DE1171974B

DE1171974B - Elektrischer Schalter mit Lichtbogenloeschung durch einen vom Lichtbogen in einer Loesch-kammer erzeugten Loeschmittelstrom

Info

Publication number: DE1171974B
Application number: DEL37677A
Authority: DE
Inventors: Emil Lange
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1960-12-02
Filing date: 1960-12-02
Publication date: 1964-06-11
Also published as: NL272063A; GB940590A; US3197596A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. K): H 02 c

Deutsche KL: 21c-35/10

Nummer: Aktenzeichen: Anmeldetag: Auslegetag:

L 37677 VIIId/21 c
2. Dezember 1960
11. Juni 1964

Bei elektrischen Schaltern mit Löschung des Lichtbogens durch einen vom Lichtbogen selbst erzeugten Löschmittelstrom ist für die Wirkungsweise der Lichtbogenlöschung eine geregelte, kräftige Strömung des austretenden Löschmittels von größter Bedeutung. Man hat deshalb die Ausströmöffnung der allseitig geschlossenen Löschkammer mit einem von der Bewegung des Schaltstiftes unabhängigen kraftschlüssigen Absperrorgan versehen, das durch den Druck im Innern der Löschkammer betätigt wird und die Ausströmöffnung der Löschkammer erst bei einer bestimmten Drucksteigerung in der Löschkammer freigibt. Der Lichtbogen wird bei solchen Schaltern im wesentlichen durch eine Löschmittelströmung gelöscht, die in der Längsrichtung geführt wird. Hierbei ist es gleichgültig, ob der Lichtbogen unmittelbar in der Ausströmöffnung der Löschkammer oder in einer sich in deren Innern befindlichen Öffnung oder Durchbohrung brennt.

Um bei einer solchen Anordnung für das Löschen von Lichtbögen kleiner und großer Ströme günstige Löschmittelströmungen zu erhalten, ist es bekannt, das Absperrorgan mit zwei verschieden starken Federn zu versehen. Dadurch können aber die Lichtbögen über den gesamten Strombereich, d. h. von den kleinsten bis zu den größten Strömen, nicht mit Sicherheit gelöscht werden.

Bei einer mit einem Absperrorgan versehenen Löschkammer ist der Durchmesser der Ausström-Öffnung und die auf das Abschlußorgan wirkende Kraft verhältnismäßig groß bemessen, damit zur Unterbrechung der Lichtbögen größerer Ströme genügend Löschmittel unter einer bestimmten Drucksteigerung aus der Löschkammer ausströmen kann. Hierbei ergeben sich jedoch für die Unterbrechung kleiner Ströme Schwierigkeiten, da infolge der hierbei auftretenden geringen Drucksteigerung in der Löschkammer das Absperrorgan nur wenig oder überhaupt nicht anspricht. Eine ausreichende Löschmittelströmung kommt in diesem Fall nicht zustande.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Lichtbögen über dem gesamten Strombereich sicher zu löschen und für die Unterbrechung von Lichtbögen großer und kleiner Ströme die gleichen günstigen Löschmittelströmungen zu erreichen.

Gemäß der Erfindung ist das von der Schaltstiftbewegung unabhängige Abschlußorgan mit einer zweiten, einen kleineren Durchmesser als die eigentliche Ausströmöffnung der Löschkammer aufweisenden Ausströmöffnung versehen, deren Verschluß auf kleinere Drücke innerhalb der Schaltkammer an-Elektrischer Schalter mit Lichtbogenlöschung
durch einen vom Lichtbogen in einer Löschkammer erzeugten Löschmittelstrom

Anmelder:

Emil Lange, Ville d'Avray, Seine-et-Oise

(Frankreich)

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. Schomerus, Patentanwalt,

Hannover, Theaterstr. 2

Als Erfinder benannt:

