfalls ist die Ringöff nung 1.5 düsenartig ausgebildet, indem die allmähliche Querschuittsänderung am Gas eintritt durch entsprechende Ausbildung des festen Kontaktes 1 erfolgt, während am Aus tritt dies durch allmähliche Verjüngung des Isolierkörpers 13 erreicht wird.
Die Fig. 71 zeigt einen Düsenschalter, bei dem die Bewegung des Schaltstiftes beim Ausschalten in Richtung der Gasströ mung erfolgt. Der Schaltstift erhält eine Isolierspitze 18, die zusammen mit dem festen Düsenkontakt 1 einen Ringquerschnitt 15 freilässt. Dargestellt ist der Augenblick kurz. nach der Trennung der Kontakte. Der Lichtbogen bildet sich an den Kanten<B>10</B> und 11 aus.
Er wird am Schaltstift durch den Gasstrom in die Höhe und in den aus Isolierstoff bestehenden Düsentrichter 20 ge- treiben. Die Löschung erfolgt durch inten sive Beblasung des an Kante 11 festsitzen den Fusspunktes und,seiner Umgebung.
Fig. 12 zeigt eine ähnliche Anordnung, bei der jedoch der Lichtbogen auch am an dern Fusspunkt vom Druckgas angegriffen wird. Die Isolierspitze 18 enthält einen Ka nal 19. Ferner ist an dem Isolierdüsentrich- ter 20 ein weiterer Isolierzylinder 21 der artig angebracht, dass zwischen ihm und dem Schaltstift 2 ein Ringkanal 22 verbleibt. Das Gas strömt durch den Kanal 19, von wo es in den Kanal 22 gelangt, so dass auch der sich am Schaltstift bildende Lichtbogen fusspunkt und seine Umgebung intensiv be- blasen werden können.
Fig. 13 zeigt eine weitere Ausführungs form mit der Schaltstiftbewegung beim Aus schalten in Richtung der Gasströmung. Der Stiftkontakt 2 enthält einen Kanal 19, in den der feststehende Isolierdorn 23 hinein reicht. Dieser Dorn ragt über den festen Düsenkontakt 1 in den Isoliertrichter 20 hin ein. Beim Ausschalten entsteht ein Licht.. bogen zwischen den Kanten 10 und 11. Das von rechts unten zuströmende Gas tritt durch die Ringöffnung zwischen dem Dü senkontakt und dem Isolierdorn hindurch und bebläst intensiv den sich an Kante 11 festsetzenden Lichtbogenfusspunkt und seine Umgebung. Der andere Fusspunkt wird am Schaltstift in die Höhe getrieben.
Fig. 14 zeigt eine Anordnung mit dem feststehenden Schaltstift 2, an dem ein Iso- lierzylinder 13 ähnlich wie in Fig. 5 be festigt ist. Der Düsenkontakt 1 gleitet in dem Isolierrohr 26. Nach der Kontakttren nung entsteht zwischen den Kanten 10 und 1.1 ein Lichtbogen und wird durch das Druckgas in die Ringkanäle 15 und 16 hin eingetrieben; ähnlich wie in Fig. 5 erfolgt entweder die Löschung oder das Umsprin gen des Bogens, wobei der Lichtbogen im verengten Kanal 17, nachdem er durch den äussern Gasstrom in die Länge gezogen wurde, von dem innern Gasstrom gelöscht wird.
Auch hier können durch entsprechend bemessene Querschnitte der Kanäle 15 und 16 beide Vorgänge gegeneinander abgegli chen werden.
Fig. 15 zeigt einen Schalter mit einem Gegenpol. Das Schaltstück 2 verschliesst im eingeschalteten Zustand die Gasaustrittsöff- nung. Beim Ausschalten wird ein Licht bogen zwischen 1 und 2 gezogen, der bei der weiteren Bewegung des Schaltstückes 2 von ihm auf den Gegenpol 27 übergeht, so dass bei dieser Anordnung der Elektroden abstand von diesem Augenblick an konstant bleibt. Der Isolierkeil 28 teilt den Gasstrom in zwei Kanäle 29 und 30. Durch die Be wegung des Schaltstückes wird eine Bewe gung des Isolierkeils ausgelöst, die senkrecht zur Schaltstückbewegung verläuft.
