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Schalter mit Lichtboge-nlöschung durch strömende, gasförmige Druckmittel
Die Erfindung bezieht sich auf Schalter mit Lichtbogenlösc ungdurch strömende, gasförmige
Druckmittel, die m einer die Schalterelektroden umgebenden Hülle geführt sind. Als
Löschmittel kommen sowohl Gase als auch Dämpfe in Betracht, die entweder der Unterbrechungsstelle
unter Druck werden oder ,auch durch den Lichtbogen selbst erzeugt werden können.
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Bei derartigen Schaltern hat die Hülle den doppelten Zweck, :die lichtbogenlöschende
Wirkung des Druckmittels auf die Schaltstelle zu konzentrieren. und das Druckmittel
von der Umgebung des Schalters fernzu;-halten. Nach dem Durchströmen der Schaltstelle
wird das im wesentlichen :entspannte Löschmittel gewöhnlich in eine Kühl- oder Schalldämpfuugsvorrichtwng
geleitet.
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Es-ist bekannt, bei Druckgasschaltern die Gasführungshülle im Ausschaltzustand
zu öffnen, um die Bildung von Kriechwegen zu verhindern und einte sichtbare Trennstelle
zu schaffen. Zu diesem Zweck werden Teile der Hülle mit dem bewegten Kontakt gemeinsam
auseinander bewegt. Da jedoch :das öffnen der Hülle erst nach erfolgter Lichtbogenlö.schung
erfolgen darf, so ergibt sich hierbei der Nachteil, da.ß der gesamte Kontakthub
etwa ,das Doppelte des an sich erforderlichen Schaltweges beträgt, so d:aß die Abmessungen
des Schalters in unerwünschter Weisse vergrößert werden. Ferner wird die Abdichtung
der Hüllenteile schwierig und umständlich, da die Trennstellen :der Hülle an demjenigen
Teil liegen, wo das Löschmittel noch unter hohem Druck steht. Eine gute Abdichtung
ist daher nur zu erreichen, wenn man starke Reibungsverluste an den übterschleifungs:stellen
der Hüllenteile in Kauf nimmt.
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Die Erfindung vermeidet diese Nachteile der bekannten. Anordnungen
bei einem Schalter mit Lichtbogenlöschung durch strömende, gasförmige Druckmittel,
die in einer die Schalterelektroden enthaltenden Hülle geführt sind und bei :der
Lichtbo.genlöschung in dieser Hülle entspannt werden, wobei die Hülle nach der LichtbogenlÖschung
durch Längsverschiebung eines beweglichen Hüllenteiles unterbrochen wird und damit
eine freie Lufttrennstrecke entsteht, dadurch, daß :erfindu,ngsgemäß die Unterbrechungsstelle
der Gasführungshülle an einer solchen Stelle angeordnet ist, wo das durchströmende
Druckgas bereits entspannt ist. Bei. dieser Anordnung ist eine zuverlässige Abdichtung
der Unterbrechungsstelle der Führungshülle nicht erforderlich. Es entstehen keine
Reibungsu.nd Gasverluste, und der Hub des Schalts:tükkes kann verhältnismäßig klein
gehalten werden, da der im Hochdruckgebiet liegende
Teil der Führungshülle
als vollwertige Isolationsstrecke erhalten bleibt und die Unterbrechung der Hülle
an einem Teil erfolgt, der ohnehin nicht wesentlich zur Isolation beiträgt; denn
das entspannte. Löschmittel besitzt keine hohe Durchschlagsfestigkeit und führt
Lichtbogenprod.ukte mit sich, die durch Ablagerung auf den Hüllenwandungen die Oberflächenisolation
in diesem Gebiet verschlechtern.
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Zweckmäßig wird die Unterbrechungsstelle der Hülle in bezug auf die
Elektroden derart angeordnet werden, d;aß bei geöffneter Hülle eine Elektrode oder
beide Elektroden sichtbar sind. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß der Zustand
der Elektroden insbesondere beim ausgeschalteten Schalter stets. kontrolliert werden
kann, ohne daß der Schalter außer Betrieb gesetzt zu! werden braucht. Auch kann
man die Anordnung so treffen, d:aß auch beim eingeschalteten Schalter die Schalterelektroden
sichtbar sind.
