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Gasschalter Es ist bekannt, zur Stromunterbrechung Schalter zu verwenden,
deren Schaltraum aus einem an beiden Enden offenen Rohre aus einem Werkstoff besteht,
der unter der Einwirkung des Unterbrechungslichtbogens Gase bzw. Dämpfe abgibt.
Die Lichtbogenlöschung erfolgt bei diesen Anordnungen durch Deionisation der Schaltstrecke.
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Die Erfindung stellt eine Verbesserung derartiger Gasschalter dar
und besteht darin, daß der Schaltraum aus gasabgebendem Material beim Abschalten
zunächst ganz abgeschlossen ist. Der Lichtbogen bewirkt daher durch die Gaserzeugung
eine starke Druckerhöhung im Schaltraum, und zwar so lange, bis das bewegte Schaltstück
die Schaltröhre verläßt. Dann strömen die unter Druck aufgespeicherten Gase, dein
beweglichen Schaltstück nachfolgend, durch dessen Austrittsöffnung aus und bewirken
dabei eine intensive Beblasung des Lichtbogens. Dadurch wird eine wesentlich höhere
Abschaltleistung erzielt, als die bekannten Ausführungen aufweisen.
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Als Aufbaustoffe für die Schaltröhre kommen insbesondere organische
Verbindungen in Betracht, z. B. Gummiarten sowohl vulkanisierte als auch roh, Preß-
und Schichtenstoffe, wie Hartpapiere, Fiber, Holz. Ferner kommen feste Körper in
Betracht, die selbst keine Gase abgeben, jedoch mit gasabgebenden Stoffen durchsetzt
sind. Es sind sowohl Stoffe brauchbar, bei denen die Gasbildung mit einem Energieentzug
verbunden ist, als auch solche, bei denen durch chemische Umsetzungen oder Zersetzung
mehr Energie frei gemacht wird, als zur Einleitung des Gasbildungsvorganges nötig
war.
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Es genügen zur Löschung auch größter Ströme außerordentlich geringe
Stoffmengen. Es ist deshalb vorteilhaft, den gasgefüllten Raum, d. h. den Raum,
der im Einschalt-. zustand vorhanden war, vermehrt um den durch Kontaktbewegung
frei werdenden Raum, möglichst klein zu halten, um möglichst hohe Löschdrücke zu
erzielen. Die Kammer, in der der Lichtbogen gezogen wird, kann im Einschaltzustande
fast völlig durch das bewegte Schaltstück ausgefüllt werden.
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Die beim Blasvorgang ins Freie ausgestoßenen Gase sind in der Regel
trotz ihrer hohen Temperatur infolge ihrer geringen Menge ungefährlich. Es können
jedoch vorsichtshalber in bekannter Weise Vorrichtungen vorgesehen werden, durch
die die Antriebsteile und die Umgebung vor ihrer Wirkung geschützt werden.
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Die Länge des Schaltraumes ist so zu wählen, daß das bewegte Schaltstück
sich etwa zwei Halbperioden des zu unterbrechenden Wechselstromes im Schaltraum
befindet.
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Ein Schalter nach der Erfindung ist besonders geeignet für Hochspannungsschalter
mittlerer Leistung (Leistungstrennschalter) sowie für Niederspannungawechselstromschalter.
Im
folgenden wird der Erfindungsgedanke an einigen einfachen Ausführungen beispielsweise
erläutert.
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Abb. i ist gekennzeichnet durch ihre Formgebung, die es gestattet
die Zusammensetzung des Blasgases zu beeinflussen. Bei der Trenneng wird der Lichtbogen
in dem Raum 3 zwischen den Kontakten i und :2 gezogen und energisiert die Luft im
Raum 3. Die Seitenwandungen 5 dieses Raumes bestehen aus einem vom Lichtbogen nicht
beeinflußbaren Stoff, so daß sie weder Gas abgeben noch oberflächlich verändert
werden. Sie behalten also ihre volle Isolierfähigkeit während des Schaltvorganges.
Dann wird der Lichtbogen in den den Kontaktstift eng umschließenden Raum q. hineingezogen.
Die Wandungen dieses Raumes sollen -nun gasabgebend sein, so daß bis zum Heraustreten
des Stiftes aus der Düsenöffnung 7 zusätzliches Gas erzeugt wird. Durch Bemessung
des Raumes 3 und der Dauer des Lichtbogeneinflusses auf die gasabgebenden Wandungen
des Raumes ¢ kann die Züsammensezung des Löschgases in gewünschter Weise beeinflußt
werden. Die Isolierwände 5 werden durch das im Räum 5 enthaltene Gas bei strömungstechnisch
günstiger Formgebung vor der Verschmutzung durch das im Raum 4 entwickelte Gas geschützt:
Sie behalten also ihre Isolierfähigkeit, so daß die erforderliche Luftüberschlagstrecke
zwischen 2 und 9 im ausgeschalteten Zustand kleiner bemessen werden kann. Es kann
auch bei anderen Anordnungen, bei denen bei Gasbildung Rußbildung o. dgl. auftritt,
von Vorteil sein, wenn die Gasbildung nur - in der Nähe des Kämmerinundes stattfindet,
wälirend im ersten Teil der Schaltstückbewegung die Energisierung der eingeschlossenen
Luft vor sich geht. Bei.günstiger Formgebung wird erreicht, daß diese Luft sich
im wesentlichen mit dein gebildeten Gas nicht vermischt. Dadurch bleibt einerseits
der untere Teil der Löschkaminer,der, aus: einem lichtbogenbestän- -digen Stoff
bestehen muß, rußfrei, behält also seine Isolierfähigkeit. Andererseits erfolgt
die Nachblasung mit rußfreiein Gas, so daß die Gefahr der Wiederzündung infolge
geringer Isolierfähigkeit der Gassäule beseitigt wird. Beim Heraustreten des Stiftes
aus dem Raum 4 setzt die Blasung in den Blasraum 8 hinein ein und löscht den Lichtbogen.
