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Elektrischer Flüssigkeitsschalter
Es ist bekannt, die Ausschaltgeschwindigkeit des beweglichen Schaltstücks von elektrischen Flüssigkeitsschaltem während eines Ausschaltvorganges zu ändern. Bei einem bekannten Schalter wird eine mit dem beweglichen Schaltstück gekoppelte Pumpeinrichtung mit federnd aufgestützten Pumpkolben dazu verwendet, die Ausschaltbewegung am Ende des Ausschalthubes abzubremsen. Dies hat den Zweck, Stösse zu vermeiden. Für die Lichtbogenlöschung selbst ist diese Dämpfung aber ohne Bedeutung.
Bei einem andern bekannten Flüssigkeitsschalter hat man sich bemüht, die beim Ausschalten auf den Schaltstift ausgeübten Kräfte, die zu einer unerwünschten Beschleunigung führen, zu kompensieren. Zu diesem Zweck ordnet man dem mit dem Schaltstift starr verbundenen Kolben einen Hilfskolben zu, der das Fördervolumen der Pumpeinrichtung und damit die zur Betätigung des Schaltstiftes notwendige Kraft vergrössert. Die Beeinflussung der Schaltstiftwirkung ist abhängig vom Druck, den der Lichtbogen in der Lösch- einrichtung hervorruft, weil dieser Druck den Förderdruck der Pumpeinrichtung bestimmt. Die zusätzliche Löschmittelförderung setzt erst gegen Ende des Ausschalthubes ein.
Die Erfindung betrifft im Gegensatz zu den bekannten Schaltern einen elektrischen Flüssigkeitsschalter, der im Stammpatent Nr. 247957 angegeben ist. Dieser Schalter besitzt ein feststehendes Schaltstück und einen beweglichen Schaltstift sowie einen Isolierstoffkörper mit einer Düse, durch die der Schaltstift in der Einschaltstellung hindurchragt. Der Isolierstoffkörper begrenzt eine mit Löschflüssigkeit gefüllte Kammer, aus der beim Ausschalten mit Hilfe des Lichtbogens Löschmittel durch einen Kanal im Isolier- stoffkörper in die Düse gepresst wird. Das feststehende Schaltstück ist ausserhalb der Kammer angeord- net.
DerSchalter besitzt keine besondere Pumpeinrichtung. Der Isolierstoffkörper mit dem Kanal ist ortsfest angeordnet. Am Schaltstift ist eine Isolierstoffspritze vorgesehen, die beim Ausschalten auf der dem feststehenden Schaltstück abgekehrten Seite des Isolierstoffkörpers aus der Düse in die Kammer gezogen wird. Durch das Zusammenwirken der Isolierstoffspitze mit dem Kanal ergibt der vom Lichtbogen erzeug- te Druck eine Flüssigkeitsströmung. Ihre Löschwirkung ist am grössten, wenn die Isolierstoffspitze die Mün- dung des Kanals in die Düse freigegeben hat, aber noch den Düsenteil zwischen der Mündung des Kanals und der Kammer versperrt.
Die Löschwirkung des Schalters n ach dem Stammpatent wird gemäss der Erfindung durch einen Antrieb in optimaler Weise ausgenutzt, der den Schaltstift beim Ausschalten stark beschleunigt, bis die Schaltstiftspitze die Mündung des Kanals erreicht hat, dann verzögert, bis die Schaltstiftspitze die Düse verlässt, und dann wieder beschleunigt.
Durch diese Steuerung, die im Gegensatz zu den bekannten Schaltern nichtvomLichtbogendruck abhangt, sondern durch die Abmessungen des Schalters bestimmt ist, kann man erreichen, dass die grösste Löschwirkung lange andauert, so dass mindestens ein Stromnulldurchgang eines normalen Wechselstromes erfasst wird. Ausserdem bleiben die Liehtbogenlängen bis zur Löschung des Licht- bogens verhältnismässig klein. Da die Stellung der intensivsten Löschwirkung schnell erreicht wird, ist nur
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eine kleine Schaltarbeit zu erwarten. Ebenso schnell erhält man nach der Löschung des Lichtbogens eine elektrisch feste Trennstrecke, weil der Schaltstift erneut beschleunigt wird und schnell in seine Ausschalt- stellung gelangt.
Die Erfindung kann beispielsweise so verwirklicht werden, dass man mit einem Druckmittelantrieb arbeitet, den man je nach der Stellung des Schaltstiftes mit unterschiedlichen Drücken beaufschlagt. Es ist ferner möglich, den Schalter mit einem Druckmittelantrieb zu betätigen, dessen Kolbenfläche je nach' der Schaltstiftstellung verschieden gross ist. Bei einem solchen Kolben, beispielsweise einem Stufenkolben, kann der Druck unabhängig von der Schaltstiftstellung gleich gross sein.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht jedoch darin, dass der Antrieb stets mit annähernd konstanter Kraft arbeitet und dass die unterschiedliche Beschleunigung des Schaltstiftes durch eineDämpfungseinrichtung hervorgerufen wird, die einen mehr oder weniger grossen Teil der Antriebskraft, je nach der Stellung des Schaltstiftes, aufbraucht.
