DE592076C - Fluessigkeitsschalter - Google Patents

Description

Es ist bekannt, in Flüssigkeitsschaltern Isolierflüssigkeiten, wie Öl, Tetrachlorkohlenstoff usw., oder elektrisch leitende Flüssigkeiten, wie z. B. Wasser, zu verwenden. Isolierflüssigkeiten

■ 5 haben den Vorteil, daß sie den Flüssigkeitsschalter für hohe Spannungen brauchbar machen. Sie haben aber den Nachteil, daß sie beim Zersetzen durch den Abschaltlichtbogen brennbare Gase, wie es bei Öl der Fall ist, oder schädliche Stoffe entwickeln (z. B. Chlor bei Tetrachlorkohlenstoff oder chlorierten Kohlenwasserstoffen), die beim Austritt aus dem Schalter, in der Schaltanlage schädlich wirken können. Elektrisch leitende oder halbleitende Schaltflüssigkeiten, z. B. Wasser, zeichnen sich gegenüber Isolierflüssigkeiten durch ihre Unbrennbarkeit und das Nichtvorhandensein schädlicher Zersetzungsprodukte aus. Ihr elektrisches Leitvermögen schließt -aber ihre Verwendung bei Flüssigkeitsschaltern für hohe Spannungen aus.

Die Erfindung betrifft nun eine Flüssigkeitsfüllung für einen Flüssigkeitsschalter mit einem beim Ausschalten nach oben gezogenen, beweglichen, als Schaltstift ausgebildeten Schaltstück, die in jeder Hinsicht einwandfrei ist. Erfindungsgemäß besteht die Flüssigkeitsfüllung aus zwei Flüssigkeiten, nämlich einer Isolierflüssigkeit, die sich hinsichtlich.

der Löschung des Lichtbogens möglichst günstig verhält und in der das feste Schaltstück angeordnet ist, und einer der Isolierflüssigkeit überlagerten solchen spezifisch leichteren Flüssigkeit, die so hoch über der Isolier, _t.. flüssigkeit angeordnet wird, daß sie die beim Abschalten entstehenden Zersetzungsprodukte der Isolierflüssigkeit kühlt und absorbiert. Ob die überlagerte Flüssigkeit elektrisch leitend oder nichtleitend ist, ist bedeutungslos. Für ,. .-. ihre Wahl ist lediglich die Eigenschaft der Kühlung und Absorption maßgebend.

Es ist zwar bekannt, der Isolierflüssigkeit eines Schalters eine spezifisch leichtere Flüssigkeit zu überlagern. So hat man z. B. auf ·,, Tetrachlorkohlenstoff eine Schicht Glycerin aufgebracht. Die überlagerte Flüssigkeit hat aber in diesem Fall den Zweck, ein Verdunsten der Isolierflüssigkeit zu verhindern und wird deshalb nur in einer dünnen Schicht auf der Isolierflüssigkeit angeordnet. Da hierbei die Zersetzungsprodukte der Isolierflüssigkeit beim Hindurchtritt durch die überlagerte Flüssigkeit mit dieser nicht genügend in Berührung kommen, werden sie ., nicht unschädlich gemacht.

Bei dem Flüssigkeitsschalter nach der Erfindung ist die Isolierflüssigkeit die eigentliche Schaltflüssigkeit, in der der Abs.chaltlichtbogen gezogen wird. Um in allen; Fällen :>■ die Isolierfähigkeit dieser Flüssigkeit auszunutzen, die eine Rückzündimg durch die nach dem Erlöschen des Lichtbogens an den Schalt-

*) Von. dem l'alentsucher ist als der Erfinder angegeben worden: '■ ■

Dr.-Ing. Fritz Kesselring in Berlin-Hermsdorf.

stücken wiederkehrende volle Spannung" verhindert, wird .erfindungsgemäß die Isolierflüssigkeit über dem festen Schaltstück so hoch ,angeordnet, daß auch bei der größt-

5, möglichen Lichtbogenlänge das bewegliche Schaltstück erst dann aus ihr heraus und in die überlagerte Flüssigkeit hineingezogen wird, wenn der Lichtbogen erloschen ist. Es wird dann durch die Isolierflüssigkeit auch

ίο bei größter Lichtbogenlänge der zur Vermeidung einer Rückzündung erforderliche isolierende Abschluß zwischen den Schaltstücken hergestellt.

