Elektrischer Schalter mit stromleitender Schaltflüssigkeit. Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schalter, der mit stromleitender Schaltflüssigkeit arbeitet. Bei einem der artigen, beispielsweise als Expansionsschalter ausgebildeten Flüssigkeitsschalter ist am Bo den eines zum Teil mit Schaltflüssigkeit, zum Beispiel Wasser, gefüllten Expansionsraumes ein festes Schaltstück angeordnet, und das bewegliche Schaltstück in Form eines Schalt stiftes ragt von oben durch eine Öffnung im Deckel der Expansionskammer in diese hin ein. Sobald sich beim Ausschaltvorgang die Schaltstücke trennen, wird ein Lichtbogen gezogen, der die Entwicklung von Dampf veranlasst.
Wenn der Schaltstift beim end gültigen Öffnen des Schalters die Öffnung im Deckel der Expansionskammer verlässt, so expandiert der Dampf und löscht beim Kondensieren den Lichtbogen rasch. und sicher.
Da beim jedesmaligen Öffnen des Schal ters eine kleine Menge Schaltflüssigkeit ver- dampft, so sinkt allmählich der Flüssigkeits stand in der Expansionskammer, so da.ss schliesslich die feste Elektrode nicht mehr von der Flüssigkeit bedeckt wird, und der Schalter nicht mehr als Expansionsschalter wirken kann.
Die Schaltflüssigkeit kann nicht einfach aus einer Wasserleitung oder einem Flüssig keitsbehälter ersetzt werden, weil die Schalt stücke und ebenso die Expansionskammer dauernd an Spannung liegen.
Gemäss der Erfindung sind Mittel vor gesehen, um bei Schaltern mit den Strom leitender Schaltflüssigkeit die Ergänzung der verdampften Schaltflüssigkeit während des Betriebes zu ermöglichen.
Beispielsweise ist ein isoliert aufgestell ter Flüssigkeitsbehälter vorgesehen, der mit dem Schaltapparat durch eine Rohrleitung verbunden ist, in der ein Abschlussorgan vor gesehen ist. Das Abschlussorgan kann über ein isolierendes Gestänge geöffnet und ge- schlossen werden, oder es kann in Abhängig keit vom Flüssigkeitsstand im Schaltapparat selbsttätig in Tätigkeit gesetzt werden.
Weitere Ausführungsbeispiele des Erfin dungsgegenstandes sind beispielsweise für einen Expansionsschalter in der beiliegenden Zeichnung dargestellt.
In Abb. 1 ist 12. die auf einem Stütz isolator 1,4 befestigte Expansionskammer des Schalters, 11 der bewegliche Schaltstift und 13 sein festes Gegenschaltstück. Auf einem Stützisolator 118 ist der Flüssigkeitsbehälter 17 aufgestellt, der durch die Rohrleitung 15 mit der Expansionskammer 12 verbunden ist. In der Rohrleitung 1.5 ist als Abschlussorgan der Hahn 16 angeordnet.
Ist der Flüssig keitsstand in der Expansionskammer unter ein zulässiges Mass gesunken, so kann der Hahn 16 mittelst eines isolierenden Gestänges so lange geöffnet werden, bis der gewünschte Flüssigkeitsstand wieder erreicht ist, was an einem Wasserstandsglas oder einem Fenster in der Expansionskammer überprüft werden kann. Abb. 2 zeigt eine selbsttätig wirkende Nachfüllvorrichtung. Der Raum der Expan sionskammer 12 mit Schaltstift 11 und Gegenstück 13' ist durch die Rohrleitung 15 mit dem Trichter 19 verbunden. 20 ist eine mit ihrer Mündung nach unten gerichtete, flüssigkeitsgefüllte Flasche, die an dem Iso lator 18 befestigt ist, also gegen Erde isoliert ist.
Sie taucht mit ihrem untern Rand etwas unter den Spiegel der Schaltflüssigkeit im Trichter 19. Sinkt der Spiegel in der Expan sionskammer und im Trichter durch Ver dampfen von Flüssigkeit, so tritt Luft in die Flasche 20 ein, und es ergiesst sich so lange Flüssigkeit aus der Flasche in den Trichter, bis der untere Rand der Flasche wieder in die Flüssigkeit eintaucht und die Flasche abschliesst.