Als Dämpfungseinrichtung ist insbesondere ein im Boden der Kammer angeordneter Dämpfungszylinder gut geeignet, der mit dem als Kolben dienenden Schaltstift zusammenwirkt. Diese Dämpfungseinrichtung erfordert nur wenige zusätzliche Teile. Sie kann mit der Löschflüssigkeit als Dämpfungsmittel arbeiten.
Der Zylinder der vorgenannten Dämpfungseinrichtung kann mit Vorteil von einem Rohr gebildeterden, das in eine in die Kammer eingesetzte Kappe eingeschraubt ist. Die Kappe bildet dann den Ver-
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messers als der anschliessende Bereich aufweisen. Dieser Bereich kleineren Durchmessers führt zu einer kräftigen Dämpfung, so dass die anfänglich schnelle Ausschaltbewegung stark abgebremst wird. Hat der Schaltstift diesen Bereich passiert, so wird die Bewegung weniger stark gedämpft. Die weitere Dämpfung bemisst man zweckmässig so, dass der Schaltstift zügig, aber ohne starken Stoss in die Endstellung ge- langt. Um eine stärkere Dämpfung am Ende des Ausschalthubes zu erhalten, kann man ausserdem das dem Schaltstift zu abgekehrte Ende des Rohres ebenfalls mit einem kleineren Durchmesser als der mittlere Bereich versehen.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung ein Ausführungs- beispiel beschrieben.
Mit 1 ist das feststehende Schaltstück des Schalters bezeichnet. Es besteht in bekannter Weise aus Kontaktlamellen, die mit einer Kappe bis auf eineöffnung für den Eintritt des Schaltstiftes abgedeckt sind. Das Schaltstück 1 wird von Rippen 2 eines Ringes 3 getragen, der an dem metallischen Schalterkopf 4 befestigt ist. Mit dem FeststehendenSchaltstück 1 wirkt der bewegliche Schaltstift 7 zusammen. Dieser trägt an seinem oberen Ende eine Isolierstoffspitze 8. Das Isoliermaterial der Spitze ist z. B. ein Hartgewebe oder ein Kunststoff auf der Basis von Acrylsäure. Die Länge der Spitze bbträgtet- wa die Hälfte des Schaltstiftdnrchmessers. An ihrem oberen Ende ist die Spitze konisch ausgebildet.
Am unteren Ende des Schaltstiftes 7 greift über einen Lenker 9 eine Kurbel 10 an, die auf derSchalterantriebswelle 11 sitzt. Der Schaltstift wird von zwei Kontaktrollenpaaren 13 geführt, die zugleich den Stromübergang zu zwei feststehenden Stangen 14 vermitteln. Die Stangen 14 sind an ihrem oberen Ende an einer mit Bohrungen versehenen Platte 15 befestigt. Ihr unteres Ende ist in das metallische Getriebegehäuse 16 eingelassen. In diesem Gehäuse ist auch die Schalterwelle 11 gelagert, die von dem ausserhalb des Gehäuses liegenden Hebel 17 in Bewegung gesetzt werden kann. Unterhalb desGetriebegehäuses liegt ein nicht dargestellter Stützisolator, der den Schalter gegen Erde isoliert.
MitdemSchalterkopf 4 und dem Getriebegehäuse 16 ist ein Schichtstoffrohr 20 flüssigkeitdicht verbunden. Das Rohr 20 bildet mit dem Getriebegehäuse zusammen eine Kammer 19, die an ihrem oberen, dem feststehenden Schaltstück l zugekehrten Ende durch einen Isolierstoffkörper 21 abgeschlossen ist. Die Kammer ist vollständig mit Löschflüssigkeit gefüllt. Der Flüssigkeitsstand im Schalter ist bei 22 angedeutet.
Derlsolierstoffkörper 21 besitzt eine zentrische Bohrung 24, Die Bohrung bildet eine Düse,durch die der Schaltstift 7 in der Einschaltstellung in das feststehende Schaltstück l hineinragt. Die Länge
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se mündet ein Ringkanal 25 in die Düse, dessen Höhe sich in Richtung auf die Düse verringert. Der Ringkanal teilt die Düse in einen oberen, dem feststehenden Schaltstück zugekehrten Teil 26 und einen unteren Teil 27 zwischen der Kanalmündung und der Kammer. Im Ausführungsbeispiel ist der untere Teil 27 der Düse im Durchmesser nur wenig, z. B. um 1 mm, der obere Düsenteil 26 dagegen etwas
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mehr, beispielsweise um 2 mm, grösser als der Schaltstiftdurchmesser.