Mit Rücksicht darauf, daß die für den Flüssigkeitsschalter nach der Erfindung in Frage kommenden Isolierflüssigkeiten, wie z. B. Schweröle mit größerem spezifischen Gewicht als Wasser, Trikresylphosphat, Pentachloräthan, Chlophen, chlorierte und fluorierte Kohlenwasserstoffe, Tetrachlorkohlenstoff, Tetraehlorür u. a., teuer sind, ist es wichtig, die Menge der benötigten Isolierflüssigkeit klein zu halten. Da, wie aus dem Vorhergesagten hervorgeht, die Menge der Isolierflüssigkeit im wesentlichen durch die Lichtbogenlänge bestimmt ist, werden nach . der Erfindung zum Verkleinern der Lichtbogenlänge und damit zur Verringerung der Isolierflüssigkeit an sich bekannte Mittel angewendet. Derartige Mittel sind z. B. ein magnetisches Blasfeld, eine Schaltkammer, die als. Löschkammer, Ölblaskammer oder Expansionskammer ausgebildet sein kann, eine Entionisierungseinrichtung, bestehend aus einem Paket dicht aufeinanderliegender Platten, in dem der Lichtbogen gezogen wird, usw. Bei Verwendung einer Schaltkammer, in der der Lichtbogen vor dem Austritt des 'Schaltstiftes aus der Kammer erlischt, z. B.

einer elastischen Expansionskammer, wird nach der Erfindung die Kammer so in der Isolierflüssigkeit angeordnet^ daß nach dem Erlöschen des Lichtbogens sich die Spitze des Schaltstiftes noch in Isolierflüssigkeit befindet. Dadurch, daß durch die an sich bekannten Mittel zum Verkleinern der Lichtbogenlänge beim Flüssigkeitsschalter nach der Erfindung" die Menge der Isolierflüssig-. . keit klein gehalten wird, ergibt sich auch für die Konstruktion des Schalters der Vorteil einer geringeren Baulänge.

Die der Isolierflüssigkeit überlagerte Flüssigkeit dient zum Kühlen bzw. Absorbieren der aus der Isolierflüssigkeit entwickelten brennbaren oder schädlichen Gase. Die überlagerte Flüssigkeit hat also die Aufgabe, schützend zu wirken. Um diese Aufgabe zu erfüllen, wird der Stand der Schutzflüssigkeit über der Isolierflüssigkeit so hoch gewählt, daß die Gase der Isolierflüssigkeit ausreichend mit der überlagerten Flüssigkeit in Berührung kommen. Da Wasser, das insbesondere bei den vorhergenannten Isolierflüssigkeiten überlagert wird, eine nichtbrennbare Flüssigkeit ist, ist es zum Kühlen der brennbaren Gase von Öl besonders gut geeignet. Wasser hat auch die Eigenschaft, das aus Isolierflüssigkeiten, wie chlorierten Kohlenwasserstoffen oder Tetrachlorkohlenstoff, beim Abschalten frei werdende Chlor aufzunehmen, so daß es sich auch in dieser Hinsicht als Schutzflüssigkeit gut eignet. Das Absorptionsvermögen der über.' -igerten Schutzflüssigkeit kann erfindungsgemäii durch besondere Absorptionsmittel gesteigert werden. ■ So können Absorptionsstoffe in der Schutzflüssigkeit gelöst oder in Form fester Körper in ihr angeordnet werden. Ist z. B. die Isolierflüssigkeit Tetrachlorkohlenstoff und die überlagerte Schutzflüssigkeit Wasser, so kann das Wasser etwa durch Lösen von Soda zu einer Lauge gemacht werden, die das aus dem Tetrachlorkohlenstoff !entwickelte Chlor chemisch neutralisiert. Es können aber auch Platten und Ringe aus Metall, z. B. Zink, in das Wasser hineingehängt werden. Das beim Abschalten aus dem Tetrachlorkohlenstoff frei werdende Chlor verbindet sich dann mit dem Zink zu Zinkchlorit. Ferner ist es auch möglich, den Teil der Schaltergefäßwandung, der von der über der Flüssigkeit befindlichen Schutzflüssigkeit benetzt wird, mit Absorptionsstoffen zu überziehen.