Um zu verhindern, daß heiße Lichtbogengase dem Stift nachfolgen, kann an der .!Austrittsstelle
9 des Stiftes :2 aus dem Blasraum Leine Klappe io angebracht sein, die unter dem
Einfluß einer nicht dargestellten, vom Lichtbogen geschützten Feder die COffnung
9 verschließt, sobald die Lage des Stiftes :2 es zuläßt.
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Die Abb. 2 und 3 zeigen zwei Arten des Einfegens eines Abbrennstückes
17 in einen sonst nicht gasabgebenden Schaltraum: In Abb:2 ist der aus gasabgebendem
Stoff bestehende Stift 17 feststehend innerhalb des hohlen Stiftkontaktes
2 angeordnet. Die Wandungen 5 und 6 bestehen aus nicht gasabgebereden Stoffen. Damit
der Lichtbogen am Isolierstift anliegt, kann dieser Eiseneinlagen erhalten. Da der
Stift 17 leicht auswechselbar ist, darf er aus Stoffen bestehen, die vom Lichtbogen
in kürzester Zeit aufgezehrt werden. Er kann auch porös ausgeführt werden und am
unteren Ende in Flüssigkeit tauchen, die in ihm durch die Dochtwirkung in die Höhe
steigt. Der Stift dient gleichzeitig zur Verringerung des Blasquerschnittes des
Raumes 4. Seine Höhe ist bestimmt durch die erforderliche Dauer der Gasentwicklung
sowie durch die Strömungsverhältnisse. Die dargestellte Höhe, bei der der Stift
in die Gasaustrittsöffnung hineinreicht, ergibt besonders vorteilhafte Gasströmung
in dein konstanten Ringquerschnitt des Raumes 4.
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Der gasabgebende Stift kann, wie es schon vorgeschlagen worden ist,
auch am bewegten Schaltstück :2 als Spitze 17 befestigt werden, wie in Abb.
3 dargestellt. Es ergeben sich ähnliche Gasbildungsvorgänge wie bei Abb. -a; wobei
jedoch die Gasbildung nur in der Umgebung der Schaltstiftspitze stattfindet, während
der untere Rauire 3, nachdem der Stift hinreichend hochbewegt worden. ist, zur Aufnahme
und Energisierung des erzeugten Gases dient. Der Gasaustritt wird durch die beweglichen
Düsenteile 2o, die durch eine Feder q i o. dgl. zusammengehalten werden, so lange
verhindert, als sich der Stiftä zwischen denTeilen 2o befindet. Sobald der Gaserzeugungsstift
dazwischen kommt; beginnt die Beblasung des Lichtbogens zwischen den Teilen 2o.
Die Verwendung eines bewegten Isolierstiftes bringt die Vorteile, daß er erstens
im ausgeschalteten Zustand sichtbar ist, und zweitens, daß eine an den Stift angeschlossene
Metalleinlage in ihm die Stiftspitze vom elektrischen Feld entlastet. Die Metalleinlagen
können aus Eisen bestehen.- Dann bewirken sie, daß sich der Lichtbogen unmittelbar
an den Isolierstoff anlegt.
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In Abb. q. und 5 ist eine Ausführungsform 1 dargestellt, bei der die
Gaserzeugung durch Erwärmung fester Stoffe in einem besonderen seitlich angeordneten
Raum erfolgt. Das bewegte Schaltstück ist flach messerartig ausgebildet. Der zwischen
den Abbrennspitzen 1 25 und 26 im Raum 3 entstehende Lichtbogen wird unter dem Einfluß
des eigenen magnetischere Feldes durch das Weicheisenpaket 24. angezogen und in
den Vergasungsraum 30 gebracht, wobei er etwa die angedeutete Form @, 27
erhält. Trotz des noch geringen Elektrodenabstandes bekommt der Bogen hierdurch
schnell
große Länge. Die Wandungen 5 des Raumes 3o bestehen aus gasabgebenden Stoffen, so
daß die Längung des Bogens von intensiver Gasentwicklung begleitet wird. Der Eisenkörper
24. kann gleichfalls zur Kühlung der Wandungen 5 dienen, wodurch "sie, ohne beschädigt
zu werden, in intensivere Berührung mit dem Bogen gebracht werden können.
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Bei der Weiterbewegung des Schaltstückes in den Raum 4 hinein erfolgt
die Energisierung des vor dem Schalten vorhandenen und des beim Schalten gebildeten
Gases. Der Isolator 6 besteht aus einem lichtbogenbeständigen Stoff. Um bei evtl.
Verrußung durch das Gas aus dem Raum 3 nicht die Isolierfähigkeit zu verlieren,
ist er inwendig mit Ringtaschen 31 versehen, die so gelegt sind, daß das verschmutzte
Blasgas an ihnen vorbeistreicht, ohne in das Innere einzudringen.