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Schalter mit Lichtbogenlöschung durch strömendes Druckgas Die Löschfähigkeit
von Druckgasschaltern ist nur bei einem bestimmten Kontakthub die günstigste. Bei
Abweichung von diesem günstigsten Hub nach oben oder nach unten nimmt sie ab. Die
Löschfähigkeit ist deshalb innerhalb 'eines bestimmten Bereiches des Hubes, d. h.
der sogenannten Löschzone, nicht überall die gleiche. Das Maximum wird nur an einer
bestimmten Stelle erreicht, die aber nicht im vornherein genau bestimmt werden kann,
weil sie von den Betriebsbedingungen, wie Spannung, Stromstärke, Druck des Löschgases
usw. nicht unabhängig ist.
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Es sind bereits Druckgasschalter bekannt, deren beweglicher Kontakt
nach anfänglich sehr rascher Bewegung in der günstigsten Löschzone entweder vorübergehend
stillgesetzt oder so lange verlangsamt wird, bis der Unterbrechungslichtbogen gelöscht
ist, worauf der Kontakt seine Bewegung in der Ausschaltrichtung fortsetzt.
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Die Stillsetzung oder Verlangsamung des beweglichen Kontaktes in der
günstigsten Löschzone erfordert bei diesen Druckgas-. schaltern verhältnismäßig
komplizierte Einrichtungen, ohne daß sie indessen eine Gewähr dafür bieten, daß
während des Ausschaltens ein Moment des günstigsten Löschhubes mit einem Strom-Nullmoment
zusammenfällt.
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Diese Nachteile werden bei dem Druckgasschalter nach der Erfindung
dadurch vermieden, daß beim Ausschaltvorgang der bewegliche Kontakt im zulässigen
Löschbereich mindestens einmal seine Bewegungsrichtung umkehrt, also in eine schwingende
Bewegung versetzt wird.
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Die durch diesen Bewegungsverlauf erzielte Wirkung ist besser als
diejenige, die mit Hilfe der bekannten Druckgasschalter erzielt wird, weil der unter
den jeweiligen Betriebsbedingungen günstigste Löschhub mehr als einmal durchlaufen
wird und deshalb mit größerer Sicherheit ein Moment günstigsten Hubes mit einem
Strom-Nullmoment zusammenfallen kann, so daß eine maximale Löschwirkung aus dem
Schalter herausgeholt wird.
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Ferner kann die auf dem Prinzip der Kraftumkehr beruhende Umkehr der
Bewegungsrichtung im Gegensatz zu den bekannten, eingangs geschilderten Arbeitsweisen
mit außerordentlich einfachen und zuverlässigen Mitteln erzielt werden.
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Da sich die Bewegungsvorgänge des Druckgasschalters sehr rasch abspielen,
treten entsprechend große Massenkräfte und -energie auf. Zur Vermeidung gefährlicher
Schläge müssen die Bewegungen der Massen elastisch verzögert werden. Dies kann z.
B. mittels eines Luftkissens geschehen, wobei natürlicherweise die Massen in schwingende
Bewegung versetzt werden. Dem Druckgasschalter wesensfremde-Mittel, wie z. B. Flüssigkeitsdämpfer,
sind hierbei nicht erforderlich. Die schwingende Bewegung kann z. B. aber auch dadurch
verursacht werden, daß die
Massenenergie der bewegten Schalterteile
wenigstens teilweise an eine andere Schwingmasse abgegeben wird. Der Stoß muß aber
auch dann ein elastischer sein, um unzulässige Schläge zu vermeiden.
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Die Fig. i der Zeichnung zeigt in Kurvenform ein Beispiel des Bewegungsverlaufs
des beweglichen Kontaktes eines Druckgasschalters nach der Erfindung. Die Zeit ist
als Abszisse, der Hub als Ordinate aufgetragen. Mit i ist die Einschaltstellung,
mit 3 die Ausschaltstellung und mit z der zulässige Löschbereich bezeichnet, in
welchem die schwingende Bewegung ausgelöst wird, die wie dargestellt verläuft.