Da in dem Flüssigkeitsschalter nach der Erfindung die Isolierflüssigkeit als Schaltflüssigkeit benutzt wird, in der der Abschaltlichtbogen gezogen wird, ist die elektrische Leitfähigkeit der überlagerten Schutzflüssigkeit, die diese z. B. bei Verwendung von Wasser hat, auch für das Löschen des Lichtbogens bei hohen Spannungen nicht störend. Es ergibt sich also auch dann, wenn eine isolierende Flüssigkeit und eine elektrisch leitende Flüssigkeit, von denen jede für sich als Schaltflüssigkeit bekannt ist, erfindungsgemäß in einem Flüssigkeitsschalter mit beim Ausschalten nach oben gezogenem beweglichem Schaltstück verwendet werden, insgesamt eine Flüssigkeitsfüllung, die in jeder Beziehung einwandfrei ist und die Verwendung des Schalters, insbesondere für hohe Spannungen, möglich macht.

Zu der Erfindung gehört es noch, eine leitende Verbindung zwischen dem beweglichen und dem festen Schaltstück bei Herstellung des Schaltergefäßes aus Metall oder einem saugfähigen Isolierstoff (Hartpapier, Hartgewebe o. dgl.) dadurch auszuschließen, daß das Schaltergefäß in der Höhe der Schutzflüssigkeit mit einer Auskleidung aus einem nicht saugfähigen Isolierstoff (Glas, Porzellan o. dgl.) versehen wird, die sich bis

unter die Isolierflüssigkeit erstreckt. Ferner wird nach der Erfindung zum Ausnutzen der Isolierfestigkeit der Flüssigkeitsfüllung auch beim Einschalten in der Weise, daß zwischen den Schaltstücken bis zu ihrer Berührung durch die Isolierflüssigkeit ein Stromübergang vermieden wird, die Einschaltbewegung nach dem Ausschalten so lange gesperrt, bis die Entmischung der Flüssigkeiten stattgefunden

ίο hat. Die Sperrung kann etwa durch eine Verklinkung erfolgen, die nach Ablauf eines beim Ausschalten in· Tätigkeit gesetzten Uhrwerkes den Schaltstift zum· Einschalten wieder freigibt. Die Zeit, nach der die Freigabe des Schaltstiftes erfolgt, richtet sich nach der Geschwindigkeit, mit der die Entmischung der Flüssigkeiten vor sich geht. Die Geschwindigkeit ist z. B. bei Verwendung von Tetrachlorkohlenstoff und Wasser zum Füllen des Schalters wegen des beträchtlichen Unterschiedes im spezifischen Gewicht beider Flüssigkeiten groß.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt.

Auf einem Stützisolator 10 ist der metallene Boden 11 des Schaltergefäßes angeordnet, der mit dem zylindrischen Teil 12 einer Expansionskammer aus einem Stück besteht. In der durch den Isolierdeckel 13 abgeschlossenen Expansionskammer ist das feste Schaltstück 14 des Schalters angeordnet. Das Schaltergefäß wird durch einen aus Hartpapier bestehenden Zylinder 15 gebildet, der unten durch den Boden 11 abgeschlossen ist.

