Elektrischer Schalter. Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter mit festen Kontakten, die in einer mit einem Lösehmedium gefüll ten Kammer eingeschlossen sind.
In den bekannten derartigen Schaltern wurde der Lichtbogen durch einen Flüssig keitsstrom gelöscht, der entweder durch einen Hilfslichtbogen erzeugt wurde, oder es war der Schalter mit einer Pumpe ver sehen, die vom Schaltmechanismus angetrie ben wurde und den Strom erzeugte.
Die Verwendung eines Hilfslichtbogens für den genannten Zweck führt zu ziemlich komplizierten Konstruktionen des Schalters und ist auch mit andern Nachteilen verbun den, die sich besonders bei dem Einschalten des Schalters geltend machen.
Wird der Flüssigkeitsstrom von einem von dem Sehaltmeehanismus a:igetriebenen Kolben erzeugt, muss der Schaltmechanismus bei jeder LTnterbrechung immer die im un- günstigsten Falle erforderliche Flüssigkeits strömung hervorrufen, nämlich die für das Löschen eines Kurzschlusslichtbogens erfor derliche.
Da diese Flüssigkeitsströmung ganz bedeutend ist, wird der Schaltmechanismus bei jeder Unterbrechung erheblich belastet und muss deshalb entsprechend kräftig dimensioniert werden.
Es sind auch Unterbrecher bekannt, bei denen der Flüssigkeitsstrom von dem LTn- terbrechungslichtbogen selbst erzeug; wird, indem der von dem Lichtbogen erzeugte Dampfdruck unmittelbar auf das lichtbogen- löschende Medium. einwirkt und einen den Lichtbogenweg überquerenden Flüssigkeits strahl an einer von der Unterbrechungsstelle ziemlich weit entfernten ;Stelle erzeugt.
Der Lichtbogen bekommt also eine ziemlich grosse Länge ehe die Löschwirkung eintritt, so dass von ihm eine bedeutende Energiemenge ent wickelt wird. Die .Stärke der Strömung wird sich des halb der Grösse des zu unterbrechenden Stro mes automatisch anpassen.
Bei .dem Schalter gemäss der Erfindung steht -die Kammer, in welcher die Kontakte des Schalters eingeschlossen sind, mit einer andern Kammer in Verbindung und es wird das Volumen mindestens einer Kammer durch die Einwirkung des vor dem Unterbrechungs lichtbogen erzeugten Druckes verändert, - so ,
dass das dabei aus der einen in nie andere Kammer fliessende Löschmedium durch min destens einen eine Verbindung zwischen den Kammern bildenden Kanal gepresst und dabei in innige Berührung mit dem Lichtbogen ge bracht wird.
In den beigefügten Zeichnungen werden verschiedene Ausführungsbeispiele der Er findung gezeigt.
Fig. 1 zeigt einen Ölschalter nach der Erfindung und in dieser Figur ist 1 ein 9llbehälter mit Deckel 2. 3 sind Durchfüh rungsisolatoren, die an dem Deckel 2 be festigt sind und die feststehenden Kontakte 8 tragen, sowie eine diese Kontakte um gebende Druckkammer 4. 5 ist eine Isolier- stange, die die Brücke 7 mit den beweglichen Kontakten 6 trägt. Die Druck- oder Lösch kammer 4 ist in Fig. 2 in grösserem Mass- stabe gezeigt.
In dieser Figur bedeutet 8 der feststehende Kontakt der von dem Iso lator 3 getragen wird. Der Kontakt 8 ist mit federnd angebrachten Kontaktblöcken 9 versehen, .die einen. Hülsenkontakt bilden. Die Kontaktblöcke werden von Blattfedern 10 getragen und durch ringförmige .Schrauben federn 11 zusammengepresst. Der Kontakt 8 ist von einer Metallhülse 1.2 umgeben, an welcher durch radiale Arme ein Ring 16 befestigt ist.
An dem Ring 16 ist ein Zy linder 13 aus Isolationsmaterial, zum Bei spiel aus bakelisiertem Papier, befestigt. Der Zylinder 13 ist mit dem Deckel 14 und Boden 15 versehen, welche Teile durch Stäbchen 17 in geeignetem Abstand ge halten werden. Der Deckel 14 und Boden 15 sind mit Löchern 18 bezw. 19 für den beyveglichen Kontakt 6 versehen. Das Loch 18 in dem Deckel 14 hat ungefähr denselben Durchmesser wie der bewegliche Kontakt 6.