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Die schwingende Bewegung des Kontaktorgans kann mit verschiedenen
Mitteln erzeugt werden. Die Fig. 2 und 3 zeigen zwei Ausführungsbeispiele, gemäß
welchen die schwingende Bewegung auf pneumatischem Wege erzielt wird. In beiden
Figuren bezeichnet 5 eine Kontaktbetätigungsstange, q. deren Führung und 6 einen
Kolben, welcher auch zum Einschalten des Schalters mittels des Druckeinlasses
13 dienen kann. Mit 7 ist der Druckgaszylinder, mit 8 ein Ausschaltventil,
das während der Ausschaltung offen steht, mit 9 ein Anschlag und mit 12, eine schwache
Feder bezeichnet, die eine Scheibe i i stets gegen den Anschlag g drückt, was während
des Einschaltens durch das Spiel io erleichtert wird. Die Ausschaltkraft kann beispielsweise
durch Gasdruck auf den Kolben 6 erzeugt werden. Eine diesbezügliche Vorrichtung
ist auf der Zeichnung nicht dargestellt.
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Nach der Vorrichtung gemäß Fig. 2 erfolgt die Veränderung der Bewegungsrichtung
durch Aufprall des beweglichen Kontaktes auf ein Luftpolster, das die Energie der
bewegten Massen aufspeichert und sie teilweise an sie zurückgibt. Die Vorrichtung
erzeugt insbesondere dann eine kräftige schwingende Bewegung des Kontaktes, wenn
der Zylinder 7 vor dem Ausschalten unter Druck steht. Beim Öffnen des Ventils 8
entleert sich der obere Teil des Zylinders, während der untere Teil desselben durch
die als Ventil wirkende Platte i i abgeschlossen bleibt und die infolgedessen nach
dem Aufschlagen des Kolbens 6 mit dein vollen Druck die Bewegung des Kontaktorgans
verzögert und umkehrt. Nach dem Abwerfen erfolgt ein zweiter Aufprall, worauf sich
der gleiche Vorgang wiederholt. Unterschreitet später der obere Rand des Kolbens
6 den Anschlagrand 9, so entleert sich auch der untere Teil des Zylindes 7, und
die Abwärtsbewegung des beweglichen Kontaktes zur Ausschaltstellung kann ungehemmt
vor sich gehen.
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Die Bewegung des Kontaktes aus der Löschstellung in die Ausschaltstellung
kann auch durch eine besondere Steuerung eingeleitet werden, durch welche z. B.
der Druck im Zylinder reduziert werden kann.
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Bei der Vorrichtung gemäß Fig.3 wird ein Teil der Bewegungsenergie
auf eine beweglich im unteren Teil des Zylinders 7 gelagerte Masse 1q. übertragen,
welcher beim elastischen Aufprall eine entsprechende Geschwindigkeit erteilt wird:
Der elastische Aufprall kann durch ein kleines Gaskissen oder z. B. durch eine Feder
erreicht werden. Die Vorrichtung gemäß Fig.3 zeitigt auch dann eine kräftige Wirkung,
wenn der Zylinder 7 vor dem Ausschalten Atmosphärendruck hat. Die Energie der bewegten
Schwingmasse kann am Ende ihres Hubes durch beliebige feste oder pneumatische Puffer
aufgenommen werden, da dort nicht mehr ein bestimmter Bewegungsverlauf eingehalten
werden muß.
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In vielen Fällen, besonders bei passenden Verhältnissen von Löschhub
zu Endhub, kann aber auch eine zweckentsprechende zurückschwingende Bewegung mittels
eines einfachen Zylinders ohne irgendwelchen Einbau erreicht werden, z. B. mit Hilfe
des bei pneumatischer Betätigung des Schalters schon vorhandenen Einschaltzylinders,
wobei durch geeignete Bemessung der für den Gasaustritt 8 aus dem Zylinder oder
der für den Gaseintritt oberhalb des Kolbens bestimmten Kanäle, dein aus Gaspolster
und bewegter Masse bestehenden schwingfähigen System die gewünschte Schwingung erteilt
werden kann. Die Ausström- oder Durchströmungsöffnungen können zur Erleichterung
der Einstellung regelbar sein. Durch diese sehr einfach gestaltbare Anordnung werden
mit Leichtigkeit ausgeprägte Schwingbewegungen erhalten. Die Einregelung der Öffnungen
für den Gasaustritt oder -eintritt hat hauptsächlich den Zweck, ein allzu starkes
Schwingen zu vermeiden. Im Gegensatz hierzu ist es außerordentlich schwierig, mit
so einfachen Anordnungen eine einigermaßen brauchbare, nicht zurückschwingende Bewegung
zu erzielen.