Expansionsschalter. Es ist bereits vorgeschlagen worden, einen VÄrecllselstromlichtbogen durch eine über min destens einen Stromnulldurchgang anhaltende kräftige Expansion des Dampfes, in welchem der Lichtbogen brennt, zu löschen. Die Löschwirkung beruht darauf, dass im Augen blick des Stromnulldurchganges dem Licht bogenraum durch die kräftige Expansion des Dampfes eine so grosse Energiemenge pro Zeiteinheit entzogen wird, da.ss dieser Raum in sehr kurzer Zeit entionisiert wird und da durch eine hohe Durchschlagsfestigkeit er hält.
Wenn dieser Entionisierungsprozess so rasch vor sich geht, dass die Durchschlags festigkeit in höherem Masse anwächst, als die nach dem Stromniilldurchgang wieder eintreffende Zündspannung, dann bleibt der Lichtbogen erloschen, weil er durch die wie dereintreffende Spannung nicht mehr wie dergezündet werden kann. Es kommt also bei diesem Löschprinzip alles darauf an, dass der Expansiansgrad, das heisst das Druck- (Y pro Zeiteinheit im Augenblick des Stromnulldurchganges die für die Entioni- sierung erforderliche Höhe hat.
Der Expansionsgrad im Augenblick des Stromnulldurchganges hängt nun nicht nur von dem Druck des erzeugten Dampfes, son dern auch von dem Gegendruck in demjeni gen Raum ab, in welchen der Dampf bei der Expansion ausströmt. Damit die im Augen blick des Stromnulldurchganges vorhandene Dampfausflussmenge nicht unter dasjenige Mass herabsinkt, welche für die Erzeugung des nötigen Expansionsgrades erforderlich ist, muss dem Entstehen von zu hohem Ge gendruck bezw. von Ausströmungswiderstän- den in dem Ausströmungsraum vorgebeugt werden.
Man pflegt die Dampfkammer des Ex pansionsschalters, in der die Lichtbogen- löschung erfolgt, in ein Kondensationsgefäss einzubauen, um die bei der heftigen Dampf ausströmung mitgerissene Flüssigkeit zurück- zuhalten. Es besteht nun die Schwierigkeit, dieses Kondensationsgefäss einerseits so zu bauen, dass nicht unzulässig grosse Flüssig keitsmengen ausgeworfen werden, anderseits so, dass bei dem beschränkten Fassungsraum. der ihm gegeben werden kann, ein unzulässi ger Gegendruck nicht entsteht.
Die Erfindung besteht darin, dass das Kondensationsgefäss mit grossen Ausströ- mungsöffnungen ausgerüstet wird, die durch Federkraft geschlossen gehalten und erst beim Überschreiten eines gewissen Dampf druckes geöffnet werden. Die Ausströmungs- öffnungen können bei entsprechender Anord nung so gross gehalten werden, dass das An wachsen des Gegendruckes auf einen unzu lässigen Wert mit Sicherheit vermieden wird'. Anderseits kann bei dieser Ausführung das Kondensationsgefäss normalerweise ganz oder fast ganz abgeschlossen sein, so dass die Ver dunstung der Schaltflüssigkeit sehr gering ist.
Dies ist insbesondere von Wichtigkeit, wenn leicht verdunstende Schaltflüssigkeit, zum Beispiel Wasser, angewendet wird.
Das Verschlussorgan des Kondensations gefässes kann mit demjenigen der Dampf kammer verbunden werden, so dass beide Verschlussorga.ne gleichzeitig geöffnet wer den. Die Gesamtmasse der bei der Expan sion bewegten Teile, also auch ihre Tätig keit. wird dadurch gross, was für das Offen halten der Ausströmungsöffnungen über den Stromnulldurchgang von Vorteil ist. Ins besondere kann das Kondensationsgefäss durch einen federnden Deckel verschlossen sein.
