Schalter mit Lichtbogenlöschung durch Druckgas. Man hat versucht, Schalter mit Licht- bogenlöschung durch Druckgas zu bauen, bei welchen das Druckgas durch mechanische Mittel während des Ausschaltvorganges er zeugt wird. Hierbei ergeben sich jedoch Schwierigkeiten insofern, als der Beginn und die Dauer der Druckgasbeblasung mit den Erfordernissen-der Lichtbogenlöschung nicht ohne weiteres in Einklang gebracht werden können.
Man hat zwar Ventile vorgesehen, die das Druckgas erst nach einem bestimm ten Hub des Kompressionsorganes ausströ men lassen; doch bereitet die Steuerung der artiger Organe Schwierigkeiten und bietet keine sichere Gewähr für die Gleichzeitig keit von Blasung und Kontakttrennung. Auch verursachen die Ventile Hemmungen der Druckgasströmung.
Demgegenüber besteht die Erfindung darin dass der bewegte Kontakt selbst den V erschluss des Kompressionsraumes bildet und die Ausströmöffnung aus diesem durch seine erst nach einem bestimmten Hub des Kompressionsorganes erfolgende Trennung von dem Gegenkontakt freigibt.
Diese Anordnung hat im besonderen die Vorteile, dass keinerlei besondere Ventile zur Steuerung des Druckgasstromes erforderlich sind und anderseits sicher gestellt ist, dass im Augenblick der Kontakttrennung, ge nügender Druck an der Unterbrechungsstelle vorhanden ist. Ferner wird zwangsläufig erreicht, dass der Beginn der Blasung mit dem Augenblick der Kontakttrennung zu sammenfällt, und dadurch wird sowohl die Betriebssicherheit erhöht, als auch die be nötigte Druckgasmenge auf ein Minimum reduziert.
Gerade dieser letztere Gesichts punkt ist von besonderer Bedeutung für Schalter, bei denen, wie im vorliegenden Falle, das Druckgas bei der Ausschaltun durch eine Kompressionsvorrichtung erzeugt wird, weil nämlich die Abmessungen und damit der Preis der Kompressionsvorrich tung sehr stark von der benötigten Druck gasmenge abhängen. Bei einem Schalter gemäss der Erfindung wird zweckmässig die Geschwindigkeit der Kontaktbewegung so gewählt, dass die Lösch- zone langsam bei wirksamer Beblasung durchlaufen wird.
Die Schaltstiftgeschwin- digkeit wird nach der Löschung des Licht bogens infolge des Zusammenhanges zwi schen Verdichtung und Schaltstiftbewegung so erhöht, dass der Schaltstift schnell auf Spannungsabstand, und zwar entsprechend dem Druckabfall des erzeugten Druckgases, bewegt wird.
Die Ausströmöffnung selbst wird daher zweckmässig bezüglich ihres Durchmessers dem Volumen des Verdich tungsraumes derart angepasst, dass minde stens während der ersten Halbperiode nach der Kontakttrennung kein -nennenswerter Druckabfall eintritt. Neben geringen schäd lichen Räumen ist im Hinblick auf die Druckgaserzeugung eine genügende Kolben dichtigkeit (Augenblicksdichtung) und Kol- bengeschwindigkeit wichtig. Die Löschstelle kann als Düse oder in anderer Weise aus gebildet sein.
Der einfachste Weg der Druckgaserzeu- gung ist der, einen Kolben zu verwenden. Es lassen sich aber auch Blasebalg oder an dere Mittel benutzen. Der Antrieb des Schalters und der Druckgaserzeugung kann beliebig ausgebildet sein. Man kann Hand federantriebe, Motorantriebe, insbesondere mit Hauptstrommotor, und auch Druckluft- antriebe verwenden.
Soll die Leistung eines derartigen Schal ters gesteigert werden, so kann dies durch Zusatz schnell gas- oder dampfbildender Mit tel (Pulver, Flüssigkeit oder besondere Gase) zur Blasluft erreicht werden. So könnten zum Beispiel leicht verdampfende Stoffe vom Kompressionszylinder aus, gegebenenfalls in abgeglichenen Mengen, der Blasluft zugesetzt bezw. durch diese oder besondere Vorrich tungen selbsttätig mit eingeführt werden.
Zweckmässig wird dann in. den Gasweg eine Vorrichtung eingesetzt (Rückschlagventil oder dergleichen), welche eine Drucksteige rung durch die verdampfenden Stoffe nicht nach dem Verdichtungsraum gelangen lässt. Im. nachfolgenden sind einige der mög lichen Ausführungsformen anhand der Fi guren beschrieben.
In Fig. 1 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei welcher der Be wegungsmechanismus des Schaltstiftes mit dem der Druckgaserzeugungsvorrichtung ver einigt ist. Der feststehende Düsenkontakt 1 wird in der eingeschalteten Stellung von dem Stiftkontakt 2 gasdicht verschlossen. Der Düsenkontakt 1 wird von dem Isolator 4 getragen, durch dessen Bohrung 12 das Druckgas der Unterbrechungsstelle zuströmt. Der bewegte Kontakt 2, der bei 3 gekühlt ist und dort seine Stromzuführung besitzt, durchsetzt den Isolator 4 derart, dass er die Bohrung 18 dicht ausfüllt, damit durch diese Öffnung kein Gas entweichen kann.