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Die Bewegung des Hüllenteils muß so erfolgen, daß im Ausschaltzustand
die Hülle unterbrochen ist, unmittelbar vor dem Ausschaltvorgang jedoch geschlossen
ist. Diese Bewegung kann mit der Schaltbewegung gekuppelt werden. Sie kann durch
besonderes Antriebsgestänge oder auch- durch den Antrieb des Schaltstückes vorgenommen
werden. Besonders einfach wird der Antrieb, wenn die Hülle beim Einschalten geschlossen
wird, z. B. indem das Schaltstück sie mitnimmt, und sofort nach dem Ausschalten
geöffnet wird. Eine einfache Anordnung ergibt sich dabei, wenn beim Einschalten
eine Feder gespannt wird, die beim Ausschalten mit ausreichender Verzögerung den
Hüllenteil bewegt. An Stelle der Feder kann auch die Schwerkraft treten. Die Verzögerung
der Öffnung der Hülle muß so groß sein, daß die Schaltgase die Hülle vor dem öffnen
verlassen können. Die erforderliche Verzögerung kann durch hinreichend große Maße
des bewegten Hüllenteiles oder auch durch Verriegelungen u. dgl. erzielt werden.
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Bei Schaltern, bei denen das Löschgas der Unterbrechungsstelle unter
Druck zuggeführt wird, ergeben sich in Vervollkommnung der Erfindung besonders günstige
Anordnungen, wenn die Schließbewegung der Hülle durch den Druck des Löschgases unmittelbar
vor dem Ausschaltvorgang der Kontakte erfolgt. Die Zuführung des Druckgases zur
L öscbstelle findet unmittelbar vor Beginn der Ausschaltbewegung statt; der Hällenteil,
der auch im Einschaltzustand die Unterbrechungsstelle der Hülle frei läßt, wird
kolbenartig in die Betriebsstellung gebracht und so lange in dieser Stellung festgehalten,
bis nach dem Ausschalten der Gasdruck unter einen bestimmten Wert ;gesunken ist.
Die Rückstellung erfolgt durch Federn oder Schwerkraft.
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Der bewegte Hüllenteil wird vorteilhafterweise ganz oder so weit aus
Isolierstoff h ergestellt, daß durch ihn keine Herabsetzung der überschlagsspannung
der Schaltstelle, solange die Hülle geschlossen ist, bewirkt werden kann. Zur Erhöhung
der mechanischen Festigkeit barm er Metalleinlagen erhalten, die zur Vergleichmäßiageung
des elektrischen Feldes an den Unterbrechungsstellen beitragen können.
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Da der bewegte Hüllenteil mit heißen Schaltgasen in Berührung kommt,
muß er ,aus Stoffen bestehen, die einer kurzzeitigen thermischen Beanspruchung,
unter Umständen sogar durch den Lichtbogen selbst, gewachsen sein müssen. Ferner
darf er durch die Hitze nicht ,an den Oberflächen leitend werden. Diese Forderungen
werden, durch mehrere Stoffe erfüllt, insbesondere solche, die unter dem Einfluß
der Lichtbogenwärme Gase und Dämpfe abgeben. Es sind dies insbesondere Hartgummi,
Fiber sowie Gewebe und Hartpapier mit Aminoplasten als Bindemittel. Als Trägerstoffe
kommen neben organischen Stoffen, wie Baumwolle, Wolle, Seide, Kunstseide, Papier
usw., auch Asbest- sowie Glasgewebe in Betracht.
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Bei Druckgasschaltern, bei denen das Löschgas durch Düsen hindurchtritt
und dabei den darin brennenden Lichtbogen bebläst, kann der bewegte Hüllenteil in
bekannter Weise selbst als, Löschdüse ausgebildet werden. Hierdurch kann erreicht
werden, daß sich der eine Kontakt oder auch beide Kontakte während des ganzen Löschvorganges
in dem zur Löschung günstigsten Abstand von der Düse befinden und sowohl im Ausschalt-
als auch im Einschaltzustand frei sichtbar sind.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Hierin bezeichnet i den festen, 2 den beweglichen Kontakt, 3 den Antriebshebel,
¢ die Druckgaszuführung, 5 den mit der Druckgaszuleitung verbundenen feststehenden
Teil der Hülle, 6 den von der Druckgaszuleitung getrennten Teil der Hülle, 7 den
bewegten Hüllenteil, 8 die Rückstellfeder, 9 und io Kühler,- ii die Führung des
bewegten Kontaktes, 12 den Schleifkontakt, 13 die Antriebswelle, 14 die Grundplatte,
i 5 den Stützisolator, 16 und 17 die Stromanschlüsse.