Derlsolierstoffkörper 21 besitztaufderder Kammer zugekehrten Seite eine ringförmige Wand 30. die sich in die Kammer hinein erstreckt. Die Wand 30 ist über Rippen 31 mit dem an der Innenwand des Rohres 20 anliegenden Teil 32 des Isolierstoffkörpers verbunden.
IndenBoden 35 des Getriebegehäuses ist eine Kappe 36 eingeschraubt. Diese Kappe trägt ihrer- seits mit einem Gewinde 37 ein Rohr 38, dessen Aussendurchmesser über die ganze Länge konstant, dessen Innendurchmesser jedoch abgestuft ist. Der dem Schaltstift zugekehrte Bereich 39 ist verengt. Sein Innendurchmesser istbis auf ein geringes Spiel gleich dem Aussendurchmesser einer kolbenähnlichen Verdickung 40 am unteren Ende des Schaltatiftes 7. Der mittlere Bereich 41 des Rohres besitzt einen um etwa 2 mm grösseren Innendurchmesser. Der untere Bereich 42 ist wieder verengt. Seildurchmesser ist etwa ebenso gross wie der Durchmesser des Bereiches 39. DasRohr 38 wirkt zusammen mit dem Kolben 40 als Dämpfungseinrichtung.
Als Dämpfungsmittel dient die Löschflüssigkeit.
Zum Ausschalten wird der Schaltstift nach unten in die Kammer 19 gezogen. Dabei wird auf den Antriebshebel 17 eine annähernd konstante Antriebskraft, beispielsweise von einer Feder, einem Druck- luftantrieb od. dgl. ausgeübt. Beim Beginn der Ausschaltbewegung wird der Schaltstift 7 von dieser Antriebskraft stark beschleunigt. Hat der Schaltstift 7 die in der Figur in vollen Linien dargestellte Lage erreicht, in der die Isolierstoffspitze 8 die Mündung des Kanals 25 freigegeben hat, so ist der Kolben 40 des Schaltstiftes in das als Dämpfungszylinder wirkende Rohr 38 eingetreten. Dadurch wird der Schaltstift abgebremst.
Der zwischen ihm und dem feststehenden Schaltstück gezogene Lichtbogen erzeugt in dieser Stellung einen Druck, der das Löschmittel aus der Kammer 19 durch den Kanal 25 in den oberen Bereich 26 der Düse treibt. Ein Abströmen des Loschmittels durch den unteren Teil 27 der Düse wird dabei durch die Isolierstoffspitze 8 des Schaltstiftes behindert.
Die durch den Bereich 39 des Rohres 38 im Zusammenwirken mit dem Kolben 40 hervorgerufene Verzögerung ist so bemessen, dass die Isolierstoffspitze 8 den Weg zwischen der Freigabe der Mündung des Kanals 25 bis zum Austritt an dem unteren Ende der Düse, d. h. der Freigabe des Düsenteiles 27, in etwa einer Halbwelle normalen industriefrequenten Wechselstromes zurücklegt. Während dieses Weges wird der Lichtbogen durch die genannte Löschmittelströmung gelöscht. Danach gelangt der Kolben 40 des Schaltstiftes in den Bereich 41 des Rohres 38, der einen grösseren Durchmesser aufweist. DerStrömungswiderstand. dervomRohr 38 gebildet wird, ist dann geringer, so dass der Schaltstift 7 von der konstanten Antriebskraft erneut beschleunigt wird.
Dadurch gelangt der Schaltstift schnell in die Ausschaltlage, und man erhält rasch eine dielektrisch feste Trennstrecke.
Am Ende des Ausschalthubes tritt der Kolben 40 in den wieder verengten Bereich 42 des Rohres 38 ein. Dadurch wird der Schaltstift erneut abgebremst und die Schaltstiftbewegung stossfrei beendet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektrischer Flüssigkeitsschalter mit einem feststehendenSchaltstück und einem beweglichen Schaltstift sowie mit einem Isolierstoffkörper mit einer Düse, durch die der Schaltstift in der Einschaltstellung hindurchragt, wobei der Isolierstoffkörper eine mit Löschflüssigkeit gefüllte Kammer begrenzt, aus der beim Ausschalten mit Hilfe des Lichtbogens Löschmittel durch einen Kanal im Isolierstoffkörper indie Dtisegepresstwird, wobei ferner das feststehende Schaltstlick ausserhalb der Kammer und der Isolierstoffkörper ortsfest angeordnet ist, und wobei schliesslich am Schaltstift eine Isolierstoffspitze vorgesehen ist, die beim Ausschalten auf der dem feststehenden Schaltstück abgekehrten Seite des Isolierstoffkörpers aus der Düse in die Kammer gezogen wird, nach Patentschrift Nr.
247. 957, gekennzeichnet durch einen Antrieb, der den Schaltstift (7) beim Ausschalten stark beschleunigt, bis die Schaltstiftspitze (8) die Mündung des Kanals (25) erreichthat, dann verzögert, bis die Schaltstiftspitze die Düse (24) verlässt, und dann wieder beschleunigt.