In dem Gehäuse 35, welches über Isolator 4 den Dii- senkontakt 1 und über Isolator 5 die Füh rung 3 trägt, ist bei der gezeichneten An ordnung die Verdichtungseinrichtung, der Zylinder 10 mit seinem Kolben 9, unter gebracht. Sowohl der Schaltstift 2, als auch der Kolben 9 werden von einer gemeinsamen Welle 7 aus bewegt, die ihrerseits von einam beliebigen Antrieb (Federantrieb oder der gleichen) angetrieben wird. Wird nun die Welle 7 von dem Antrieb entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, so bewegt sich der Schaltstift 2 nach unten und der Kolben 9 nach oben.
Die im Raum 14 befindliche Luft wird verdichtet und kann zunächst nicht ent weichen. Erst wenn der Schaltstift 2 die Bohrung des feststehenden Düsenkontaktes 1 verlässt (Kontakttrennung), entweicht die verdichtete Luft durch diese Öffnung und löscht den Lichtbogen. Der gewünschte Ver dichtungsgrad der Luft lässt sich durch ent sprechende hontaktüberschleifung einstellen. Die Stromanschlüsse des Schalters sind mit 16 und 17 bezeichnet.
Die konische Endi- gung 15 des Schaltstiftes 2 wird in ihrer Länge derart gewählt, dass sich die Spitze bei der gegebenen Schaltgeschwindigkeit noch mindestens eine Halbperiode nach der Kontakttrennung in dem Düsenraum befin det. Die Bewegungsgeschwindigkeit des Schaltstiftes 2 ist unter anderem durch die Grösse der Bohrung im Düsenkontakt 1 und durch die Fläche des Verdichtungskolbens 9 bestimmt.
Der Schaltstift wird, wenn der auf die Welle 7 wirkende Antrieb elastisch ausgebildet ist, bis zur Kontakttrennung zu nächst langsam bewegt (Verdichtungshub), um bei der Freigabe der Düsenöffnung in folge der verminderten Kompression eine er hebliche Geschwindigkeitszunahme zu erfah ren. Diese Bewegungsgeschwindigkeit wird noch gesteigert, wenn der Schaltstift die Öffnung 18 verlässt.
Der Kolben 9 über schleift am Ende seiner Bewegung die Aus strömöffnung aus dem Zylinder 10, so dass dann die Bewegung des Kolbens und des Schaltstiftes vor dem Erreichen der Endstel- lung durch Verdichten der Luft im Raum 27 sanft aufgefangen wird. Das Volumen verhältnis des Zylinders 10 und des Kanals 12 muss im Verhältnis zum Durchmesser der Düsenbohrung so gewählt werden, dass wäh rend des Löschvorganges ein schädlicher Druckabfall nicht auftritt.
In Fig.2 ist ein Geschwindigkeitsdiagramm des Schalters nach Fig. 1 gezeichnet. Bei Punkt a beginnt gleichzeitig die Bewegung von Verdichtungskolben und Schaltstift. Während des ersten Teils des Hubes von a bis i hat der Schaltstift die Düsenöffnung noch verschlossen, die Geschwindigkeit ist wegen der Kompression noch klein.
Bei i verlässt die Basis des Schaltstiftkegels den Düsenkontakt, die Düsenöffnung wird da durch nach und nach freigegeben, die ver dichtete Luft strömt aus und die Geschwin digkeit nimmt von<I>b</I> bis<I>b'</I> stark zu. Beim Hub i' verlässt auch die Kegelspitze den Dü senkontakt und die Geschwindigkeit wächst jetzt langsamer. Bei c wird die untere Öff nung 18 freigegeben, so dass infolge des ge ringeren Gegendruckes die Geschwindigkeit weiter ansteigt.
Der Schaltstift kommt also nach der Lichtbogenlöschung mit grösster Geschwindigkeit auf Spannungsabstand. Bei rl beginnt die Kompression im Raum 27, so dass die Schaltstift- und Kolbenbewegung sanft aufgefangen und stossfrei beendet wird. Die Strecke<I>a bis i</I> entspricht dem Verdich tungshub und der Kontaktüberschleifung. Der Weg i bis h entspricht dem Schaltstift weg innerhalb der Kammer und l bis e dem Bremsweg.
In Fig. 3 ist eine Anordnung ähnlich der 'in Fig. 1 dargestellt. Hier wird jedoch der Schaltstift 2 nicht unmittelbar starr mit dem Verdichtungskolben 9 gekuppelt. Der Ver dichtungskolben 9, der durch die Feder 24 angetrieben wird, nimmt zwischen zwei An schlägen 22 und 23 den Antriebshebel 21 des Schaltstiftes 2 mit. Zwischen dem Kol ben 9 und dem Antriebshebel 21 ist die Fe der 20 aufgehängt.