Der Iso- lierkeil schiebt sich zwischen die Elektroden 1 und 27. Der Lichtbogen wird in den sich verengenden Kanälen 29 und 30 durch den Gasstrom in die Höhe getrieben. Beide Fuss punkte werden intensiv mit hoher Druckgas- geschw-indigkeit und hohem Gasdruck be- blasen. Entweder erfolgt bereits jetzt eine Löschung des Bogens oder der Bogen springt um und brennt oberhalb des Isolierkeils 28 weiter. Durch die entsprechende Beblasung der Lichtbogenfusspunkte, die sich an den Kontakthörnern 31 und 32 festsetzen, wird der Bogen gelöscht.
Diese Anordnung ist besonders vorteil haft bei Konstruktionen, bei denen der Gas druck während des Blasens absinkt. Die Ab wärtsbewegung des Isolierkeils kann diesem Absinken des Druckes angepasst werden, so dass sich die Querschnitte der Kanäle 29 und 30 entsprechend dem Druckabfall verengen, wodurch eine ausreichende Gasgeschwindig keit aufrecht erhalten wird.
Die Fig. 16 zeigt eine Schaltanordnung mit zwei Gasausströmstellen. Der feste Kon takt 1 ist als Düse ausgebildet, deren Mund der bewegliche Kontakt 2 schliesst. Bei der Kontakttrennung bildet sich zwischen den Kanten 10 und 11 ein Lichtbogen. Gleich zeitig tritt durch die dabei freiwerdende Zy- lindermantelöffnung aus dem Vorraum 33 das Gas hindurch und treibt den Lichtbogen in die Trichter der Kontakte 1 und 2 hin ein, wodurch der Lichtbogen in die Länge gezogen wird.
Kurz nach der Kontakttren nung werden die Isolierstücke 3 und 4 ähn lich wie bei Fig. 1 bewegt und verengen den obern Durchtrittsquerschnitt. An der ver engten Stelle erfolgt ein so intensives -Ein dringen des Gases in den Bogen, dass dieser abreisst.
In Fig. 17 ist eine weitere Möglichkeit der doppelten Beblasung dargestellt. Der Stiftkontakt 2, der in den Düsenkontakt 1 hineinreicht, ist hohl und enthält im Innern einen Isolierdorn 34, der mit dem ihn um gebenden Metallzylinder 35 einen hohlzylin- derförmigen Kanal 36 bildet, der nach unten offen ist. Bei der Kontakttrennung entsteht ein Lichtbogen zwischen Kanten 10 und 11., dessen einer Fusspunkt vom Gasstrom in den Trichter des Düsenkontaktes 1 getrieben wird, während der andere in den Kanal 36 hineingetrieben wird und infolge starker Längung und intensiver Beblasung erlischt.
Zweckmässig werden Dichtungen ange bracht, die vor dem Schaltvorgang die Durch trittsöffnungen nach aussen verschliessen. In den Figuren sind sie der Übersichtlichkeit halber fortgelassen. Nur in Fig. 17 sind zwei Dichtungen 46 für die beiden Düsen angedeutet. Um unter allen Umständen ein Nachlassen der Dichtungen zu verhindern, sind diese so anzubringen, dass sie unter Ein wirkung des Gases selbst dichtend wirken. Zweckmässig werden sie aus Weichgummi hergestellt, der unter Druckgasbeblasung vom Lichtbogen nicht angegriffen wird.
Die Fig. 18 zeigt eine Anordnung mit doppelter Unterbrechung des Lichtbogens, bei der feste Kontakte 1 und 1' an die Zu leitungen angeschlossen sind. Sie werden durch ein bewegliches Schaltstück 37 ver bunden; Diese Anordnung ist besonders in Reihenschaltung mit Trennschaltern von Vor- teil. Hierbei trägt das plattenförmige Schalt stück 37 eine Isolierplatte 38, die sich beim Ausschalten zwischen die Kontakte 1 und 1.' schiebt. In der Mitte der Isolierplatte befin det sich ein 1Zetallstück 39, das an das Schaltstück 37 angeschlossen sein kann. Es bilden sich nach der Kontakttrennung zwei Lichtbögen aus, zwischen dem Metallstück 39 und den Kontakten 1 und 1'.
Durch das aus dem Ringraum 33 radial strömende Gas werden die Lichtbogenfusspunkte in die Trichter der festen Kontakte hineingetrie ben. In den Trichtern befinden sich fest stehende Isolierteile 40, die mit den Trich tern kegelmantelförmige Kanäle 41 bilden, in denen die Lichtbögen in die Länge gezo gen und intensiv beblasen werden.