Bei einer Nachfüllvorrichtung nach Abb. 3 wird eine beliebige, geerdete Flüssig keitsquelle ohne Gefahr für das Bedienungs personal verwendet. Die Flüssigkeit wird der Expansionskammer in räumlich voneinander getrennten, also elektrisch voneinander iso lierten Mengen zugeführt, so -dass während des Ergänzens der Schaltflüssigkeit keine elektrisch leitende Verbindung zwischen .der spannungsführenden Expansionskammer und der geerdeten Flüssigkeitsquelle (Wasser leitung oder Flüssigkeitsgefäss) besteht.
Mit 12 ist in Abb. 3 die Expansionskam mer bezeichnet, in welcher das feste Schalt stück 13 angeordnet ist. Der bewegliche Schaltstift 11 ragt von oben in den Schalt raum hinein. An die von dem Isolator 14 getragene Expansionskammer schliesst sich .die Rohrleitung 15 mit dem Trichter 19 an, der ein mit .dem Schaltraum kommunizieren des Gefäss bildet. An der geerdeten Wand 22 ist etwa auf einer Konsole 21 der mit Schaltflüssigkeit gefüllte Behälter 17 ange bracht, in dessen Ausflussleitung ein Hahn 16 angeordnet ist.
Wenn die Schaltflüssig keit in. der Expansionskammer unter ein zu lässiges Mass gesunken ist, so wird der Hahn 16 so weit aufgedreht, dass die Schaltflüssig keit sich in Tropfen in den Trichter 19 er giesst. Zweckmässig wird die Bohrung des Hahnkükens so klein gewählt, .dass auch bei vollständig offenem Hahn die Flüssigkeit aus der Ausflussleitung nur tropfenweise aus treten kann.
Da das Gefäss 17 geerdet ist, kann es jederzeit aus einer Wasserleitung oder auf eine andere Weise nachgefüllt werden.
Das Ergänzen der Schaltflüssigkeit in voneinander getrennten Mengen kann bei spielsweise auch dadurch erreicht werden, dass ein Gefäss nach Erreichen einer gewissen Füllung umkippt und seinen Inhalt in den Schaltraum des Schaltapparates ergiesst. Das Nachfüllen erfolgt also periodisch, so lange das Gefäss mit Flüssigkeit beschickt wird.
Eine andere Einrichtung zum Nachfüllen der Schaltflüssigkeit besteht in einem Becherwerk, welches den Inhalt seiner Be cher periodisch in den Schaltraum des Schalt apparates ergiesst.
Die Zufuhr der Ersatzflüssigkeit kann auch in Abhängigkeit. vom Flüssigkeitsstand im Schaltapparat etwa durch einen Schwim mer geregelt -werden.
Bei einer andern Nachfüllvorrichtung wird der im Schalter erzeugte gespannte Dampf dazu benutzt, um die Ergänzung der Schaltflüssigkeit in die Wege zu leiten. Die Schaltflüssigkeit wird hierbei durch den Dampf aus einem mit der Schaltflüssigkeit gefüllten Behälter in die Expansionskammer gedrückt und je nachdem, ob der Behälter die Spannung .des Schalters führt oder span nungslos ist, unterscheidet man isoliert auf gestellte und geerdete Behälter.
Für .den ersten Fall eignet sich eine An ordnung, wonach der mit der Schaltflüssig keit gefüllte Behälter mit der Expansions kammer einerseits durch ein in die Flüssig keit reichendes Druckrohr, anderseits durch ein mit einem Rückschlagventil ausgerüstetes Dampfrohr in Verbindung steht .
In der Abb. 4 ist eine solche Anordnung dargestellt. 12 ist die Expansionskammer mit dem Deckel 10 und dem Zwischenboden 23, welcher den Dampfraum von dem-Raum für die Schaltflüssigkeit trennt. 11 ist der bewegliche Schaltstift, 13 das feste Schalt stück, 14 der die Expansionskammer tragende Isolator. Mit 17 ist der Behälter für die Schaltflüssigkeit bezeichnet. Dieser ist eben falls auf einem Isolator 18 aufgestellt.<B>15</B> ist das Druckrohr für die Schaltflüssigkeit, 2..1 das Dampfrohr, 25 ein Rückschlagventil, welches nur im Sinne der Einströmung in den Behälter 17 öffnet.
Mit 26 und 27 ist der Spiegel der Schaltflüssigkeit in der Expan sionskammer 12 und im Behälter 17 be zeichnet. 28 ist ein Ausgleichsrohr, welches den Behälter 17 mit der freien Atmosphäre in Verbindung setzt, und in dem ein, Hahn 29 angeordnet ist, mit dem das Ausgleichs rohr zwecks Regulierung ganz oder teilweise abgeschlossen werden kann.