Die Bewegung des Kol bens ist in der eingeschalteten Stellung des Schalters bei 26 arretiert. Wird nun zur Ausschaltung der Kolben 9 bei 26 entrie gelt, so bewirkt die gespannte Feder 24 eine Aufwärtsbewegung des Kolbens 9. Dabei wird die Luft im Raum 14 verdichtet und die Feder 20 gespannt, die für sich nicht im stande ist, die Kontaktreibung des Kontakt stiftes 2 zu überwinden. Erst wenn der An schlag 23 den Hebel 21 mitnimmt und da mit über die Welle 7 den Schaltstift 2 be wegt, erfolgt zwischen 1 und 2 die Kontakt trennung.
Dabei kommt nunmehr die Feder 20 zu ihrer Wirkung, so dass die Kontakt trennung mit grosser Geschwindigkeit erfolgt. Diese Trennungsgeschwindigkeit wird nach dem Entspannen der Feder 20 auf die Ge schwindigkeit des Kolbens 9 ermässigt, so dass der Schaltstift die Löschzone mit ver ringerter Geschwindigkeit durchläuft. Der Beginn der Schaltstiftbewegung und damit der Verdichtungsgrad in Zylinder 10 kann durch Verstellen des Anschlages 23 verän dert werden.
Die übrige Funktion des Schal ters nach Fig. 3 entspricht der des Schalters nach Fig. 1. Statt der Feder 20 könnte auch ein anderer Energiespeicher, z.
B. pneumati scher oder elektrischer Natur, angewendet werden, der während bezw. kurz vor der Kontakttrennung zur Wirkung kommt. In Fig. 4 ist schliesslich ein Schalter nach der Erfindung gezeichnet, bei welchem die Druckgäserzeugungsvorrichtung mit ihrem Kolben 9 innerhalb des Tragstützers 30 un tergebracht ist, der entweder selbst als Zy linder dient oder den Zylinder 31 aufnimmt.
Am Tragstützer 30 ist der feststehende Dü senkontakt 1 angebracht. Der Antrieb des Kolbens 9 erfolgt über eine für alle drei Pole gemeinsame Welle 32 mittelst der Fe der 33. Der Antrieb des Schaltstiftes 2 er folgt über Welle 7 durch die Feder 36. Die Bewegungen der Wellen 7 und 32 können in verschiedener Weise gegeneinander abgegli chen werden. So kann man zum Beispiel zunächst die Welle 32 zur Bewegung frei geben, die dann ihrerseits nach Zurücklegen des gewünschten Verdichtungshubes die Welle 7 in nicht dargestellter Weise zur Schaltstiftbewegung freigibt.
Man kann fer ner beide Wellen 7 und 32 gleichzeitig zur Bewegung freigeben, bezw. zuerst durch die Welle 7 den bezw. die Schaltstifte bis kurz vor die Kontakttrennung bewegen lassen und dann erst durch die Freigabe von Welle 32 schlagartig das Druckgas erzeugen. Die Kupplung der Wellen untereinander bezw. ihre gegenseitige Bewegung kann in Ab hängigkeit vom Drehssinkel (Verdichtungs bub oder Schaltstifthub), von der Zeit oder vom Druck im Schaltraum gesteuert werden.
Beim Einschalten werden die Federn 36 und 33 vom gleichen Antrieb gespannt, wobei auch der Kolben 9 in die Bereitschaftsstel lung gebracht wird. Statt den Schalter und die Druckgaserzeugungsanlage durch Federn anzutreiben, kann auch jede beliebige andere Antriebsart gewählt werden.
Bei einem Schalter nach der Erfindung ist es zweckmässig, dass die Druckgaserzeu- gung nur so lange erfolgt, wie der bewegte Kontakt sich innerhalb einer Hülle 4, 30 befindet. Hierdurch ergibt sich ein geringer Energieverbrauch für die Druckgaserzeu- gung. Eine gute Anpassung der Antriebs kraft an den Energiebedarf erhält man da durch, dass die Druckgaserzeugungseinrich- tung und der bewegte Kontakt vom gleichen Antrieb bewegt werden, und dass ein beson derer Kraftspeicher während der Lösch- Periode auf die Druckgaserzeugung vorüber gehend eine Zusatzkraft ausübt.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn diese Zusatz kraft schlagartig wirkt und durch den Schaltmechanismus ausgelöst wird, nachdem der Schaltstift einen bestimmten Weg nach seiner Trennung vom festen Kontakt zurück gelegt hat.
Bei dreipoliger Ausführung des Schalters ergibt sich eine Vereinfachung des Aufbaues, wenn der Schalter für alle drei Pole nur eine Verdichtungseinrichtung besitzt.
Um zu erreichen, dass auch bei Schaltern mit einem vom Schalterantrieb getrennten Kraftspeicher für die Druckgaserzeugung die Ausschaltung sofort nach der Einschaltung erfolgen kann, z. B. im Falle eines Kurz schlusses im Stromkreis, werden zweckmässig Sperrvorrichtungen angeordnet, die das Ein schalten des Schalters erst dann gestatten, wenn die zur Betätigung der Druckgaserzeu- gung dienende Vorrichtung ihre volle, für die Ausschaltung erforderliche Kraft gespei- chert-hat.