Switch with arc extinguishing by compressed gas. In the case of compressed gas switches, there is, on the one hand, the need to measure the contact area between the fixed contact and the movable contact to be sufficiently large. In the case of nozzle switches, this area is normally about a cylinder jacket, the height of which is the contact overlap and the diameter of which corresponds to the nozzle mouth diameter.
This necessity leads to relatively large nozzle mouth diameters. Another argument in favor of large diameters is the greater protection against backfire, which lies in greater radial distances that are essential shortly after the contacts are separated.
On the other hand, for the purpose of optimal utilization of the amount of compressed gas available for extinguishing, the opening of the nozzle mouth should not be too large in order to maintain the highest possible gas pressure at high gas velocities. With regard to the desired reduction in the system and operating costs for the generation of compressed gas, there is also the task of limiting the consumption of compressed gas in the case of compressed gas switches as far as the arc extinction allows.
This requirement is counteracted by the fact that the outlet opening of the compressed gas from the switch room cannot be reduced below the cross section of the contact moved through it. If one were to provide constrictions in the flow cross-section in front of or behind the contact point, this would impair the blowing effect of the compressed gas at the contact point.
The invention avoids these disadvantages through the use of insulating parts which, as a result of a reduction in the flow cross-section, result in a throttling of the compressed gas during the extinguishing process. In the case of a switch in which one contact is moved through the outflow opening of the pressure chamber when switched, it is particularly useful to arrange the throttling insulating parts in such a way that they are moved into the space between the separating contacts after the contacts have been separated.
By narrowing the gas path after the contacts have been separated, it can also be ensured that the arc must travel in the extended part of the switch room (e.g. envelope) with the first gas pulse and thus the extended arc reaches areas of high speed, while the foot points are in areas of high pressure. This achieves further advantages, because the insulators moving into the space between the separating contacts cause the gas flow to be controlled at the feed point, so that the extinguishing effect can be concentrated on particularly advantageous points.
It can be of crucial importance if the arc roots are exposed to an intense gas flow. However, it is advantageous to blow not only the base points themselves, but also the subsequent arc part near the base points. Just this last type of arc extinguishing, which is particularly effective sam, can only be carried out by means of a suitable gas line.
The invention is not limited to switches with concentric contacts and a nozzle arrangement, but can also be applied analogously to all other arrangements of the contacts.
The insulating parts brought up to the arc path can be moved directly or indirectly by or with the switch pin. Their movement can also be triggered by the switch pin. They must consist of heat-resistant insulating materials (possibly in connection with metal parts), for example of asbestos, quartz, aluminum oxide, magnesium oxide, etc. or of organic substances that cover themselves with a protective layer under the influence of heat.
By suitable movement of the insulating parts during the shutdown process, the gas flows blowing the individual parts of the arc can be influenced in the desired manner. Since one, as he explains further below, is able to cause the arc to lengthen and shut off by separate gas flows, it is possible, please include, to lengthen the arc first, so that the current to be shut down gradually increases by increasing the resistance Arc path is decreased. You can also influence the actual shutdown process so that it takes place gradually.
Since the overvoltages are avoided when switching off. Since the overvoltages generally tend to occur with small currents, since these can be switched off in an undesirably short time, the. Be carried out movement of the insulating pieces depending on the current, z. B. by throttling the gas flow beyond the ratios of the most intensive extinguishing with a small flow.
Arrangements in which the gas reaches the open air through separate nozzles g <B> e </B> are also favorable for dividing the gas flow. These arrangements can be connected before geous with a double interruption.
In the drawing Ausführungsbei are shown games of the invention.
1 to 8 show the contact arrangement of a nozzle switch in which the switching pin 2 is moved against the flow direction of the extinguishing gas when switching off. In Fig. 1, the switch is turned on. When the contact is separated (because the moment when the edge 10 of the switching pin 2 moves away from the edge 11 of the fixed nozzle contact 1.
separates) an arc is created between the edges 10 and 11, which is driven up by the compressed gas. Shortly before the tapering part 6 of the switch pin 2 has moved past the edge 11, so that the gas passage opening, formed by the nozzle mouth cross section, reduced by the small cross section of the switch pin tip 5, is undesirable:
threatens to become large, the movement of the insulating plates '.', and 4 is triggered by the switch pin. The insulating plates narrow the cross-section of the gas passage down to a ring cross-section 12, which is so narrow that so much compressed gas flows out - as is required for the arc extinguishing. This instantaneous state is shown in FIGS. 2 and 6. This results in further advantageous effects. The gas flow namely drives the arc upwards. One of the arc base points moves up the walls of the metal nozzle funnel.
