DE767738C - Elektrischer Leistungsluftschalter mit Lichtbogenkammer - Google Patents

Description

Bei elektrischen Leistungsschaltern, insbesondere solchen für hohe Betriebsspannung¹, bei denen der Lichtbogen in Luft gezogen wird, muß dafür gesorgt werden, daß die aus der Lichtbogenkammer austretenden Lichtbogengase so'. stark gekühlt und entionisiert werden, daß sie-keine Überschläge zwischen spannungsführenden und geerdeten Teilen oder zwischen spannungsführenden Teilen verschiedenen Potentials einleiten können. An sich kann man durch entsprechende Ausdehnung der Lichtbogenkammer, vorzugsweise in der Bewegungsrichtung des Lichtbogens, so^ sowie Einfügung von Entionisierungsmitteln in die Lichtbogenkammer diese Wirkung bis zu einem gewissen Grad erreichen. Insbesondere hat man die ganze Funkenkammer aus Plattenstapein aufgebaut, welche dien Innenraum in seiner ganzen Höhe begrenzen und die beispielsweise abwechselnd aus Metall und Isolierstoff bestehen. Die Verwendung solcher wechselweise aus Metall und Isolierstoff bestehender Platten ist insbesondere bei Öischaltern in der Lichtbogenlöschvorrichtung selbst.bekannt. Dort handelt es sich jedoch um übereinandergestapelte Platten, welche die lichtbogenziehenden Kontakte ringsum, bis auf einen Schlitz für die Bewegung der Kon-

taktbrücke, umschließen. Es sind also die durch den Lichtbogen selbst erzeugten Ölgase zusammen mit der Entionisierungsfähigkeit der Metallplatten, welche hier den Lichtbogen in. der Lichtbogenkammer selbst zum Erlöschen bringen. Bei einem Leistungsluftschalter sind jedoch die Verhältnisse in mancher Hinsicht grundsätzlich andere. Hier verbietet sich tatsächlich die Anwendung ίο dicht übereinandergepackter Platten wie bei den Ölschaltern, da sie die Lichtbogengase, nachdem der Lichtbogen als solcher im wesentlichen in der Funkenkammer schon gelöscht ist, nicht hindurchtreten lassen wurden. Bei den bekannten Leistungsschaltern, werden auch am Austrittsende der Lichtbogenkammer vorgesehene, quer zum Lichtbogen stehende Metallplatten verwandt, die einen geringen Abstand voneinander aufweisen und im Verhältnis zur Höhe der Kammer eine geringe Höhe besitzen. Derartige Entionisierungsmittel bringen jedoch erfahrungsgemäß die Möglichkeit eines Überschlages zwischen den einzelnen Metallplatten durch den benachbarten oder teilweise in die Entionisierungsvorrichtung selbst hineingreifenden Lichtbogen mit sich.

Nach der Erfindung bestehen die an der Austrittsöffnung der Kammer eines elektrisehen Leistungsluftschalters, vorzugsweise für hohe Betriebsspannung befindlichen, quer zur Lichtbogenrichtung und mit geringen Abständen \Oneinander angeordneten Platten, die im Verhältnis zur Höhe der Lichtbogenkammer kurz sind, wechselweise aus Metall und Isoliermaterial. Mit einer solchen Vorrichtung wird erreicht, daß neben der entionisierenden Wirkung der Metallplatten durch die Isolierschichten eine Unterteilung der Lichtbogengase eintritt. Die Möglichkeit eines Überschlages zwischen den Metallplatten wird damit ausgeschaltet, und zwar auch dann, wenn die Metallwände nicht als glatte Platten ausgebildet, sondern gewellt sind, also stellenweise einen nur geringen Abstand voneinander haben, ein für die Entionisierung und Löschung des Lichtbogens bedeutungsvoller Vorteil.

Die weitere Ausbildung des Gegenstandes der Erfindung ist an einem Ausführungsbeispiel in den Fig. 1 bis 9 dargestellt.

Fig. ι stellt einen Leistungsschalter nach der Erfindung in der Seitenansicht zum Teil nach der Abnahme von die Sicht verdeckenden Wänden dar;

Fig. 2 stellt eine Teilansicht dar; Fig. 3 zeigt eine Aufsicht auf die Entionisierungsvorrichtung nach Abnahme der Abdeckung 29, während

Fig. 4 eine Aufsicht auf die Austrittsöffnung der Lichtbogenkammer nach Ab nahme der Entionisierungsvorrichtung 20 wiedergibt; in

Fig. 5 sind die Einzelteile der Entionisierungsvorrichtung dargestellt;

Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch die Lichtbogenkammer nach der Schnittebene 6-6;

Fig. 7 und 9 zeigen die Ausbildung des Gehäuses bei dreipoligen Schaltern und

Fig. 8 eine schaubildliche Ansicht der Abdeckung 30.