Unmittelbar unter dem Boden 15 ist noch ein Boden 20 angeordnet, der sich in seit licher Richtung frei bewegen kann. Dieser Boden ist mit einem Loch 21 versehen, in das -der bewegliche Kontakt passt. Durch die bewegliche Anordnung des Bodens 20 kann das Loch 21 sehr genau passend sein, trotzdem der 'bewegliche Kontakt 6 sich nicht genau zentrisch zu dem Zylinder 13 bewegt. Um,den Zylinder 13 ist ein Metall- zylinder 22 angeordnet, der oben mit einem Metallring 23 versehen ist und unten mit einer umgebogenen Kante 24, die genau um den Zylinder 13 passt.
Der Ring 23 passt genau um die Metallhülse 12 und ist innen mit einer Aasdrehung 25 versehen. Diese Aasdrehung steht mit dem Innern der Kam mer durch Öffnungen 29 in Verbindung und mit dem Raum ausserhalb des Zylinders durch eine Öffnung 30. Die Öffnungen 29 sind normalerweise durch Ventile 28 ge schlossen, welche durch Federn 27 gegen die Löcher 29 gepresst werden.
Die Anordnung wirkt in folgender Weise:. Wenn der bewegliche Kontakt 6 sich von den Kontaktblöcken 9 wegbewegt, entsteht zwi schen den Kontakten ein Lichtbogen, welcher zunächst die Flüssigkeit in dem obern Raume 3,2 verdampft, und dann, wenn er in dem untern Raum 33 ausgezogen wird, auch die dort befindliche Flüssigkeit ver dampft.
Der dadurch entwickelte Druck wirkt an .der untern Seite des Ringes 23 mit einer nach oben gerichteten Kraft und auf der umgebogenen Kante 24 des Zylinders 22 mit einer nach unten gerichteten Kraft. Die erste Kraft ist bedeutend grösser als die zweite, so. dass der Zylinder 22 von der resul- tierenden Kraft eine nach oben gerichtete Bewegung erfährt.
Bei dieser Bewegung wird der Raum zwischen den Zylinder 22 und 13 vermindert und der obere Raum 32 vergrössert. Hierdurch wird das Lösch medium zuerst aus dem erstgenannten Raume in den Raum 33 gepresst und dann durch den Kanal 18 in den Raum 32. Nachdem der Lichtbogen gelöscht ist, wird der Zylinder 22 von der Feder 34 in die Ausgangslage zurückgebracht.
Die Ventile 29 des Ringes ,\33 sind des halb vorgesehen, um einen übermässigen Druck in den Kammern zu vermeiden, und um das Entweichen der Gase nach dem Löschen zu erleichtern, ist der Ring 16 mit kleinen Löchern 35 versehen.
In Fig. 3 ist der feste Kontakt 42 in dem Zylinder 36 ausgebildet. Dieser Zylin der besteht aus Metall und wird von dem Isolator 3 getragen. Der Zylinder 36 weist einen Kolben 37 auf, der mittelst Stangen 38 mit einem andern Kolben 39 verbunden ist, der in einem andern Zylinder 40 be weglich ist. Dieser letztere Zylinder wird aus Isoliermaterial hergestellt und hat einen Durchmesser, der bedeutend kleiner ist als der Durchmesser des Zylinders 36.
Wenn der bewegliche Kontakt 41 sich von dem festste"lienden Kontakt 42 wegbewegt, ent- stelit ein Lichtbogen zwischen diesen beiden K ontakten und da beide Kammern oder Zylinder mit einem lichtbogenlöschenden Medium gefüllt sind, wird dies verdampft und erzeugt .einen Dru ek nach oben auf den Kolben 37 und nach unten auf den Kolben 39. Da die beiden Kolbenflächen verschie den gross sind, -wird eine resultierende Kraft nach oben wirken, so dass die beiden Kol ben nach oben bewegt werden.
Bei dieser Bewegung wird die Löschflüssigkeit aus dem kleineren Zylinder durch :das Loch 43 aus gepresst und dabei in innige Berübrung mit dem Lichtbogen gebracht. Nach dem Aus löscher_ des Lichtbogens werden die Kolben von der Feder 44 in die ursprüngliche Lage zurückgebracht.
In Fig. 4 ist eine Abänderung der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform veran schaulicht. In dieser Ausfiihrungsform sind die beiden Zylinder durch eine -Wand 45 getrennt. Der feststehende Kontakt ist nach giebig befestigt und die Wand 45 ist mit einem Loch versehen, durch welches der be wegliche Kontakt durchtreten kann.