Emil Lange, Ville d'Avray, Seine-et-Oise

(Frankreich)

spricht und von der Bewegung des Schaltstiftes unabhängig ist.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung hat das Abschlußorgan zur Freigabe der ersten Löschkammeröffnung nur für die Anfangsbewegung eine Gegenkraft zu überwinden, um nach einer bestimmten Druckerhöhung in der Löschkammer frei in seine offene Endstellung zu gelangen. Das Abschlußorgan steht zweckmäßig unter Wirkung einer Druckfeder, die durch seine Bewegung und mittels eines Führungsgliedes gespannt und entspannt wird. Auf diese Weise wird die erste große Ausströmöffnung durch die zweite Ausströmöffnung schlagartig freigegeben und dabei die zuerst wirkende Gegenkraft aufgehoben.

Es empfiehlt sich, an dem Abschlußorgan Führungsflächen vorzusehen, auf denen die Druckfedern und das Führungsglied gleiten bzw. geführt werden. Ferner kann an der zweiten Ausströmöffnung ein gegenüber dem festen Kontakt der Löschkammer erhöht angeordneter Kontakt vorgesehen sein, an dem die Lichtbögen mittels des Schaltstiftes gezogen werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführangsbeispiel des Erfindungsgegenstandes im Längsschnitt veranschaulicht. Es zeigt

Fig. 1 einen Schalter im eingeschalteten Zustand,

Fig. 2 den Schalter beim Unterbrechen eines Lichtbogens mit kleinem Strom und

F i g. 3 beim Unterbrechen eines Lichtbogens mit großem Strom.

In der Löschkammer 1 ist ein fester Hohlkontakt 2 an der Ausströmöffnung 3 angeordnet, durch die das

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Löschmittel zur Löschung von Lichtbogen großer Ströme austritt und die deshalb einen großen Durchmesser hat. Als Gegenkontakt zum Hohlkontakt 2 ist der Schaltstift 4 vorgesehen, der zur Bildung einer festen elektrischen Verbindung eine ringförmige Kontaktfläche 5 zum Ziehen des Lichtbogens^; einen erhöht angeordneten: Lichtbogenfußpunktkontakt 6 aufweist. ,

In der Ausströmöffnung 3 liegt ein weiteres Abschlußorgan? mit eih'ör Öffnung 8 angeordnet, die einen kleineren Durchmesser hat als die Austrittsöffnung 3 der Löschkammer 1. Das Abschlußorgan 7 setzt sich oben in einem hohlen Bolzen 9 fort, in dem Ausströmkanäle 10 und ein Ventil 11 mit einer Feder 13 angeordnet sind.

Der Lichtbogenfuß.ppnktkontakt 6 des Schaltstiftes 4 ragt in die Öffnung 8 hinein. Das Abschlußorgan 7 ist nach der "Löschkammer 1 hin als Hohlkontakt 12 ausgebildet,' dessen Kontaktspitze in der Einschaltstellung des Schalters über den festen Hohlkontakt 2 ragt.

Auf dem metallenen Bolzen 9 sind Führungsflächen 14, 15 und 10 angeordnet, auf denen um Zapfen 17 schwenkbare Führungsglieder 18 mit Druckfedern 19 gleiten. Eine Feder 20 hält die Führungsglieder 18 in der gewünschten Stellung. Der Bolzen 9 erhält durchweinen metallenen Führungsstift 21, der mittels eines Bügels 22 an der Löschkammer 1 befestigt ist, eine zusätzliche Führung. Der Stromkreis ist mit dem beweglichen Kontakt 4 und mit dem Führungsstift 21 bzw. dem Metallbolzen 9 verbunden. " . ; " . . :

Zum Schutz gegen das aus der Löschkammer 1 austretende Löschmittel ist eine Schutzkappe 23 vorgesehen.

Der Schalter hat folgende Wirkungsweise: In der Einschaltstellung der Fig. 1 wird der Strom über den Schaltstift 4 und den festen Hohlkonktat 2 durch den Schalter geleitet. Dabei befindet sich das Abschlußorgan 7 innerhalb der Ausströmöffnung 3 und schließt sie ab oder versperrt sie. Die öffnung 8 ist durch das Ventil 11 abgeschlossen, ferner ragt in diese Öffnung 8 der Lichtbogenfußpunktkontakt 6 des Schaltstiftes 4.