The other base point is attached to the tip of the switch pin. As a result, it and its surroundings are blown when passing through the narrowed cross section 12 with great t '-' responsiveness and high pressure. When the switch pin goes back further, the arc must, if it has not yet. is deleted. Burn in the narrowed passage cross section 13. The gas passes through this cross-section at high speed and high pressure and penetrates the arc intensively, whereby the arc is strongly cooled and finally torn.
A flashback when the voltage returns is made impossible by the displaced insulating walls and by the gas path in front of and in the cross-section 1 \ ?, which insulates well as a result of its high pressure. FIG. 3 shows a plan view of the ditto switching point and shows the arrangement of the insulating bodies 3 and 4.
The Fi. 4 shows a similar arrangement in which the narrowing of the gas passage takes place through four insulating plates, which narrow the cross-section by means of the indicated pivoting movement and form a four-corner ring-shaped cross-section 12 with the switching pin.
5 shows a contact arrangement of the nozzle switch in which a hollow insulating cylinder 13 is rigidly connected to the contact pin 2 via ribs 14. The cylinder body 13 forms an annular channel 15 with the nozzle contact 1 and a channel 16 with the switch pin tip 5. The switch pin tip lies within the cylinder 13. The ring channel 16 merges into the narrowed outlet opening 17.
Shown is the moment shortly after the contact separation at which a light arc between the edges 10 and 11 was drawn ge. Each base point is blown by a separate gas stream and ben driven in the channels 15 and 16 in the air. Here, the arc is either erased or it closes above the insulating cylinder 13. During one of the base points on the nozzle body 1, the gas enters the nozzle body 1 at maximum speed.
Height ge is driven, the other base point at the tip of the switch pin and the. then blow the arc part in the narrowed cross section 17 through the gas flow, which penetrates the arc and cools it strongly, so that the arc tears. Here, too, a substantial saving in compressed gas is achieved through the narrowing of the compressed gas cross-section by means of the moving Iso lierkörpers 13.
The processes described can be mastered, in particular through the correct ratio of the passage cross-sections of ducts 15 and 16, in such a way that the deletion is based on the length of the arch. closes so that the transition from one state to the other takes place gradually. 5 also shows the course of the arc 51. In addition to the cross-sectional throttling and gas flow, the insulating cylinder 13 has the task of making reignition more difficult due to the recurring voltage.
When the voltage returns, the switching pin is still close to the fixed nozzle contact at normal switching speeds. The shortest ionizable distance between the two live goutakten is important for the risk of re-ignition. By inserting the cylinder, a large radial distance can be achieved with small gas passage cross-sections. The straight shortest distance between the two contacts is also covered by the non-ionizable solid insulating material of the cylinder 13.
It is of particular importance, however, that the after-glowing switch pin tip, which is also emitted after the arc has been extinguished, is covered by the insulating cylinder against the fixed contact, and the gas it ionizes is carried away by the gas flow through the opening 17.
Under certain circumstances, as already mentioned, after the arc 51 is pulled apart, the arc parts are not extinguished but rather short-circuited above the cylinder 13. This process is promoted by the fact that the gases passing the original arc are ionized and above the Zy Establish a conductive connection between the contacts.
The arc is then extinguished by intensive blowing at the exit point 17 from the cylinder 13 with simultaneous elongation by the gas flow emerging from the channel 15. When the arc loop short-circuits, there is a sudden drop in the arc resistance, which suddenly increases the current and decreases the arc voltage.
In order to avoid this, according to FIGS. 6, 7 and 8 there can be slots 52 in the cylinder 13 (three slots are shown), which are dimensioned so that they allow the gas to pass freely so that no ion residues get stuck in it and can promote reignition.
In FIG. 6, these slots are not continuous, the body 13 has a complete ring 53 at the top, around which the arc can jump around significantly more easily than around the full cylinder. By suitably dimensioning the channels 15 and 16, it is possible to distribute the gas quantities that pass through the channels as desired. The gas flowing through the channel 15 is used to lengthen the arc and thus to increase its resistance.