In den Ausführungen gemäss Fig. 5 und 6 sind die Zylinder im Verhältnis zuein ander beweglich angeordnet: Der obere Zy linder wird vorzugsweise aus Metall herge stellt, während der untere Zylinder aus Isoliermaterial hergestellt ist. In. beiden Ausführungsformen ist der feste Kontakt nachgiebig angeordnet und in der Ausfüh rungsform gemäss Fig. 5 ist der feststehende Kontakt mit einem Loch 49 versehen. Auch in diesen Ausführungsformen sind die Zy linder dureli .eine Wand 45 getrennt.
Diese Wand ist durch @Stäbchen 46 getragen, wel che von Schraubenfedern 47 umgeben sind, die auf den obern Kolben wirken. In Eig. 5 ist der feststehende Kontakt in einem Loch 48 in der Wand 45 angeordnet und ist mit einem Kanal 49 und Öffnungen 50 versehen. Der untere Zylinder ist mit dem obern Kol ben fest verbunden, so dass, wenn .ein Druck in den Zylindern entsteht, der untere Zylin der nach oben bewegt wird und ;die in dem selben enthaltende Flüssigkeit durch den Kanal 49 und Öffnungen 50 bezw. durch das Loch 51 in,der Wand 45 gepresst wird.
In den Fig. 7, 8 und 9 werden Ausfüh rungsformen gezeigt, bei denen die Wand 45 durch eine Mehrzahl von Wänden oder Scheiben 52 ersetzt ist. Diese Scheiben sind mit je einem Loch versehen, wobei diese Löcher übereinander angeordnet sind; so da.ss ein Kanal für den beweglichen Kontakt ge bildet wird. In Fig. 7 sind diese Scheiben in kleinem Abstand voneinander angeordnet und auch in Fig. 8 ist dies der.
Fall, jedoch sind in Fig. 8 die Scheiben mit seitlich an geordneten Löchern 53 versehen, wodurch eine Querströmung der Löschflüssigkeit durch den Lichtbogenpfad erzielt wird. In Fig. 9 wird ein Schnitt,der Anordnung ge mäss F'ig. 8 gezeigt, und zwar in einer senk rechten Schnittebene zu Fig. B.
In Fig. 10 ist der feststehende Kontakt 54 an einem beweglichen Metallkolben 55 be festigt, welcher sich in dem ZylindtPar 56- bewegen kann. Dieser Zylinder ist an dem Isolator 5 7 befestigt und :der -feststehende Kontakt ist durch einen biegsamen Leiter 58 mit dem Zylinder 56 verbunden. Eine Feder 59 dient dazu, den Kolben 55 in der untern Lage zu halten.
Der Kolben 5,5 ist mit einem Flansch 62 und einem Zylinder 60 versehen. In diesem Zylinder ist eine Zwischenwand 61 unmittel- bar vor dem Kontakt 54 angebracht, und in. dieser Wand ist ein Loch vorhanden, durch welches der bewegliche Kontakt 41 durchtreten kann. An dem Zylinder 56 ist ein Zylinder 63 aus Isolationsmaterial be festigt, der einen grösseren Durchmesser als der Zylinder 60 hat und diesen umgibt.
Der Flansch 62 passt ziemlich genau in den Zy linder 63, um eine ausreichende Dichtung zu bekommen. Der Boden 64 des Zylinders 68 ist mit einem Loch für den beweglichen Koutzltt versehen, und in dem Kolben 55 ist ein Loch 67 angeordnet.
Die Anordnung gemäss Fig. 11 unter scheidet sich von :der Ausführung gemäss Fig. 10 dadurch, dass der feststehende Kon takt und der Kolben 55 mittelst dem Staab 65 an dem Isolator fest angebracht sind. In dieser Anordnung ist :der Zylinder 56 mit dem an demselben befestigten Isolier- zylinder 63 beweglich und wind von ide!r Feder 59 in der obern Lage gehalten.
Inder Anordnung gemäss Fig. 12 ist der feststehende Kontakt 54 an einem Metallteil 66 befestigt, welcher ferner die beiden Zy linder 70 und 73 aus Isolationsmaterial trägt. Der Zylinder 70 ist mit einer un mittelbar vor dem festen Kontakt 54 befind lichen Zwischenwand 71 versehen und der Zylinder 73 ist mit einem Boden 74 versehen. Die Räume an den beiden .Seiten des Zy linders 70 sind durch Löcher 68 des Zylin ders 70 verbunden. Zwischen den beiden Zylindern 70 und 73 ist ein beweglicher Metallzylinder 72 angeordnet.