Während die Führungsglieder 18 auf der Führungsfläche 15 aufliegen und sich in einem bestimmten Abstand von der Führungsfläche 14 befinden, stehen die Federn 19 in einer bestimmten Entfernung von der schrägen Führungsfläche 16 und üben in der Einschaltstellung keinen Druck auf den Bolzen 9 aus.

Beim Trennen des Hohlkontaktes 2 von dem Schaltstift 4 zum Unterbrechen eines durch einen kleinen Strom (Betriebsstrom usw.) erzeugten Lichtbogens gemäß F i g. 2 wird durch den in der Löschkammer 1 entstehenden Lichtbogen 24 eine verhältnismäßig kleine Drucksteigerung erzeugt. Durch diese Drucksteigerung werden einerseits das Ventil 11 angehoben und andererseits der Bolzen 9 etwas nach oben bewegt. Durch diese Bewegung werden die Führungsglieder 18 auf der Fläche 15 etwas verschoben bzw. die Auflage gleitet auf einen anderen Punkt. Ferner werden die Federn 19 zur Auflage auf die Fläche 16 gebracht und damit gespannt, wodurch ein Gegendruck zu der in der Löschkammer 1 herrschenden Drucksteigerung erzeugt wird.

Durch das Ansprechen des Ventils 11 strömt das in der Löschkammer 1 befindliche, durch Lichtbogen 24 unter Druck gebrachte Löschmittel durch die öffnung 8 des Abschlußorgans 7 aus. Die Elektroden stehen dabei in einer solchen Stellung, daß sich der Lichtbogen 24 in einer günstigen Löschmittelströmung befindet und leicht gelöscht wird.

Von besonderem Vorteil bei diesem Vorgang ist die erhöhte Lage des Hohlkontaktes 12 gegenüber dem festen Hohlkontakt 2, so daß der Lichtbogen gezwungen wird, in der öffnung 8 des Abschlußorgans 7 zu brennen.

Nach Unterbrechung des Lichtbogens 24 wird die öffnung 8 durch das unter Wirkung der Feder 13 stehende Ventil 11 geschlossen und der Bolzen 9 sowie das Abschlußorgan 7 werden in die Ausgangslage gebracht.

Beim Unterbrechen eines großen Stromes (Kurzschlußstrom) gemäß F i g. 3 wird in der Löschkammer 1 durch den hier entstehenden Lichtbogen 25 eine sehr große Drucksteigerung erzeugt, durch die folgender Vorgang in der einzelnen Aufeinanderfolge herbeigeführt wird:

Beim Bewegen des Schaltstiftes 4 von dem festen Hohlkontakt 2 wird der Lichtbogen an dem Lichtbogenfußpunktkontakt 6 des Schaltstiftes 4 und dem Hohlkontakt 12 des Abschlußorgans 7 gezogen. In der Löschkammer 1 wird eine große Drucksteigerung erzeugt, durch die das Ventil 11 und der Bolzen 9 angehoben werden. Durch diesen schnell ansteigenden großen Druck in der Löschkammer werden die Federn 19 bis auf den höchsten Wert gespannt. Infolge des von ihnen hervorgerufenen Gegendruckes werden der Druckanstieg und die Speicherung des Löschmittels in der Löschkammer noch unterstützt, da durch die kleine öffnung 8 des Abschlußorgans 7 nur wenig Löschmittel ausströmen kann.

Bei weiterem Druckanstieg in der Löschkammer wird der auf das Abschlußorgan 7 wirkende Druck so groß, daß es noch weiter bewegt wird. Infolge dieser Bewegung gleiten die Führungsglieder 18 von der Fläche 15 auf die Fläche 14, wobei wegen der dadurch bedingten Schwenkung um die Zapfen 17 die Federn 19 von der Fläche 16 abgehoben werden. Damit wird der auf den Bolzen 9 bzw. das Abschlußorgan? ausgeübte Druck weggenommen.