The gas flowing through the channel 16 serves to penetrate the gas particles intensively into the arch, in particular in the area of the constriction 17, and thereby causes rapid extinction. An arrangement is shown in which particular emphasis is placed on rapid extinguishing, so that the channel 16 has a larger cross section than the channel 15. To achieve optimal Gasver distribution, it is possible to move the segment body from which the insulating body 13 is composed, movable, for. B. pivotable to arrange.
It can thereby be achieved that at low gas pressure the segment bodies narrow the opening 17 sharply and that when the gas pressure rises they diverge, whereby the opening 17 becomes larger.
It may also be advantageous to traine the slots on the insulating body 13 as well as the retaining ribs 14 in a helical manner, as shown in FIG. 7, where the exiting gas jet is swirled. Fig. 8 shows the section 54-55 of the embodiment according to FIG. 7. In addition to the longitudinal movement, the gas receives a rotational movement through which the arc is carried along.
While previously on the funnel of the nozzle contact 1 wan changing arc base was essentially only driven upwards, whereby the arc burned essentially in a dial plane, the arc path is now pulled apart by the rotation of the arc to a space curve. All other things being equal, the arc becomes longer.
While blowing in a straight line it was only hit by the gas flowing in the vicinity of its plane and, according to its movement, could only give off its heat to part of the metal mass of the nozzle funnel, it now comes into intimate contact with a significantly larger part of the gas flowing out brushes past the entire nozzle wall, where it is significantly better cooled. Due to the centrifugal forces that occur, the gas particles penetrate better into the arc, which makes it torn more easily.
Fig. 9 shows a further Ausfüh approximately type of cross-sectional reduction. For the sake of a simple construction, the blowing in the channel 16 (FIGS. 5 to 8) is dispensed with. The cylinder 13 can be slotted. The arc burns between the nozzle funnel 1 and the hollow tip 5 of the switching pin 2, where it is blown in the nozzle-like opening of the cylinder 13 be particularly effective in the vicinity of the base by the gas emerging through the bore 56.
The gas emerging through the Ringöff opening 15 is used to elongate the arc. The exit of the opening 15 is also widened like a nozzle. For the cooling of the arc, it is important that the gas emerging from the nozzle edge is enabled by adiabatic expansion and the associated cooling to cool the arc particularly strongly. It is therefore advantageous to design the gas passage opening in such a way that the mechanical energy of the gas is not converted into heat. A particularly careful execution of the exit cross-sections according to this principle is shown in FIG. 10.
The insulating body 13 is formed into a nozzle body. The air flows radially to the nozzle mouth 17 and relaxes adiabatically in the nozzle funnel 57. The switching pin tip 5 is adapted to the flow conditions. It may be advantageous, deviating from the figure, to largely enlarge the entry into the channel 14 at the expense of the insulating body 13, so that only the switch pin tip remains covered against the fixed contact.
The ring opening 1.5 is also designed like a nozzle, in that the gradual change in cross section of the gas occurs through the corresponding formation of the fixed contact 1, while at the end this is achieved by gradually tapering the insulating body 13.
Fig. 71 shows a nozzle switch in which the movement of the switching pin when switching off takes place in the direction of the gas flow. The switching pin receives an insulating tip 18 which, together with the fixed nozzle contact 1, leaves a ring cross section 15 free. The moment is shown briefly. after separation of contacts. The arc forms at the edges <B> 10 </B> and 11.
It is driven upwards on the switch pin by the gas flow and into the nozzle funnel 20 made of insulating material. The deletion is carried out by intensive blowing of the base point and its surroundings that are stuck on edge 11.
Fig. 12 shows a similar arrangement in which, however, the arc is also attacked by the compressed gas at the foot point at the other. The insulating tip 18 contains a channel 19. Furthermore, a further insulating cylinder 21 is attached to the insulating nozzle funnel 20 in such a way that an annular channel 22 remains between it and the switching pin 2. The gas flows through the channel 19, from where it enters the channel 22 so that the arc base formed on the switching pin and its surroundings can also be intensively blown.