Von den Stromzuführungsbolzen 7, 8 wird der Strom einerseits dem beweglichen federnden Hauptkontakt 2' und dem Funkenabreißkontakt 2 sowie andererseits dem beweglichen Schaltstück 3 zugeführt. Der beim öffnen gezogene Lichtbogen bewegt sich unter der Wirkung des durch die Blasspulen 10, 11 und die Blasbacken 19 erzeugten Blasfeldes, auf den Lichtbogenhörnern 10', 11'entlang laufend, in die sich erweiternde Lichtbogenkammer hinein. Die Seitenwände 12, 13 der Lichttogenkammer sind mit ineinandergreifenden Rippen 12', 13' versehen, die in Richtung auf die Entstehungsstelle des Lichtbogens hin sich in ihrer Höhe verringern, so daß sie sich nach Fig. 6 in einem spitzen Winkel α überschneiden. Diese Rippen dienen zur wirksamen Kühlung und Entionisierung des Lichtbogens. Um die Lichtbogengase vor ihrem Austritt aus der rechten offenen Seite der Lichtbogenkammer weiter zu kühlen, ist eine zusätzliche Entionisierungsvorrichtung 20 auf dieses Ende der Lichtbogenkammer aufgesetzt. Diese besteht aus zwei Profilleisten 21,22 aus Isolierstoff, die durch zwei Stirnstücke 23, 24 in dem erforderlichen Abstand gehalten werden. Zwischen diesen Profilleisten sind abwechselnd Isolierplatten 25 und gewellte Kupferplatten 26 eingelegt, und zwar derart, daß sie sich unmittelbar berühren. Durch die Wellung der Kupferplatten werden die einzelnen Platten in geringem Abstand voneinander gehalten. Durch diese Wellung der Kupferplatten entsteht ferner eine große Zahl von engen Durchtrittskanälen für die Lichtbogengase, die sich beim Durchtritt durch die große Wärmekapazität der Kupferplatten wirksam abkühlen. Die Isolierplatten 25 werden durch Ausnehmungen 25' in ihrer Lage gehalten, die die entsprechenden Rippen der Profilleisten 21 auf zwei Seiten umfassen. Die Isolierplatten 25 können zur Erhöhung der Wirkung aus unter der Lichtbogenwirkung Löschgas abgebendem Isolierstoff, z. B. Fiber, bestehen. Die Isolierplatten 25 überragen die Kupferplatten 26 nach oben und unten. Die Kupferplatten brauchen nicht gewellt zu sein, sondern es genügen an sich auch glatte oder anders geformte Platten beliebiger Metalle. Jedoch ist infolge der hohen Wärmeleitfähigkeit für Kupfer und infolge der großen Be-

rührungsfläche durch die Welligkeit die Wirkung gewellter Kupferplatten besonders günstig.

■ Die Einrichtung wirkt wie folgt: Der unter der Wirkung des Blasfeldes nach rechts getriebene Lichtbogen wird aus· dem durch den Abstand der Seitenwände 12, 13 gegebenen weiteren Raum in den durch die Rippen 12', 13' gebildeten, sich verengenden und eine Mäanderform bildenden Raum 16 getrieben sowie durch die enge Berührung mit der durch die Rippen; gebildeten großen Wandfläche stark gekühlt und entionisiert. Die bei der Lichtbogenberührung dem eigentlichen Lichtbogenkern voreilenden Lichtbogenspitzen oder heißen Gase treffen auf die die Kupferplatten 26 überragenden Teile der Fiberplatten 25 und erzeugen durch ihre Hitze aus ihnen Gase, die den Druck im Innern der Kammer erhöhen und die Lichtbogenlöschung begünstigen. Die Lichtbogengase gelangen auf ihrem weiteren Weg in die durch die gewellten Kupferplatten gebildeten Kanäle und werden hierdurch noch stärker gekühlt und entionisiert. Durch die Querschnittsverengung des Lichtbogenpfades wird auch ein gewisser Reaktionsdruck erzeugt, der eine allzu rasche Lichtbogenausbreitung innerhalb der eigentlichen Kammer verhindert, damit die Kühlwirkung der gerippten Wände sich besonders stark auswirken kann.