Die Einrichtung wirkt wie folgt Sobald der Schaltstift 11 das feste Schalt stück 13 verlässt, entsteht ein Lichtbogen, welcher die Schaltflüssigkeit in der Expan sionskammer 12 verdampft. Der sich im obern Teil der Expansionskammer 12 bil- dende Dampf strömt durch die Dampfleitung 24 in den Behälter 17 über. Auf den Flüs sigkeitsoberflächen 26 und 27 herrscht. nun der gleiche Dampfdruck, so dass Flüssigkeit weder in die Expansionskammer 12, noch in den Behälter 17 überströmt. Sobald nun der Schaltstift 11 in die gezeichnete Lage kommt, beginnt die Expansion des Dampfes, der durch die obere Öffnung im Deckel IL) der Expansionskammer 12 ausströmt.
Das Rückschlagventil 25 schliesst sofort zu Be ginn der Expansion, so dass im Behälter<B>1</B>1 ein Überdruck entsteht, welcher Schaltflüs sigkeit durch das Rohr 15 in die Expansions kammer drückt. Das Rohr 15 ist gleichzeitig Überlaufrohr und so angeordnet, .dass die Ex pansionskammer gerade bis zur vorgeschrie benen Höhe mit Schaltflüssigkeit nachgefüllt wird. Die überflüssige Schaltflüssigkeit läuft durch das Rohr 15 wieder in den Be hälter 17, sobald der Überdruck im Behälter 17 zurückgegangen ist. Durch das Aus gleichsrohr 28 mit. dem Hahn 29 kann die Vorrichtung reguliert werden, so dass die Schaltflüssigkeit in der erforderlichen Menge ergänzt wird.
Eine zweite Ausführungsmöglichkeit der Vorrichtung für die Ergänzung der Schalt flüssigkeit ist die, dass der Vorratsbehälter 17 geerdet aufgestellt ist. In. diesem Fall muss dafür gesorgt werden, dass die Isolie rung des .Behälters von der Expansion"- kammer durch den Übergang der Flüssigkeit bezw. das Überströmen des Dampfes nicht unterbraehen wird.
Die Anordnung kann derart gewählt werden, dass .das mit dem Vor ratsbehälter verbundene Druckrohr für die Schaltflüssigkeit seinen Inhalt in eine an der Expansionskammer aussen angebrachte Napli- füllvorrichtung frei ausgiesst.
Eine. solche Ausführung ist in Abb.5 dargestellt.
1.2 ist die auf dem Isolator 14 isoliert aufgestellte Expansionskammer, 17 ist der geerdete Behälter für die Schaltflüssigkeil-. An der Expansionskammer 12 ist seitlich ein Nachfülltrichter 19 angebracht, vor dessen Verbindungsleitung 1.5 ein Rückschlagventil 30 angebracht ist, welches das Ausströmen des Dampfes verhindert. 31 ist das am Be hälter 17 angebrachte Druckrohr für die Schaltflüssigkeit, und 24 ist das Dampfrohr, welches den Behälter mit der Expansions kammer in Verbindung setzt. Dieses besteht aus Isoliermaterial. 28 ist wieder ein Aus gleichsrohr, das den Behälter 17 mit der freien Atmosphäre in Verbindung setzt, 29 ist ein Regulierhahn.
Diese Einrichtung wirkt auf folgende Weise: Der in der Expansionskammer 12 ent wickelte gespannte Dampf strömt durch das Rohr 24 nach dem Behälter 17 über. Der auf dem Spiegel 27 der Schaltflüssigkeit lastende Überdruck drückt die Flüssigkeit durch das Rohr 31 in die Höhe, und die Flüs6igkeit wird in ,den Trichter 19 aus gegossen. Sobald. nach eingetretener Expän- si.on der Dampfdruck in der Expansions kammer 12 nachlässt, öffnet sich das Rück. schlagventil 30.
Die in dem Trichter 19 und im Rohr 15 stehende Ergänzungsflüssigkeit fliesst in die Expansionskammer. Durch Ein stellen des Hahnes 29 im Ausgleichsrohr 28 muss hierbei der Druck, der im Behälter 17 bei jedesmaligem Arbeiten des Schalters ent steht, so eingestellt werden, dass die erfor derliche Menge von Ergänzungsflüssigkeit durch das Rohr 31 gedrückt wird. Der Quer schnitt dieses Rohres und die Entfernung der Auslaufmündung des Rohres 31 vom Trich ter 19 müssen so bemessen sein, dass die Flüssigkeit beüm Nachfüllen keine zusam menhängende leitende Verbindung zwischen dem Expansionsschalter- und dem Behälter herstellt.