Man kann auch ein Kondensations gefäss anwenden, welches durch zusätzliche Verbindungsöffnungen kleineren Querschnit tes ständig mit dem Aussenraum in Verbin dung steht und die Anordnung dann so tref fen, dass für die Dampfkammer ein besonde rer Verschlussteil mit einer besonderen Ver- schlusskraft vorgesehen wird, die von der Verschlusskraft der Kondensationskammer unabhängig ist.
Bei dieser Anordnung kann durch entsprechende Einstellung der Ver- schlusskraft erreicht werden, dass sich die grossen Öffnungen des Kondensationsgefässes nur bei schweren Abschaltungen öffnen, während sie bei kleineren Abschaltungen ge schlossen bleiben, was den Vorteil hat, dass der Flüssigkeitsverlust für die normalen Ab- sohaltungen kleiner gehalten werden kann.
Die Öffnungen, die aus dem Kondensa tionsgefäss in den Aussenraum führen, kön nen so angeordnet sein, dass die Richtung der Ausströmung aus dem Kondensations gefäss entgegengesetzt ist zur Richtung der Einströmung des Dampfes aus der Dampf kammer in das Kondensationsgefäss. Hier durch werden Flüssigkeitsverluste vermie den. Beispielsweise können bei Anwendung einer Dampfkammer, aus welcher der Dampf radial nach aussen ausströmt, .die Ausströ- mungsöffnungen aus dem die Dampfkammer umgebenden Kondensationsgefäss'radial nach einwärts in ein Ausströmrohr münden, das sich oberhalb der Mitte der Dampfkammer an diese anschliesst.
In den Abbildungen sind zwei Ausfüh- iungsbeispiele der Erfindung dargestellt. In Fig. 1 bedeuten 10 die Dampfkammer, 11 das Kondensationsgefäss. In der Dampf kammer befindet sich das feststehende Schaltstück 12. Der obere Teil 13 der Dampfkammer ist durch Bolzen 14, die in seinem Flansch verankert sind, im untern Teil der Dampfkammer geführt und kann sich von diesem nach oben abheben. Auf den Bolzen sitzen Druckfedern 15, die sich gegen die Anker<B>16</B> der Bolzen 14 abstützen. Diese erzeugen die Verschlusskraft für die Dampf kammer, welche für die Expansion von der Dampfspannung in der Kammer überwunden werden muss.
Die Dampfkammer hat einen isolierenden Deckel 17, durch den mit mög lichst geringem Spiel der Schaltstift 18 hin durchgeführt ist. 19 ist .der Deckel des Kon- densationsRefässes, der mit diesem federnd verbunden ist. Zu diesem Zweck sind in dem Deckel Bolzen 20 eingeschraubt, mit denen der Deckel in den Flanschen 21 des Kon densationsgefässes geführt wird. Die Druck federn 22, die sich gegen die Anker 23 stüt zen, halten das Kondensationsgefäss normaler- weise geschlossen. Sie sind so stark gespannt, dass der sich bei kleineren Abschaltungen im Kondensationsgefäss entwickelnde Gegen druck nicht genügt, dieses zu öffnen.
Der Schaltstift 18 ist im Deckel 19 durch eine Dichtung 24 gedichtet. 25, 26 sind Abzugs rohre, welche den Dampfraum des Konden sationsgefässes mit dem Freien verbunden halten. -Mit, 27 ist der Spiegel der Schalt flüssigkeit bezeichnet. Als Schaltflüssigkeit kann beispielsweise Wasser verwendet wer den.