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Im einzelnen zeigt Abb. i einen Druckgasschalter mit Isolierdüse 18,
bei dem die Blasrichtung des Löschgases der Schaltbewegung entgegengerichtet ist.
Der feste Kontakt i ist mit dem den Kühler 9 enthaltenden Hüllenteil 6 verbunden.
Beim Ausschalten
strömt zunächst Druckgas durch die Druckgaszuführung
q. in den feststehenden Hüllentei15, in welchem der bewegte Hüllentei.17 kolbenartig
gleitet und durch den Gasdruck nach oben be3vegt wird. In dieser Stellung legt sich
der obere Rand der Hülle 7 gegen den unteren Rand der Hülle 6 an, wie auf der Zeichnung
dargestellt ist. Dann erfolgt die Kontakttrenn:un;g zwischen dein Kontakten i .und
2. Die Löschblasung setzt erst ein, nachdem die Spitze des Kontaktes 2 durch die
Düse 18 nach unten in den mit Druckgas gefüllten Raum getreten ist. Die Löschdüse
18 ist in dem bewegten Hüllenteil 7 angeordnet. Die Rückstellbewegung des
Teiles 7 ierfolgt nach dem Absinken des Druckes durch die verhältnismäßig schwache
Feder B. Es genügt unter Umständen, wenn unnötige R;eihung vermieden wird, das Eigengewicht
des Hüllenteils 7, um die Hülle im Ausschaltzustand zut unterbrechen. Beide Kontakte
sind sowohl im Ein- wie im Aus,schaltz:uistand sichtbar und zugänglich. Die Ausschaltstellung
ist in Abb. i- dargestellt.
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Die Abb. 2 und 3 zeigen .einen Löschkammerdüsensdhalter, bei welchem
die Dzu,ckgasströ.mung und die Ausschaltbewegung ingleicher Richtung erfolgen. Die
Kontaktstelle 1, 2 ist als Druckkontakt ausgebildet, wodurch eine besonders günstige
Ausbildung der Löschstelle erreicht wird. Der bewegte Hüllenteil 7, der gleichzeitig
die Löschdüse 18 bildet und in Abb. 2 in der Ruhestellung gezeigt ist, verschließt
zunächst die Druckgaszufuhr. Zu seiner Bewegung dient die Umleitung i9. Wenn der
Hüllenteil durch den Gasdruck nach oben bis zum Anschlag 2o bewegt wird, so überdeckt
er die vorher frei liegende Kontaktstelle und gelangt bis zu einer Endstellung,
bei der der feste Kontaktstift i von der Düse 18 in dem für die Löschung günstigsten
Abstand stehst. Nach dem Absinken des Dzuckes fällt der Hüllenttil7 wieder in die
Ausgangslage zurück.
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Die Anschlagstelle 20 muß eine gewisse Abdichtung der Gashülle ergeben.
Andererseits soll sie den Stoß der Hülle 7 aufnehmen. Es ist daher zweckmäßig, diese
Stelle mit einem elastischen Belag, z. B. aus Gummi, zu versehen. Es ist ,auch möglich,
die Aufgaben der Abdichtung und der Pufferung zu trennen, z. B. in der Weise, daß
die Abdichtung durch ein kolbenartiges Eintreten in die passende Hülle erfolgt und
die Puferung durch die Feder 8 (Abb. i) bewirkt wird.
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Die Schaltgase treten durch die Hülle 7 in den den Kühler enthaltenden
Tei16 ein. Der Gasstrom teilt sich dabei in beide Kühlerhälften i o. Zwischen den
beiden Kühlerhälften liegt das Antriebsgestänge des; Schaltstiftes 2. An Stelle
eines Schleifkontaktes ist das Stromband 21 verwendet. Zur Erzeugung des erforderlichen
Kontaktdruckes ist in den zwangsläufigen Antrieb ein elastisches; Glied in Gestalt
einer Blattfeder 22 eingeschaltet.
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In Abb. q. .und 5 ist ein Schalter mit Lic'htbogenlöschung durch Gase
und Dämpfe dargestellt, die durch die Lichtbogenw.ärme aus den Wandungen des Lichthogenraumes
erzeugt werden. Gezeichnet ist die Einschaltstellung. Der bewegte Kontakt ist als
Rohr ausgebildet und bewegt sich in einer Schaltröhre .aus gasabgebenden Stoffen.
In der Röhre 5 'befindet sich ein gleichfalls gasabgebender Füllstift 23.