Die Kupfer- und Isolierwände 26, 25 sind ein wenig schräg gestellt, derart, daß die Lichtbogengase zur Hälfte nach oben und zur anderen Hälfte nach unten abgelenkt werden. Diese Wirkung wird gemäß der weiteren Erfindung noch unterstützt durch eine Vorrichtung zum Teilen und Umleiten des aus der Entionisierungsvorrichtung 20 austretenden Gasstromes, die aus einer zweckmäßig keilförmigen Trennwand 30 und einer die Entionisierungsvorrichtung· 20 überdachenden Abdeckung 29 besteht. Die letztere ist so> ausgebildet, daß sie den Gasstrom etwa senkrecht zu seiner Austrittsrichtung nach oben und unten umleitet. Der Keil 30 besteht zweckmäßig aus zwei Teilen, von denen der eine in der Entionisierungsvorrichtung 20 befestigt ist, während der andere mit der Abdeckung 29 ein Stück bildet. Die Abdeckung 29 ist zweckmäßig gemäß Fig. 8 mit Rippen 31 versehen, die z. B. in der Strömungsrichtung des Gasstromes liegen können und ebenfalls durch ihre oberflächenvergrößernde Wirkung zur Kühlung beitragen.

Durch ein an die Abdeckung 29 sich anschließendes, die ganze Lichtbogenkammer mit Abstand umgebendes Gehäuse 28 werden die Lichtbogengase nochmals im rechten Winkel umgelenkt, so daß sie auf der Ober- und Unterseite der Lichtbogenkammer in umgekehrter Richtung zurückströmen wie innerhalb der Kammer. Die Schmalseiten dieses Gehäuses können mit Austrittsöffnungen versehen sein, aus denen die Lichtbogengase zweckmäßig über Leit- und Kühlwände 32, 32' wenigstens teilweise austreten können.

Die Leit- und Kühlwände liegen nach Fig. 7 parallel zu den Seitenwänden 32' der Lichtbogenkammer.

Bei mehrpoligen Schaltern, z. B. bei dem dreipoligen Schalter nach Fig. 7 oder 9, kann das Gehäuse 28 sich über alle drei Pole, von denen der mittelste mit 9 bezeichnet ist, erstrecken, wobei zweckmäßig zwischen den Schalterpolen Isoliertrennwände 33 vorgesehen sind, die z. B. in Nuten 34 der Rippen gehalten sein können.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Leistungsluftschalter, vorzugsweise für hohe Betriebsspannung, mit einer zur Entionisierung der aus der Funkenkammer austretenden Gase dienenden Einrichtung, die nur aus einer Mehrzahl an der Austrittsöffnung der Kammer befindlicher, quer zur Lichtbogenrichtung und mit geringen Abständen voneinander angeordneter, im Verhältnis-zur Höhe der Lichtbogenkammer kurzer Platten besteht, dadurch gekennzeichnet, daß diese Platten wechselweise aus· Metal! und Isoliermaterial bestehen.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Metall bestehenden Unterteilungswände der Entionisierungseinrichtung quer zum Gasstrom gewellt sind und in unmittelbarer Berührung mit den beiderseitig angrenzenden Wänden aus Isoliermaterial stehen.

3. Schalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Isoliermaterial bestehenden Unterteilungswände der Entionisierungsvorrichtung aus einem Löschgase abgebenden Isolierstoff, insbesondere Fiber, bestehen.

4. Schalter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Isoliermaterial bestehenden Unterteilungswände (25) die aus Metall bestehenden (26) in Richtung auf den Entstehungsort des Lichtbogens überragen.

5. Schalter nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Teilen und Umleiten des aus der Entionisierungsvorrichtung austretenden Gasstromes, welche aus einer zweckmäßig keilförmigen Trennwand (30) und einer die Entionisierungsvorrichtung überdachenden und den Gasstrom etwa senkrecht zu seiner Austrittsrichtung umleitenden Abdeckung (29) besteht.

6. Schalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (29) durch Rippen (31) zur Erhöhung der Kühhvirkung unterteilt ist, welche sich zweckmäßig bis nahe an die Entionisierungsvorrichtung erstrecken.

7. Schalter nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die xA.bdeckung (29) ein die ganze Lichtbogenkammer mit Abstand umgebendes Gehäuse (28) aus Isoliermaterial zur weiteren Kühlung der umgelenkten Gase anschließt.

8. Schalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den schmalen Seiten des Gehäuses (28) Austrittsöffnungen mit Leit- und Kühhvänden (32, 32') vorgesehen sind.

Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden:

Deutsche Patentschriften Xr. 555 778, S/i 57¹. 574 9^6o> 5⁸4 993. 597i8i. 610 621;

französische Patentschriften 745721,

765643, 787 348;
britische Patentschrift Nr. 394 740.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Θ 5832 4.53