Fig. 13 shows a further embodiment form with the switch pin movement when switching off in the direction of the gas flow. The pin contact 2 contains a channel 19 into which the fixed insulating mandrel 23 extends. This mandrel protrudes over the fixed nozzle contact 1 into the insulating funnel 20. When switching off, an arc arises between the edges 10 and 11. The gas flowing in from the bottom right passes through the ring opening between the nozzle contact and the insulating mandrel and intensively blows the arc root and its surroundings. The other base point is raised on the switch pin.
FIG. 14 shows an arrangement with the stationary switching pin 2, on which an insulating cylinder 13 is fastened in a manner similar to that in FIG. 5. The nozzle contact 1 slides in the insulating tube 26. After the contact separation, an arc arises between the edges 10 and 1.1 and is driven into the annular channels 15 and 16 by the compressed gas; Similar to FIG. 5, either the extinction or the jump over of the arc takes place, the arc in the narrowed channel 17 being extinguished by the internal gas flow after it has been elongated by the external gas flow.
Here, too, both processes can be compared against each other by appropriately sized cross-sections of the channels 15 and 16.
Fig. 15 shows a switch with an opposite pole. The switching piece 2 closes the gas outlet opening when switched on. When switching off, a light arc is drawn between 1 and 2, which passes from it to the opposite pole 27 as the contact piece 2 continues to move, so that with this arrangement the electrode distance remains constant from this moment on. The insulating wedge 28 divides the gas flow into two channels 29 and 30. The movement of the contact piece causes a movement of the insulating wedge that is perpendicular to the contact piece movement.
The insulating wedge is pushed between the electrodes 1 and 27. The arc is driven up in the narrowing channels 29 and 30 by the gas flow. Both foot points are blown intensively with high compressed gas speed and high gas pressure. Either the arc is already extinguished or the arc jumps over and continues to burn above the insulating wedge 28. The arc is extinguished by the corresponding blowing of the arc root points, which attach themselves to the contact horns 31 and 32.
This arrangement is particularly advantageous in constructions in which the gas pressure drops during the blowing. The downward movement of the insulating wedge can be adapted to this drop in pressure, so that the cross-sections of the channels 29 and 30 narrow in accordance with the pressure drop, whereby a sufficient gas speed is maintained.
16 shows a switching arrangement with two gas discharge points. The fixed contact 1 is designed as a nozzle, the mouth of which the movable contact 2 closes. When the contact is separated, an arc is formed between the edges 10 and 11. At the same time, the gas passes through the cylinder jacket opening that is released from the antechamber 33 and drives the arc into the funnels of contacts 1 and 2, thereby lengthening the arc.
Shortly after the contact separation, the insulating pieces 3 and 4 are moved similar Lich as in Fig. 1 and narrow the upper passage cross-section. At the narrowed point, the gas penetrates the arc so intensely that it tears off.
In Fig. 17, a further possibility of double blowing is shown. The pin contact 2, which extends into the nozzle contact 1, is hollow and contains an insulating mandrel 34 inside which, with the metal cylinder 35 surrounding it, forms a hollow cylinder-shaped channel 36 which is open at the bottom. When the contact is separated, an arc arises between edges 10 and 11, one of which is driven by the gas flow into the funnel of the nozzle contact 1, while the other is driven into the channel 36 and extinguishes as a result of strong elongation and intensive blowing.
Seals are expediently attached, which close the passage openings to the outside before the switching process. For the sake of clarity, they are omitted from the figures. Two seals 46 for the two nozzles are indicated only in FIG. 17. In order to prevent the seals from weakening under all circumstances, they must be attached in such a way that they themselves act as a seal under the influence of the gas. They are expediently made of soft rubber which is not attacked by the arc when compressed gas is blown.
Fig. 18 shows an arrangement with double interruption of the arc, in which fixed contacts 1 and 1 'are connected to the lines. You are ver by a movable contact piece 37 connected; This arrangement is particularly advantageous when connected in series with disconnectors. Here, the plate-shaped switching piece 37 carries an insulating plate 38, which is when switching off between the contacts 1 and 1. ' pushes. In the middle of the insulating plate there is a metal piece 39 that can be connected to the contact piece 37. After the contact has been separated, two arcs are formed between the metal piece 39 and the contacts 1 and 1 '.
Due to the gas flowing radially out of the annular space 33, the arc roots are ben in the funnel of the fixed contacts. In the funnels there are fixed insulating parts 40, which form cone-shaped channels 41 with the funnels, in which the arcs are drawn in length and blown intensively.