Die Wirkung dieses Schalters ist bei nor maler Abschaltung die folgende: Der Schaltstift 18 trennt sich vom Schalt stück 12 und zieht im Innern der Dampf kammer den Unterbrechungslichtbogen. Die ses verdampft Schaltflüssigkeit in der Dampfkammer und wenn der Dampfdruck die Höhe der Spannung der Federn 15 er reicht hat, öffnet sich die Kammer, indem der obere Teil 1.3 mit den Bolzen 14 nach oben gleitet, wobei die Federn 15 zusammen gedrückt werden. Der Dampf strömt unter hohem Druck mit grosser Geschwindigkeit in das Kondensationsgefäss aus und schleu dert dabei auch Schaltflüssigkeit nach oben. Von dieser wird jedoch nur eine kleine 1lenge durch die Ausströmrohre 25, 26 nach aussen mitgerissen. Der grösste Teil bleibt in der Kondensationskammer.
Die Rohre 25, 26 dürfen jedoch keinen zu grossen Querschnitt haben, damit nicht zu viel Flüssigkeit ver loren geht. Infolge des verhältnismässig Gro ssen Dampfraumes des Kondensationsgefässes und seiner Verbindung mit dem Freien durch die Ausströmrohre 25, 26 bleibt bei .der nor malen Abschaltung der Gegendruck, der sich in dem Kondensationsgefäss beim Ausströmen entwickelt, unter der zulässigen Grenze, so dass die für die Erzeugung des notwendigen Expansionsgrades erforderliche Dampfaus flussmenge aus der Dampfkammer 10 über mehrere Stromnulldurchgä,nge vorhanden ist. Während einer dieser Stromnulldurchgänge wird daher die Löschung des Lichtbogen: erfolgen.
Bei schweren Abschaltungen kommt da gegen das Verschlussorgan der Kondensa tionskammer, das ist sein Deckel 19, zur Wirkung. Eine besonders schwere Abschal tung liegt beispielsweise vor, wenn der Schaltstift durch eine Sperrung im Gestänge hängen bleibt, und ein Stehlichtbogen von längerer Dauer entsteht; dann würde der Gegendruck in dem Kondensationsgefäss bei geschlossen bleibendem Deckel 19 so stark anwachsen, dass die Expansion nach einer ge wissen Lichtbogendauer nicht mehr in dem erforderlichen Grade fortgeführt würde;
denn bei länger werdendem Lichtbogen steigt die sekundliche Dampfmenge sehr stark und die Dampfausflussmenge aus der Kondensa tionskammer ist dann zufolge der engen Querschnitte und des Strömungswiderstandes im Abströmungsweg ungenügend. Die Dampf ausflussmenge aus der Dampfkammer sinkt dann bald infolge des zu kleinen Druck unterschiedes unter das erforderliche Mass herab. Infolgedessen würde ein solcher Lichtbogen überhaupt nicht gelöscht und könnte zur Zerstörung des Schalters führen.
Dieser Möglichkeit ist jedoch dadurch vor gebeugt, dass sich bei Überschreiten eines ge wissen Gegendruckes der Deckel 19 gegen den Druck der Federn 22 abhebt und damit eine grosse zusätzliche Ausströmöffnung zwi schen Flansch und Deckel öffnet. Es findet nun eine zweite kräftige Expansion statt, die den Stehlichtbogen bei seinem Stromnull- durchgang zum Erlöschen bringt.
In Fig. 2 ist ein anderes Ausführungs beispiel dargestellt, bei welchem die Ver- schlussorgane der Dampfkammer und des Kondensationsgefässes miteinander verbunden sind und sich bei der Expansion gemeinsam öffnen, wodurch von vornherein so grosse Ausströmöffnungen aus dem Kondensations gefäss freigelegt werden, dass ein Ansteigen des Gegendruckes bezw. Ausströmungswider- standes über einen unzulässigen Wert nicht erfolgen kann.
Die Dampfkammer ist mit 30 bezeichnet. Sie besteht ganz aus Isoliermaterial und ist aus einem untern Teil und den Platten 31 bis 34 zusammengesetzt, welche mittlere Öffnungen für den Schaltstift haben, sich nach oben abheben können und durch Stifte 35 geführt sind. In der Schaltkammer befin det sich das feste Schaltstück 36. Auf den Ring 34 ist ein Rohr 37 aus Isoliermaterial aufgesetzt, das an seinem untern Ende bei 38 und an seinem obern Ende bei 39 mit grossen Ausströmungsöffnungen versehen ist. Die Dampfkammer ist in das Kondensations gefäss 40 eingebaut.