Der auf dem Schaltergefäß aufgesetzte Deckel 16 ist als Schleudereinrichtung für das beim Ausschalten entstehende Gasflüssigkeitsgemisch in der Weise ausgebildet, daß sich in ihm mit stetigem Übergang das Schaltergefäß in einen mit Gasabzugsrohren 17 versehenen.Ringraum 18 fortsetzt. Der Ringraum ist mit dem oberen Teil des Schaltergefäßes durch Rohre ig verbunden. 20 ist das als Schaltstift ausgebildete bewegliche Schaltstück des Schalters.

Für den beim Ausschalten nach oben gezogenen Schaltstift sind im Deckel der Expansionskammer und im Deckel des Schaltergefäßes Durchtrittsöffnungen 21 und 22 vorgesehen. Das Schaltergefäß ist mit einer Isolierflüssigkeit 23, z. B. Tetrachlorkohlenstoff, und mit einer dieser überlagerten Flüssigkeit 24, z. B. Wasser, gefüllt. Die Isolierflüssigkeit 23 steht so hoch im Schaltergefäß, daß sich die Spitze des Schaltstiftes 20 beim Ausschalten noch in ihr befindet, wenn der Schaltstift die Öffnung 21 im Deckel 13 der Expansionskammer freigegeben hat und durch die beim Öffnen der Expansionskamm«!- plötzlich eintretende starke Druckentlastung in der Kammer der Lichtbogen erloschen ist. Die Stellung, die der Schaltstift in .diesem Augenblick hat, ist in der Figur dargestellt. Über der Isolierflüssigkeit 23 steht die überlagerte Flüssigkeit 2 4 so hoch, daß die beim Öffnen der Expansionskammer in sie hineinströmenden Dämpfe der Isolierflüssigkeit ausreichend gekühlt und schädliche Bestandteile der Dämpfe absorbiert werden. . Das aus den Dämpfen und der Flüssigkeit 24 gebildete Gemisch wird durch die von der Lichtbogenarbeit herrührenden Energie in den Ringraum, 18 des Deckels 16 hineingetrieben und geschleudert, wobei die abgekühlten und von ihren schädlichen Bestandteilen befreiten Dämpfe durch die Abzugsrohre 17 ins Freie austreten, während die sich auf dem Boden des Ringraumes 18 sammelnde Flüssigkeit durch die Rohre 19 dem Schaltergefäß wieder zufließt. Bei dem Ausströmen der Dämpfe aus der Expansionskammer ist auch ein Teil der über der Expansionskammer stehenden Isolierflüssigkeit 23 mit in die überlagerte Flüssigkeit 24 hineingerissen worden und hat sich mit dieser gemischt. Dieser Teil der Isolierflüssigkeit, der auch mitgeschleudert wird, scheidet sich infolge des größeren spezifischen Gewichtes der Isolierflüssigkeit rasch aus der überlagerten Flüssigkeit 24 aus. Beim Ausschalten kann der Schaltstift 20 aus dem Deckel 16 des Schaltergefäßes herausgezogen und in die strichpunktierte Stellung gebracht werden, um eine sichtbare Lufttrennstrecke herzustellen. Unbedingt nötig wie bei einem Flüssigkeitsschalter mit leitender Schaltflüssigkeit ist das aber nicht, da die Isolierflüssigkeit 23 den Schaltstift 20 gegen das feste Schaltstück 14 isoliert, wenn der Schaltstift bei ausgeschaltetem Schalter in der überlagerten Flüssigkeit 24 bleibt.

Um zu verhindern, daß der aus Hartpapier bestehende Teil 15 des Schaltergefäßes sich bei Verwendung einer leitenden Flüssigkeit 24 vollsaugt und dann eine leitende Verbindung zwischen dem metallenen Deckel 16 und dem metallenen Boden 11 des Schaltergefäßes herstellt, die die Wirkungsweise des Schalters, insbesondere bei hohen Spannungen, wesentlich beeinträchtigen würde, ist das Rohr 15 mit einem Einsatz 2 5 aus einem nicht saugfähigen Isolierstoff, z.B. Porzellan, versehen, der bis unter die Isolierflüssigkeit 23 reicht.