Dieser Zy linder ist an dem untern Teil mit einem Flansch versehen, der denselben Durch messer wie der Innendurchmesser des Zy linders 73 hat. In dieser Ausführungsform sind die beiden Isolationszylinder fest ange ordnet und nur der dazwischenliegende Me tallzylinder 72 kann sich in vertikaler Rieh- tung bewegen und wird von den Federn 69 in der untern Lage gehalten. Die Federn werden von kleinen Stäbchen 75 in richtiger Lage gehalten.
Die Anordnung nach Fig. 13 ist ähnlich der Anordnnug nach Fig. 12. Der Isolator 57 trägt einen Metallzylinder 86, der seiner seits einen Zylinder 80 aus Isolationsmaterial trägt. Dieser Zylinder weist unmittelbar vor dem festen Kontakt 54 eine Zwischenwand 81 auf. Der äussere Zylinder 83 ist beweglich und wird von den Federn 69 in der obern Lage gehalten. Die Federn 69 werden von .den kleinen Stäbchen 75 gerade gehalten.
Der Zylinder 83 ist mit einem Boden 84 versehen, in welchem ein Loch für den be weglichen Kontakt angeordnet ist und der Metallzylinder<B>8</B>6 ist mit Löchern 88 für die Löschflüssigkeit versehen. Der Zylinder 80 ist an dem Zylinder 82 befestigt, welcher auch,die Stäbchen 75 trägt.
In Fig. 14 wird eine Ausführungsform der Erfindung gezeigt, die sich besonders für solche ,Schalter eignet, wo Wasser als Lösch- flüssigkeit benutzt wird. In dieser Figur bedeutet 91 die Isolatoren, die die festste henden Kontakte 9 7 tragen. Die Löschkam mern werden von einer Mehrzahl von Zylin dern gebildet, die im Verhältnis zueinander beweglich sind. Die beweglichen Kontakte 93 sind an einer Brücke 94 befestigt, wel che von einer isolierenden Stange 95 getragen wird. Diese Stange ist mit dem Schalt mechanismus verbunden, welcher auf der Zeichnung nicht gezeigt ist.
Die Isolatoren 91 werden von einem Träger 92 getragen, der ein Teil des ganzen Schalters sein kann.
In Fig. 15 werden die Löschkammern in grösserem Massstabe gezeigt. In dieser Figur bedeutet 97 der feststehende Kontakt der am Boden des Behälters angeordnet ist. Der Be hälter wird von einem Zylinder 104 mit Boden samt Deckel 105 gebildet. Dieser Zylinder kann aus Metall hergestellt sein, wie alle übrigen Zylinder, nur müssen die Deckel der verschiedenen Zylinder aus Iso liermaterial sein. Der feststehende Kontakt ist von einem Metallzylinder 107 nachgiebig getragen, mit welchem er durch Federn 110, Bolzen 109 und biegsame Leiter 108 ver bunden ist.
Der Zylinder 98 ist mittelst Stäbchen 106 am Boden des Behälters be festigt. Dicht um den Zylinder 98 ist der Zylinder 102 mit Boden 101 angeordnet und dieser Zylinder ist mit dem in dem Behälter 104 beweglichen Zylinder 100 fest verbun den. Der Zylinder 98 ist mit einem Deckel 99 versehen, so dass der feststehende Kon takt völlig eingeschlossen ist. Der beweg liebe Zylinder 100 weist einen als Kolben dienenden Deckel 103 auf und alle Deckel 99, 103 und 105 sind mit einem Loch für den beweglichen Kontakt versehen. Der bewegliche Kontakt 93 hat am untern Ende eine Bohrung, welche durch Kanäle 96 mit dem äussern Raume in Verbindung steht.
Diese Anordnung wirkt in folgender Weise: Wenn die Kontakte voneinander ge trennt werden, entsteht zwischen ihnen ein Lichtbogen, der das Wasser verdampft. In clem ersten Augenblick wird der Dampf durch die Löcher 96 entweichen, so. dass der Druck an beiden Seiten des Deckels 99 bezw. des Bodens 101 ungefähr gleich wird.
Der Druck an der untern Seite des Deckels 103 verursacht eine nach oben gerichtete Bewe gung des Zylinders 100, und da der Zylin der 102 mit diesem Zylinder fest verbun den ist, wird der Raum innerhalb des Zy linders 98 zusammengepresst. Durch diese Zusammenpressung wird die Löschflüssig- keit durch das Loch in dem Deckel 99 ge- presst, wodurch der Lichtbogen, der auch durch dieses Loch passiert, :sehr schnell aus gelöscht wird.
Normalerweise wird der Schal ter mit Wasser bis an die mit Pfeil bezeich nete Linie gefüllt, aber man kann auch weniger Wasser benutzen, so,dass es nicht bis an den Deckel 103 reicht.
In den Fig. 16 und 17 werden zwei an dere Ausführungsformen der in Fig. 15 ge zeigten Anordnung gezeigt. In Fig. 16 ist der feste Kontakt 111 mit einem Loch ver sehen, und der diesen Kontakt tragende Zy linder 112 mit einem Kanal 7.13. Bei dieser Ausführungsform braucht deshalb der be- wegliche Kontakt nicht @durehbohrt zu sein. Bei der Unterbrechung wird der im -Innern des Zylinders 98 entstehende Dampf durch den Kanal 113 in den Raum ausserhalb des Zylinders ausströmen.
Die Ausführungsform nach Fig. 17 unterscheidet sich von der in Fig. 16 nur dadurch, dass der feststehende Kontakt als Hülsenkontakt mit federnd be festigten Kontaktblöcken 116 ausgebildet ist.
In Fig. 18 ist noch eine Ausführungs- form,der in Fig. 15 gezeigten Anordnung ge zeigt, aber hier wird der Liehtbogenweg von einer Anzahl quergehenden Kanälen 119 ge kreuzt, die von Isolationsscheiben 118 ge bildet werden. Diese .Scheiben werden in Auf sicht in Fig. 19 gezeigt.
In den in den Fig. 14 bis 18 gezeigten Anordnungen ist die von dem Zylinder 98 eingeschlossene Druckkammer mit einem Ventil 117 versehen, das bei einem bestimm ten Überdruck geöffnet wird, wodurch die Druckkammer gegen gefährliche Spannun gen geschützt wird.
Fig. 20 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung in welcher zwei Kontaktpaare in einem Zylinder eingeschlossen sind. In Fig. 20 sind die festen Kontakte mit 121 bezeichnet. Diese werden von den Isolatoren 122 getragen, welche in dem Deckel 12-3 be festigt sind. Von den Isolatoren wird ferner ein Deckel 124 getragen, der seinerseits einen Zylinder 12,6 aus Isoliermaterial trägt. Dieser Zylinder ist am untern Ende durch einen Boden 127 geschlossen, der mit einem den Zylinder 126 umgebenden Zylinder 128 verbunden ist.
Der Zylinder 128 ist am obern Ende durch einen Deckel 129 geschlos sen, der mit Löchern versehen ist, durch wel che die Isolatoren 122 passieren, so dass der Zylinder 128 mit dem Deckel 129 und dem Boden 127 sich frei auf- und abbewegen kann. Das .Spiel zwischen dem Zylinder 126 und dem Boden 127 und ebenso das Spiel zwischen den Isolatoren 122 und dem Deckel 129 wird so klein wie möglich gehalten, um Ölverlust zu vermeiden. Der Raum, der von dem Zylinder 126, Deckel 1.24 und Bo- den 127 begrenzt wird, steht durch Kanäle 132 mit dem Raume ausserhalb des Zylin ders 126 in Verbindung, und die Kanäle 132 sind unmittelbar an ,den Unterbrechungs- stellen zwischen den Kontakten angeordnet.
Bei der Unterbrechung wind durch die Einwirkung des Unterbrechungslichtbogens zwischen den festen Kontakten 121 und den beweglichen Kontakten 1.33 ein Druck er zeugt, der durch die,Öffnungen 132 fortge pflanzt wird, so dass der Druch auf der untern Seite des Deckels 129 und auf beiden Seiten des Bodens 127 wirken wird. Die auf beiden Seiten des Bodens 127 wirkenden Druckkräfte heben einander auf, so dass nur noch die auf dem Deckel 129 wirkende Kraft wirksam ist.
Durch diese Kraft wird der Zylinder 128 mit Deckel 129 und Boden 127 sich nach aufwärts bewegen und eine Zusam- menpressung,des von dem Zylinder 126 ein geschlossenen Raumes verursachen. Dadurch wird die in diesem Raume eingeschlossene Flüssigkeit durch die Löcher 182 hinausge- presst und kommt dabei in innige Berührung mit dem Lichtbogen.