Um die dauernde Isolierung zu gewähr leisten, kann, wie in der Abb. 5 dargestellt ist, in das Rohr 31 ein Vorratsbehälter 32 eingeschaltet sein, der seinen Inhalt durch .die düsenförmige Öffnung 33 sehr langsam, etwa in Tropfenform, in den Trichter 19 ab gibt. Der Dampf im Rohr 24 hat selbst gut isolierende Eigenschaften, so dass also der Behälter 17 tatsächlich nicht die Spannung der Expansionskammer annimmt.
Electrical switch with conductive switching fluid. The invention relates to an electrical switch that works with electrically conductive switching fluid. In one of the like, for example designed as an expansion switch, a fixed contact piece is arranged on the bottom of an expansion space partly filled with switching fluid, for example water, and the movable contact piece in the form of a switching pin protrudes from above through an opening in the cover of the expansion chamber into this one. As soon as the contact pieces separate during the switch-off process, an arc is drawn, which causes the development of vapor.
When the switch pin leaves the opening in the cover of the expansion chamber when the switch is finally opened, the vapor expands and quickly extinguishes the arc when it condenses. and sure.
Since a small amount of switching liquid evaporates every time the switch is opened, the liquid level in the expansion chamber gradually decreases so that the solid electrode is no longer covered by the liquid and the switch can no longer function as an expansion switch .
The switching fluid cannot simply be replaced from a water pipe or a fluid container, because the switching pieces and the expansion chamber are always under voltage.
According to the invention, means are provided in order to enable the addition of the vaporized switching fluid during operation in switches with the current-conducting switching fluid.
For example, an isolated erected liquid container is provided, which is connected to the switching device by a pipeline in which a closing element is seen before. The closing element can be opened and closed via an insulating rod or it can be activated automatically depending on the liquid level in the switchgear.
Further embodiments of the subject matter of the invention are shown, for example, for an expansion switch in the accompanying drawings.
In Fig. 1, 12. the expansion chamber of the switch mounted on a support insulator 1.4, 11 is the movable switching pin and 13 is its fixed counter-contact. The liquid container 17, which is connected to the expansion chamber 12 by the pipe 15, is set up on a support insulator 118. The cock 16 is arranged in the pipeline 1.5 as a closing element.
If the liquid level in the expansion chamber has dropped below a permissible level, the tap 16 can be opened by means of an insulating rod until the desired liquid level is reached again, which can be checked on a water level glass or a window in the expansion chamber. Fig. 2 shows an automatic refilling device. The space of the expansion chamber 12 with switching pin 11 and counterpart 13 'is connected to the funnel 19 through the pipe 15. 20 is a downward-facing, liquid-filled bottle which is attached to the Iso lator 18, so is isolated from earth.
It dips with its lower edge a little below the level of the switching liquid in the funnel 19. If the mirror in the expansion chamber and in the funnel by evaporation of liquid, air enters the bottle 20, and it pours out of the liquid for so long Bottle in the funnel until the lower edge of the bottle is again immersed in the liquid and the bottle closes.
With a refill device according to Fig. 3, any grounded liquid source can be used without any danger to the operating personnel. The liquid is supplied to the expansion chamber in spatially separated, i.e. electrically isolated quantities, so that there is no electrically conductive connection between the live expansion chamber and the grounded liquid source (water line or liquid container) while the switching liquid is being added.
With 12, the Expansionskam mer is designated in Fig. 3, in which the fixed switching piece 13 is arranged. The movable switch pin 11 protrudes from above into the switch room. The expansion chamber carried by the insulator 14 is connected to the pipeline 15 with the funnel 19, which forms a vessel that communicates with the switch room. On the grounded wall 22, the container 17 filled with switching fluid is placed on a console 21, for example, in whose outflow line a tap 16 is arranged.
When the switching fluid in the expansion chamber has sunk below an excessively permissible level, the tap 16 is turned up so far that the switching fluid is poured into the funnel 19 in droplets. The bore of the stopcock is expediently chosen to be so small that, even when the stopcock is completely open, the liquid can only come out of the outflow line in drops.
Since the vessel 17 is earthed, it can be refilled at any time from a water pipe or in another way.
The replenishment of the switching fluid in separate amounts can also be achieved, for example, in that a vessel tips over after reaching a certain filling level and pours its contents into the switching room of the switching device. Refilling takes place periodically as long as the vessel is filled with liquid.
Another device for refilling the switching fluid consists in a bucket elevator, which periodically pours the contents of its Be cher into the switching room of the switching apparatus.
The supply of the replacement fluid can also be dependent. controlled by the fluid level in the switchgear, for example by a float.