Das Abschlußorgan 7 wird nunmehr durch den in der Löschkammer 1 herrschenden Druck schlagartig nach oben getrieben und gibt damit die große Ausströmöffnung 3 frei. Bei dieser Bewegung des Abschlußorgans 7 wird der Lichtbogen durch den Hohlkontakt 12 mit nach oben gezogen und brennt in der Ausströmöffnung 3, durch die das in der Löschkammer befindliche Löschmittel ausströmt. Der dort brennende Lichtbogen steht unter günstigen Strömungsverhältnissen und wird leicht gelöscht.

Nach Unterbrechung des Lichtbogens wird das Ventil 11 durch die Feder 13 wieder in die Ausgangsstellung zurückgebracht, so daß die kleine Austrittsöffnung 8 wieder versperrt und die Löschkammer 1 nur durch die große öffnung 3 offen gehalten ist.

Durch diese Anordnung wird erreicht, daß die Lichtbogen der Ströme eines bestimmten Strombereiches, die nur einen verhältnismäßig kleinen Druck in der Löschkammer erzeugen, durch das aus der öffnung mit kleinem Durchmesser ausströmende Löschmittel gelöscht werden.

Dagegen werden die Lichtbogen der Ströme, durch die große bzw. die größten Drucksteigerungen in der Löschkammer erzeugt werden, mittels der Lösch-

mittelströmungen gelöscht, die durch die große Ausströmöffnung der Löschkammer ausströmen.

Die Lichtbogen von kleinen und großen Strömen brennen also stets in einer Ausströmöffnung, durch die die jeweils für den Löschvorgang erforderliche Menge des Löschmittels ausströmen kann.

Als Löschmittel kann Gas in jeder Form oder eine Flüssigkeit verwendet werden.

Man kann an Stelle der beschriebenen, mit mechanischen Mitteln wirkenden Anordnung eine solche wählen, die auf hydraulischem Wege dieselbe Wirkungsweise ergibt.

Beispielsweise kann man die zweite, kleine Ausströmöffnung mit einem Kolben verbinden, der in einen mit einer Flüssigkeit und Luft gefüllten Druckzylinder gleitet. Bei einem bestimmten Druckanstieg in der Löschkammer wird die unter Druck gebrachte Flüssigkeit umgeleitet und dadurch drucklos, so daß die zweite Ausströmöffnung die große Ausströmöffnung schlagartig freigibt.

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrischer Schalter mit Lichtbogenlöschung durch einen vom Lichtbogen in einer Löschkammer erzeugten Löschmittelstrom und Anordnung eines von der Schaltstiftbewegung unabhängigen, durch den Druck im Innern der Löschkammer betätigtes Abschlußorgans, das die Ausströmöffnung der Löschkammer erst bei einer bestimmten Drucksteigerung in der Löschkammer freigibt, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschlußorgan (7) mit einer zweiten, einen kleineren Durchmesser als die eigentliche Ausströmöffnung (3) der Löschkammer (1) aufweisenden Ausströmöffnung (8) versehen ist, deren Verschluß (11) auf kleinere Drücke innerhalb der Löschkammer (1) anspricht und von der Bewegung des Schaltstiftes unabhängig ist.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschlußorgan (7) zur Freigabe der ersten Ausströmöffnung (3) der Löschkammer (1) nur für die Anfangsbewegung eine Gegenkraft (19) zu überwinden hat, um nach einer bestimmten Druckerhöhung in der Löschkammer frei in seine Endstellung zu gelangen.

3. Schalter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Abschlußorgan (7) federnde Mittel (19) wirken, die durch seine Bewegung und mittels Führungsglieder (18) gespannt und entspannt werden.

4. Schalter nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschlußorgan (9) Führungsflächen (14,15,16) besitzt, auf denen Druckfedern (19) und Führungsglieder (18) gleiten bzw. gesteuert werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 527 320, 572 518,
404.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen