Einrichtung zum Löschen von Wechselstromhochleistungslichthögen in Stromunterhrectiungsvorrichtungen, insbesondere in Schaltern. I,Il@@il pll,i!I;il Die Erfindung bezieht sich auf eine Ein richtung zum Löschen von Wechselstrom- hochleistungslichtbögen in Stromunterbre- chungsvorrichtungen, insbesondere in Schal lern, mit mindestens einem in einem Gasrahm angeordneten Löschkanal, durch den der Lichtbogen beim Abschalten gezogen wird, und in dessen mittleren Teil eine Druckgas leitung mündet.
Die Erfindung besteht darin, dass eine Partie der Druckgasleitung als Gefäss ausge hildet ist zur Aufnahme eines Teils des ge samten Löschflüssigkeitsvorrates der Strom unterbrechungsvorrichtung, welcher Teil be stimmt ist, beim Schalten von Druckgas in den Lichtbogen ausgestossen zu werden, und zwar derart, dass er spätestens nach Beendi gung des Ausschaltvorganges vollständig aus gestossen ist.
Die Erfindung ermöglicht eine besonders gute Löschwirkung zu erzielen, so dass mit dem vorliegenden Schalter sehr hohe Ab schaltleistungen unterbrochen werden können, und zwar mit an sich beliebigen, insbesondere halbleitenden Flüssigkeiten, -wie zum Beispiel Wasser. Als Druckgas kann- zum Beispiel Druckluft verwendet werden. Dem Druckgas kann vorteilhafterweise ein geringer Druck gegeben werden, um den Gegendruck des Lichtbogens nicht zu hoch ansteigen zu lassen. Mit einem Druck in der Grössenord nung von 10 Atmosphären wurden gute Er gebnisse erzielt.
In der Zeichnung sind Ausführungsbei spiele des Erfindungsgegenstandes darge stellt. In Fig. 1 ist auf einem Isolator 10 ein Metallgefäss 11 mit einer Isolierhaube 12 auf gestellt. Mit dem Metallgefäss 11 ist das fest stehende Schaltstück 13 leitend verbunden. Der bewegliche Schaltstift 14 ist durch die Isolierhaube 12 hindurchgeführt. Der Strom wird dem Gefäss 11 und dem damit leitend verbundenen Schaltstück 1.3 durch die Leitung 15 zugeführt und aus dem Schalt stift 14 durch den Gleitkontakt 16 abgenom men. 17 ist eine Platte aus Isoliermaterial, welche mit einer zylindrischen engen Boh rung 18 für den Schaltstift und einer grossen Öffnung 19 versehen ist und in die Kammer 11, 12 eingebaut ist.
Die Bohrung 18 bildet den Löschkanal für den Lichtbogen. In der Mitte des Löschkanals befindet sich die Mün dung 20 der Flüssigkeitszuführungsleitung. Diese besteht aus dem Rohrkrümmer 2,1. Der Mündungsquerschnitt 20 erweitert sich rasch auf den wesentlich grösseren Querschnitt des Rohres '21. Der Mündungsquerschnitt 20 der Druckgasleitung 21 soll etwa gleich der Summe der Querschnitte der beiden Expan sionsmündungen des Löschkanals 18 sein, aus denen die Gase aus dem Lichtbogenraum in den umgebenden Gasraum expandieren. Der Rohrkrümmer kommuniziert durch die enge Verbindungsöffnung 22 mit dem Vorratsge fäss 11.
In der Verbindungsöffnung kann ein Rückschlagventil 23, zum Beispiel ein Kugelventil angebracht sein. Der Spiegel der Schaltflüssigkeit ist mit 24 bezeichnet. An das äussere Ende des Rohrkrümmers 2'1 ist ein Pressluftbehälter oder eine Presslufterzeu- gungsanlage angeschlossen. 25 ist ein Aus puffrohr, 2.6 eine Ablenkplatte, welche das Auswerfen von Flüssigkeit verhindert.
Die Einrichtung wirkt folgendermassen; Die von Hand oder durch einen Magneten er folgende Auslösung des Schalters bewirkt, dass völlig selbsttätig zuerst die Pressgaszu- führung zur Druckgasleitung 2'7 freigegeben und dann der Schaltstift 14 in der Auslöse richtung in Bewegung gesetzt wird. Die ver hältnismässig geringe Flüssigkeitsmenge 2-8 in dem Rohrkrümmer 21 setzt sich daher sofort in Bewegung und beginnt schon durch den Löschkanal 18 auszuströmen, während sich der Stift 14 noch in diesem befindet.
Da der Stift mit Spiel durch den Löschkanal hin durchgeführt ist, steht dem Ausströmen der Flüssigkeit ein bestimmter Ringquerschnitt zur Verfügung. Die Flüssigkeit in dem Löschkanal erlaugt daher in dem Löschkanal eine gewisse Strömungsgschwindigkeit, bevor der Lichtbogen hindurchgezogen wird. Wenn die Stiftspitze die obere Mündung des Lösch kanals verlässt, soll die Flüssigkeit aus dein Rohrkrümmer 21 zweckmässig schon nahezu ausgestossen sein. In diesem Zeitpunkt befin det sich die Löschmittelströmung in vollem Gange.
Anderseits muss, solange der Licht bogen besteht, noch Flüssigkeit strömen, was sich durch entsprechende Bemessung des Fas sungsraumes der Druckgasleitung, der für die Aufnahme der Flüssigkeit bestimmt ist, er reichen lässt. Die Unterbrechung des Strom kreises vollzieht sich in der Regel beim ersten Stromnulldurchgang des Wechselstromes, der stattfindet, während der Lichtbogen durch den Löschkanal gezogen ist. Die besondere Güte der Löschwirkung hängt mit der klei nen Flüssigkeitsmenge, welche im Augen blick der Unterbrechung vorhanden ist, zu sammen, denn, wie Versuche ergeben haben, ist das Maximum der Unterbrechungsleistung immer dann erreicht, wenn die im Unter brechungsmoment vorhandene Flüssigkeits menge einen Mindestwert annimmt.
Nach der Unterbrechung des Stromkreises füllt sich der Rohrkrümmer 21 aus dem Vor- ,ratsgefäss 11 von selbst wieder mit Flüssig keit, die durch die 'Öffnung 22 einströmt, so bald die Pressgaszuführung unterbrochen wurde. Während das Pressgas auf die Flüs sigkeit drückt, ist das Rückschlagventil 23 geschlossen, so da.ss keine Flüssigkeit aus dem Rohrkrümmer in das Gefäss 11 gedrückt wird. Der .durch den Lichtbogen aus der Flüssig keit entwickelte Dampf expandiert mit gro sser Schnelligkeit nach beiden Seiten in den flüssigkeitsfreien Raum der Kammer.
Da sich die untere Öffnung durch die Schräg stellung der Lösehkanalachse in weiter Ent fernung von Flüssigkeitsspiegel 24 befindet, wird die Expansion auch nach dieser Rich tung nicht durch die Flüssigkeit gehemmt. Der Lichtbogen kommt ausserdem mit der Flüssigkeit in dem Vorratsbehälter nicht in Berührung, was vorteilhaft ist, da hierdurch nur eine schädliche Dampfbildung und daher Gegendruckbildung entsteht. Durch die Üff- nung 19 kann der nach unten aus dem Lösch- kanal expandierende Dampf rasch abströmen. Der Dampf verlässt die Kammer durch das Auspuffrohr 25.
Die Kammer kann unter Umständen auch ohne Auspuff ausgeführt sein, weil die Ein richtung mit sehr geringen Flüssigkeits mengen betrieben werden kann und die Lö schung in. der Regel schon in der ersten Halb welle des Wechselstromes erfolgt, so da.ss wenig Dampf und daher auch nur ein ge ringer Gegendruck entsteht.
Die Flüssigkeitsoberfläche in dem Be hälter 11 kann durch eine Platte 29 aus Holz, Isoliermaterial oder dergleichen abgedeckt sein, um zu verhindern, dass durch die heftige Expansion der Löscheinrichtung die Flüssig keit aufgewirbelt wird.
Fig. 2 stellt ein anderes Ausführungsbei spiel des Erfindungsgegenstandes dar, bei dem die in den Lichtbogen gepresste Flüssig keit auf mindestens zwei in Reihe geschaltete Löschkanäle verteilt ist, die derart gespeist sind, dass die Flüssigkeit frühestens beim Hindurchgehen des beweglichen Schaltstiftes durch den letzten Lichtbogenlöschkanal aus den Löschkanälen vollständig ausgestossen wird.
110 ist das auf einem Isolator aufgestellte metallene Schaltgefäss, 111 ist eine Isolier haube, die auf dem Schaltgefäss aufgesetzt ist und diese abschliesst. 112 ist das feststehende ,chaltstück, das mit dem Metallgefäss 110 lei tend verbunden sein kann, so dass der Strom anschluss an der Metallkammer angeordnet sein kann. 113 ist der bewegliche Schaltstift, 114 ein Gleitkontakt, durch den :der Strom aus dem Schaltstift abgenommen wird. Die Löschvorrichtung besteht aus den beiden Platten 115, 116, die aus einem Isolierstoff sind und enge zylindrische Bohrungen 117, 118 für den Schaltstift 114 besitzen.
In den mittleren Teil dieser Lichtbogenlöschkanäle münden die Flüssigkeitszuführungsleitungen 119, 120, die sieh in einer gemeinsamen Lei tung 121 vereinigen. Die Leitung 121 ist als Rohrkrümmer ausgebildet, in dem die Schalt flüssigkeit bis zur Marke 122 steht. Durch ein Rückschlagventil 123 steht das Rohr mit der Flüssigkeit in der Kammer 110 in Ver bindung. Die Leitung 124 führt zu einer Druckgasquelle. In ihr ist ein geeignetes An schlussorgan angeordnet, das -durch den Aus löser des Schalters gesteuert wird. 125 ist ein Auspuffrohr.
In den Platten 115, 116 befin den sich grosse Öffnungen 126, 12"r, durch. die der vom Lichtbogen entwickelte Dampf ab strömen kann. 12ss ist eine Isolierplatte, die den Flüssigkeitsspiegel abdeckt.
Die Einrichtung wirkt folgendermassen: Durch die Auslösung des Schalters wird .die Druckgaszuführung zu dem Rohr 124 geöff net und die Bewegungseinrichtung für den Schaltstift 114 in Tätigkeit gesetzt. Die in der Druckgasleitung 121 befindliche Flüssig keit 129 setzt sich sofort in Bewegung und beginnt durch die Löschkanäle 117, 11,8 aus zuströmen, bevor noch die Stiftspitze in den Löschkanal 117 eintritt. Etwa wenn die Schaltstiftspitze sich mitten in dem Lösch- kanal 118 befindet, ist die Flüssigkeit 12,
9 vollständig aus den beiden Löschkanälen 117 und 118 ausgestossen. Die Löschung des Lichtbogens vollzieht sich dann beim ersten Stromnulldurchgang des Wechselstromlicht- bogens, der beim oder knapp nach dem Passieren der Schaltstiftspitze durch den obern Löschkanal 118 stattfindet.' In diesem Augenblick ist die Flüssigkeitsmenge, die sich in den beiden Löschkanälen 117 und 118 vor dem Druckgas befindet,
auf ein Minimum reduziert und die auf en Lichtbogen in die sen beiden Kanälen ausgeübte Löschwirkung ist bei einem Maximum angelangt. Durch die Hintereinanderschaltung der beiden Lösch- kanäle wird nun die Unterbrechungswirkung so vergrössert, dass auch Stromkreise von sehr hoher Spannung mit geringer gesamter Licht bogenlänge unterbrochen werden. Um die Unterbrechung möglichst zu beschleunigen, kann die Geschwindigkeit des Schaltstiftes sehr hoch gewählt werden.
Diese Anordnung hat besondere Vorteile für die Unterbrechung von Stromkreisen sehr hoher Spannung, wo grössere Löschlängen be nötigt werden, weil durch die Unterteilung der Lichtbogenlängo mehrere hintereinander liegende Stollen des Lichtbogens einer sehr wirksamen Löschwirkung unterworfen sind. In jeder einzelnen Unterbrechungsstelle ist nämlich die vor dem elastischen Druckmittel befindliche Flüssigkeitsmenge im Unter brechungsmoment auf einen Mindestwert gebracht.