In another refilling device, the pressurized steam generated in the switch is used to initiate the replenishment of the switching fluid. The switching fluid is pressed by the steam from a container filled with the switching fluid into the expansion chamber and, depending on whether the container carries the voltage of the switch or is dead, a distinction is made between isolated and grounded containers.
For .the first case, an arrangement is suitable, according to which the container filled with the switching fluid is connected to the expansion chamber on the one hand through a pressure pipe reaching into the fluid and on the other hand through a steam pipe equipped with a check valve.
Such an arrangement is shown in Fig. 4. 12 is the expansion chamber with the cover 10 and the intermediate floor 23, which separates the vapor space from the space for the switching fluid. 11 is the movable switch pin, 13 the fixed switch piece, 14 of the isolator carrying the expansion chamber. With 17 the container for the switching fluid is designated. This is also set up on an insulator 18. <B> 15 </B> is the pressure pipe for the switching fluid, 2..1 is the steam pipe, 25 is a check valve which only opens in the direction of the inflow into the container 17.
With 26 and 27, the level of the switching fluid in the expansion chamber 12 and in the container 17 is recorded. 28 is an equalizing pipe, which connects the container 17 with the open atmosphere, and in which a cock 29 is arranged, with which the equalizing pipe can be completely or partially closed for the purpose of regulation.
The device works as follows. As soon as the switching pin 11 leaves the fixed switching piece 13, an arc occurs, which vaporizes the switching fluid in the expansion chamber 12. The steam forming in the upper part of the expansion chamber 12 flows through the steam line 24 into the container 17. On the liq sigkeitsoberflächen 26 and 27 prevails. now the same vapor pressure, so that liquid neither flows into the expansion chamber 12 nor into the container 17. As soon as the switching pin 11 comes into the position shown, the expansion of the steam begins, which flows out through the upper opening in the cover IL) of the expansion chamber 12.
The check valve 25 closes immediately at the beginning of the expansion, so that an overpressure arises in the container 1, which pushes switching fluid through the pipe 15 into the expansion chamber. The pipe 15 is at the same time an overflow pipe and is arranged in such a way that the expansion chamber is just refilled with switching fluid to the prescribed level. The superfluous switching fluid runs through the tube 15 back into the loading container 17 as soon as the overpressure in the container 17 has decreased. By equalizing tube 28 with. The device can be regulated with the tap 29 so that the switching fluid is replenished in the required amount.
A second embodiment of the device for supplementing the switching fluid is that the storage container 17 is set up in a grounded manner. In. In this case it must be ensured that the insulation of the "container from the expansion" chamber is not undermined by the transition of the liquid or the overflow of the steam.
The arrangement can be selected in such a way that the pressure pipe for the switching fluid connected to the storage container freely pours its contents into a cup filling device attached to the outside of the expansion chamber.
A. such a design is shown in Fig.5.
1.2 is the expansion chamber set up isolated on the insulator 14, 17 is the grounded container for the switching fluid wedge. A refill funnel 19 is attached to the side of the expansion chamber 12, in front of the connecting line 1.5 of which a check valve 30 is attached, which prevents the vapor from flowing out. 31 is the pressure pipe attached to the loading container 17 for the switching fluid, and 24 is the steam pipe which connects the container with the expansion chamber. This consists of insulating material. 28 is again an equalizing tube that connects the container 17 with the free atmosphere, 29 is a regulating valve.
This device works in the following way: The ent wrapped in the expansion chamber 12 tense steam flows through the tube 24 to the container 17 over. The excess pressure on the level 27 of the switching fluid pushes the fluid up through the pipe 31 and the fluid is poured into the funnel 19. As soon as. After the expansion has occurred, the vapor pressure in the expansion chamber 12 decreases, the back opens. check valve 30.
The supplementary liquid in the funnel 19 and in the pipe 15 flows into the expansion chamber. By setting the cock 29 in the equalizing tube 28, the pressure in the container 17 every time the switch is operated must be set so that the required amount of supplementary liquid is pressed through the tube 31. The cross-section of this pipe and the distance of the outlet mouth of the pipe 31 from the funnel 19 must be dimensioned so that the liquid does not establish a coherent conductive connection between the expansion switch and the container when refilling.
In order to ensure permanent insulation, a storage container 32 can be switched into the tube 31, as shown in FIG. 5, which very slowly, approximately in the form of drops, into the funnel 19 through the nozzle-shaped opening 33 gives. The steam in the pipe 24 itself has good insulating properties, so that the container 17 actually does not accept the tension of the expansion chamber.