Dieses ist an seinem obern Ende duich eine Wand 41 abgeschlos sen, welche das Kondensationsgefäss in Form eines Hohlringes nach oben begrenzt. Durch die Gleitflächen 42 dieser Wand wird das Isolierrohr 37, welches sich jeweils mit einem Teil der Ringe 31 bis 34 der Dampfkammer nach aufwärts bewegt, geführt. Auf dem Rohr 37 liegt ein schwerer Deckel 43 aus Isoliermaterial auf. Dieser ist mit einer Dichtungsleiste 44 versehen, und es sind in ihn die Bolzen 45 eingeschraubt, mit wel chen er in :den Flanschen der Wand 41 des Kondensationsgefässes geführt wird.
Durch die Druckfedern 46, die sich gegen Anker 47 der Bolzen 45 abstützen, wird der Deckel mit seiner Dichtungsleiste 44 normalerweise gegen die Wand 41 des Kondensationsgefä sses gedrückt, wodurch das Kondensations gefäss vollkommen gegen den Aussenraum ab geschlossen ist. In dem Deckel befindet sich um den Schaltstift 48 herum eine Dichtungs nut 49 mit Dichtungsmaterial für .den Schalt stift. In dem gondensatiousgefäss sind noch die Wände 50 angebracht, welche zur Füh rung der Schaltflüssigkeit dienen. Die Öff nungen 51 und 52 dienen zum Ausgleich der Schaltflüssigkeit.
Es können die punktiert angegebenen, mit 53 bezeichneten Überstrom rohre angeordnet sein, welche die zusammen gedrückte Luft nach dem Aussenraum über strömen lassen, um auf diese Weise den kleinsten Gegendruck für .die strömende Flüssigkeit entstehen zu lassen. Der normale Spiegel der Schaltflüssigkeit ist durch die Marke 54 angegeben.
In der Abbildung ist der Augenblick dargestellt, in welchem während :der Expan sion der Lichtbogen gerade erlischt.
Der Lichtbogen hat so viel Schaltflüssig keit verdampft, dass unter der Wirkung des Dampfdruckes die obern Ringe 32 bis 34 samt dem Rohr 37 und dem Deckel 43 gegen .die Wirkung der Druckfedern 46 abgehoben worden sind. Dabei hat sich zwischen den Ringen 31 und 32 ein grosser Ringspalt ge bildet, aus welchem der Dampf in das Kon densationsgefäss ausströmt. Die vorgelagerte Schaltflüssigkeit wird nun durch die Füh rungswände 50 geführt und strömt als ge schlossener Kolben nach aufwärts. Sie wird dann durch die Hohlringführung in der Wand 41 nach abwärts gelenkt. Der expan dierende Dampf strömt aus dem Raum 55 durch die Öffnungen 38 in das Rohr 37 und aus diesem durch die Öffnungen 39 nach aussen ab. Die ausströmenden Dämpfe sind mit punktierten Pfeilen angedeutet.
Da die ausströmenden Gase hierbei zweimal um gelenkt werden, wird alle mitgerissene Flüs sigkeit ausgeschieden. Die Öffnungen 38 sind so gross gehalten, dass eine Verstopfung durch Schaltflüssigkeit und somit ein Strö mungswiderstand, der den Expansionsgrad herabsetzt, nicht entsteht. Der Schaltstift 48 wird im Augenblick des Stromnulldurch- ganges des Lichtbogens in die gasfreie Schaltflüssigkeit hineingezogen, welche die obern Taschen der Dampfkammer füllt. Hierdurch wird die Unterbrechung begün stigt.