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Die Schließbewegung des Hüllenteils 7 erfolgt hier durch den Antriebhehel3.
Der Hüllenteil? dient nur zum Zusammenhalten .der sehr heißen Schaltgase. Es kann
zweckmäßig sein, ihn aus Metall herzustellen. Auch hier erfolgt die Rückstellbewegung
durch Feder- oder Schwerkraft. Damit das Öffnen der Hülle :nicht zu früh erfolgt,
sind Sperrvorrichtungen, Klinken o. dgl. zweckmäßig, welche die Rückstellbewegu.ng
erst freigeben, nachdem der Schaltstift die Ausschaltlage erreicht hat. Die Schaltgase
strö men, wie in Abb.2 und 3 dargestellt, durch die Kühler io ins Freie. Die Anordnung
kann bei Verwendung von Rückstellfedern auch in anderer Lage, als dargestellt, z.
B. um i 8o" gedreht verwendet werden. Insbesondere kann bei nach oben offener Löschkammer
der Schalter als Flüssigkeitsschalter ausgebildet werden. Es kann auch zusätzlich
zu dem vom Lichtbogen erzeugten Gas Druckgas zugeführt werden, das vorzugsweise
zurr Kleinströ:mlöschung dient, also einen nur geringen Druck aufzuweisen braucht
und vorteilhafterweise beim Schaltvorgang mechanisch erzeugt werden kann. Auf diese
Weise lassen sich einfache Schalter für mittlere Leistungen, insbesondere Leistungstrenns.chalter,
herstellen.
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Die Abb.6 zeigt einen Schalter mit zwei Löschdüsen, durch welche der
Lichtbogen .an zwei Stellen in zwei entgegengesetzten Richtungen von der Lichtbogenmitte
weg beblasen wird. Die Erfindung läßt sich ähnlich auch ,auf Schalter :anwenden,
bei denen zwei Gasströmungen aufeinander zu gerichtet sind. In Abb. 6 bestehen beide
Düsen aus Isolierstoff. Die Düse 18 ist mit dem bewegten Hüllenteil vereinigt und
wird ähnlich @vie in Abb. 2 während des Ausschaltvorganges:durch das zugeführte
Druckgas nach unten bis zum Teil 15 bewegt. Die Düse 24 ist feststehend angeordnet.
Die Schaltgase strömen durch beide Kühler 9 und i o ins Freie. Die Anordnung des
Kühlers io erfolgt wie in Abb. 2 oder 7.
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In Abb.7 bzw. 8, die den Schalter in zwei Längsschnitten d.arstelleny
bestehen beide
Düsen aus Metall und dienen, gleichzeitig als Kontakte
i und 2. Die Gase strömen also in die Hohlkontakte hinein und ,gelangen durch die
Kühler 9 und io ins Freie. Den Übergang der Gase aus dem bewegten Kontakt 2 in den
geteilten Kühler i o zeigt die Abb. B. Der Kontakt besitzt zwei Langlöcher 25, welche
in die Kühler.eintrittsöffnungen 26 münden. Damit durch diese Löcher keine Gase
unmittelbar ins Freie :gelangen können, werden sie durch ;den bewegten auf dem Kontakt
2 gleitenden Hüllentei17 abgeschlossen. Die Bewegung ,der Hülle 7 erfolgt durch
das Druckgas während des Ausschaltvorganges. Gezeichnet ist diejenige Schalterstellung,
bei welcher das strömende Druckgas die Hülle 7 in die die sichtbare Trennstelle
überbrückende Lage gebracht bat, die Kontakte sich aber noch nicht getrennt haben.
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Die Erfindung läßt sich nicht nur auf elektrische Hochspannungsschalter,
sondern auch auf andere Stromunterbrecher fü,r hohe Spannungen, insbesondere auf
Schmelzsicherungen, anwenden. Ebenso können an Stelle der in den Abbildungen dargestellten
Wandschalter .auch andere Schalterbaufarmen gewählt werden, z. B. für hohe Spannungen
solche mit Lufttrennstelle, bei welchen, Düsenanordinungen paarweise vorgesehen
sind, indem an die Stelle des Schaltstiftes ,eine der feststehenden Düse entsprechende
bewegliche Düse tritt, wobei die Druckgasströnie aus beiden Düsen gegeneinander
blasen und der am bewegten Kontakt angeordnete bewegte Hüllenteil außer der Relativbewegung
zum Kontakt die Kontaktbewegung mitmacht.