Auf der Flüssigkeit 24 kann eine dünne Schicht 26 'einer Flüssigkeit, z. B. Öl, angeordnet werden, die gegen Verdunsten schützt. Ferner können beim Austritt der Gase oder Dämpfe aus dem Schalter ins Freie Stoffe in ihren Abzugsweg gebracht werden, die einen etwa noch vorhandenen Rest schädlicher Bestandteile absorbieren. Bei Verwendung eines absorbierenden Metalls, z. B. Zink bei Chlor, können, wie in der Zeichnung bei einem Gasabzugsrohr angedeutet ist, Metallspäne, auf

Sieben gelagert werden, die in einem auf das Gasabzugsrohr aufgesetzten Zylinder 27 übereinander angeordnet sind.

Claims (10)

Patentansprüche: ■- ·:

1. Flüssigkeitsschalter mit beim.Ausschalten nach oben gezogenem, als Schalt -

·. ...stift ausgebildetem beweglichem Schaltstück und Anordnung des festen Schalt Stückes in einer Isolierflüssigkeit, dadurch ■ ;■■■: gekennzeichnet, daß der Isolierflüssigkeit eine solche spezifisch leichtere Flüssigkeit so hoch überlagert ist, daß sie die beim 'Abschalten entstehenden Zersetzungsprodukte der Isolierflüssigkeit kühlt und absorbiert. :

2. Flüssigkeitsschalter nach,Anspruch.i, . dadurch gekennzeichnet, daß der Stand der Isolierflüssigkeit über dem festen Schaltstück mindestens der größtmöglichen Lichtbogenlänge entspricht.

.3. Flüssigkeitsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an sich.: be-^N kannte Mittel in der Isolierflüssigkeit zum Verkleinern der Lichtbogenlänge angeordnet .sind. ,' . ■

4. .Flüssigkeitsschalter ,nach .Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei .Verwendung.:, einer Schaltkamnier, in der der Lichtbogen vor dem Austritt des Schaltstiftes aus der Kammer. erlischt, die . Schaltkammer im wesentlichen in der Isolierflüssigkeit angeordnet ist.' ,

5. Flüssigkeitsschalter .nach Anspruch t,

dadurch gekennzeichnet,· daß bei_:,Verwendung von Schwerölen> chlorierten /oder fiuorierten Kohlenwasserstoffen, Tetrachlorkohlenstoff o. dgl._: als . Isolierflüssigkeit die über der Isolierflüssigkeit befindliche Flüssigkeit Wasser ist...

6. Flüssigkeitsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Absorptionsvermögen der über der Isolierflüssigkeit befindlichen Flüssigkeit durch besondere Absorptionsmittel vergrößert ist.

7. Flüssigkeitsschalter nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß als absorbierende Stoffe feste. Körper in der über der Isolierflüssigkeit befindlichen Flüssigkeit angeordnet sind. ■

8. Flüssigkeitsschalter nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil der Gefäßwandung, der von der über der . Isolierflüssigkeit befindlichen Flüssig-

, keit benetzt wird, mit absorbierenden Stoffen überzogen ist.

9. Flüssigkeitsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus Metall oder einem saugfähigen Isolierstoff (Hartpapier o. dgl.) bestehende Schaltergefäß mit einem nicht saugfähig en Isolierstoff (Glas, Porzellan .0. dgl.) ausge-

,;,kleidet ist.. _; .. ...

10. Flüssigkeitsschalter nach Anspruch:,

.' dadurch gekennzeichnet/ daß nach dem Ausschalten die . Einschaltbewegung so lange, gesperrt ist, bis die Entmischung der Flüssigkeiten stattgefunden hat.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen