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Hochleistungsschalter mit einer zur Löschung des Lichtbogens dienenden
Differentialpumpeinrichtung Es sind Leistungsschalter bekannt, die eine zur Löschung
des Lichtbogens dienende Differentialpumpeinrichtung besitzen, die :durch den vom
Lichtbogen erzeugten Druck betätigt wird und deren Differentialkolben den Pumpenzylinder
in zwei durch einen -Merströmkanal miteinander in Verbindung stehende Druckräume
unterteilt, von denen, der eine während der Kolbenbewegung sich erweitert, während
der andere sich verengt. Bei diesen bekannten Schaltern befinden. sich die Schaltkontakte
entweder in .dem sich erweiternden oder in dem sich verengenden Raume. Es brennt
daher auch in der Hauptsache -der Lichtbogen entweder in einem dieser Räume oder
er wird durch eine Wandöffnung von denn einen in den anderen Raum hineingezogen.
Vielfach ist auch einer .der beiden Kontakte als Hohlkontakt ausgebildet und dient
selbst als Überströmkanal. Diese bekannten Ausführungen ermöglichen eine Löschung
des Lichtbogens, die noch verbesserungsfähig ist, @da nicht beide Kontakte und die
ganze Länge .des Lichtbogens vom Löschmittel mit :der Höchstgeschwindigkeit bespült
werden. Es liegen vielmehr in den günstigsten Fällen nur ein Kontakt und ein kleiner
Teil des Lichtbogens in der Höchstströmung .des Löschmittels.
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Hier setzt die Erfindung ein, um die Löschwirkung der bekannten Ausführungen
zu erhöhen. Die Erfindung besteht darin, daB bei dem bekannten Schalter der Überströmkanal
durch den relativ zum Kanal in Ruhelage verbleibenden »festen« Hohlkontakt oder
durch einen .dem Hohlkontakt annähernd entsprechenden, der Kontakttrennstelle nachgeschalteten
Strömungsquerschnitt mit dem sich erweiternden Pumpenraum in Verbindung steht und
so lang bemessen ist, dalii der Kontaktstift
während des Löschvorganges
in dem Überströmkanal verbleibt.
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Bei diesem Aufbau des als Lichtbogenraumdienenden Überströmkana:ls
ist stets die engste Drosselstelle .der Kontakttrennstelle nachgeschaltet. Es herrscht
daher in der Umgebung des Lichtbogens ein verhältnismäßig hoher Druck, und es bleiben
die um den Lichtbogen entstehenden Dämpfe im verdichteten Zustand mit kleinem. Volumen
während der Mischung mit der Löschflüssigkeit erhalten. Es wird hierbei einerseits
ein kräftiger Wärmeentzug und eine schnelle Verflüssigung der Dämpfe erreicht, und
es werden andererseits die restlichen Dämpfe und Gase schnellstens aus dem Lichtbogenraum
verdrängt. Darüber hinaus werden große Oberflächen sowohl .des Kontaktstiftes wie
auch des Gegenkontaktes mit der wirkungsvollsten Geschwindigkeit bespült und gekühlt.
Es bleibt daher auch bei Stromnulldurchgang das gefürchtete Nachglühen an den Kontakten
und damit die Nachlieferung von Metalldämpfen in den Lichtbogenpfad vermieden. Auch
.die Kühlung des in der Strömungsrichtung nachgeordneten zweiten Kontaktes ist eine
sehr gute, da die gesamte in den tYberStrömkanal eintretende Löschmittelmenge auch
in inniger Berührung den zweiten Kontakt umspült. Alle ,diese Vorgänge bedingen
eine Beschleunigung und damit einer Erhöhung der Löschwirkung. Die übrigen Erfindungsmerkmale
werden an Hand der Beschreibung :der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele
für den Erfindungsgegenstand hervorgekehrt.
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Die Abb. i zeigt einen Längsschnitt durch einen Hochleistungsschalter
und die Abb.2 den zugehörigen Grundriß. In dem Zylindergehäuse i ist ein Differentialkolben
2 angeordnet, der durch eine Druckfeder 3 in seine obere Endlage zurückgeführt wird.
Der Kolben unterteilt das Zylindervolumen in zwei Druckräume 4 und 5, die durch
die Umgehungsleitung 6, 7 und 8 miteinander in Verbindung stehen. In dem Rohrteil
7 befinden sich der ruhende Kontakt 9 und der bewegliche Kontakt io einer Phase.
Wie der Grundriß Abb. 2 zeigt, können ,die Überströmkanäle der drei Phasen an einem
Pumpenzylinder angeschlossen sein. An dem oberen Zylinderdeckel ist ein federbelastetes
Sicherheitsventil i i angebaut, das- den Druck im Raum 5 begrenzt.
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Wird der Kontakt io von dem ortsfesten Kontaktstift 9 entfernt, so
entsteht zwischen den beiden Kontakten ein Lichtbogen, der einen Teil der Flüssigkeit
verdampft. Der hierdurch entstehende Druckanstieg wird auf .die beiden Zylinderräume
4 und 5 übertragen. Da die den Raum 5 begrenzende Kolbenwand größer ist als 'die
:den Raum .4 begrenzende, so entsteht ein nach unten gerichteter Kraftüberschuß,
der .den Kolben nach unten treibt. Hierbei verkleinert sich der Raum 4., währen.d
der Raum 5 sich erweitert. Die aus dem .Pumpenraum 4 verdrängte Flüssigkeit strömt
mit einer gewissen Höchstgeschwindigkeit über den Kontakt 9, über den Lichtbogen
in Längsrichtung desselben und über den Kontakt io hinweg in den sich erweiternden
Raum 5. Da hierbei die ganze Länge des Lichtbogens sowie auch die beiden den Lichtbogenfußpunkt
tragenden Kontakte weit günstiger bespült und gekühlt werden, als dies bei den bisher
bekannten Ausführungen möglich war, so wird auch bei sehr hoher Abschaltstromstärke
ein Rückzünden schon nach dem ersten Stromnulldurchgang mit Sicherheit vermieden.
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Für einen guten Druck- und Flüssigkeitsausgleich auch nach dem Einschalten
ist es wichtig, daß die beiden Kontakte in dem Überströmkanal so angeordnet oder
ausgebildet sind, daß sie auch im eingeschalteten Zustand einen Druckausgleich zwischen
den beiden Pumpenräumen gestatten. Dies kann in der Weise geschehen, wie die Abb.
i zeigt, daß die den überströmkanal bildende Hülle die Kontakte 9 und io mit geringem
Spielraum umgibt, über den hinweg die beiden Druckräume 4 und 5 ständig miteinander
in Verbindung stehen. Es können aber auch die beiden Kontakte als Hohlkontakte ausgebildet
sein, durch die hindurch ein Strömungsausgleich zwischen den beiden Pumpenräumen
4. und 5 erfolgt. Beim Einschalten insbesondere auf Kurzschluß wird ebenfalls ein
Lichtbogen in Erscheinung treten. Die hierbei einsetzende Verdampfung und der hierdurch
entstehende Druckanstieg wird den Differentialkolben in Bewegung. setzen, so daß
der Kolben nach erfolgter Einschaltung eine tiefer gelegene Stellung einnimmt. Dies
ist unerwünscht, da bei einem folgenden. Ausschaltvorgang für den Pumpweg des Kolbens
nur noch ein kleinerer Hub zur Verfügung steht. Um dies zu vermeiden, sind Mittel
vorgesehen, die ein als Sicherheitsvorrichtung dienendes Auslaßorgan i i der Löschkammer
während des Einschaltvorganges in Offenstellung gesperrt halten, während beim Ausschalten
die Sperrung entfernt ist und die Belastungsfeder das Sicherheitsauslaßorgan schließt.
Mittel, die in diesem Sinne wirken, sind bekannt. Es kann z. B. zwischen der Spindel
des Schaltkontaktes io und dem Sicherheitsventil i i eine Übertragungsvorrichtung
mit Freilaufkupplung vorgesehen sein, die es ermöglicht, daß auf dem letzten Teil
der Ausschaltbewegung der Kontaktspindel das Ventil i i
geöffnet
und verklinkt wird, während der Einschaltbewegung der Schaltspindel in Offenstellung
bleibt und erst auf dem lezten Teil der Einschaltbewegung die Sperre für das Ventil
II gelöst wird, so daß das Ventil durch seine Druckfeder in. Schließstellung geht.
Es kann aber auch bei einem Druckluftantrieb für den Schaltmechanismus in einfacher
Weise der auf den Antriebskolben lastende Luftdruck während der Einschaltbewegung
zur Offenhaltung des Sicherheitsventils i i dienen.
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Zur Vermeidung allzu hoher Druckspitzen in. der Löschkammer ist es
in vielen Fällen vorteilhaft, daß der sich erweiternde Raum der Pumpeinrichtung
oberhalb des Kolbenkörpers nur zum Teil mit Löschflüssigkeit angefüllt ist. Der
beim Entstehen des Lichtbogens durch die einsetzende Flüssigkeitsverdampfung auftretende
Druckstoß wird von dem Luftinhalt -des Pumpenzylinders elastisch aufgefangen und
zur Verdichtung des Luftinhaltes ausgenutzt. Die Abb. 3 zeigt im Gegensatz zur Abb.
i einen Hochleistungsschalter, bei dem der Überströmkanal zwischen .den beiden Pumpenkammern
im Innern des ,Schalters durch den Körper des Differentialkolbens verläuft. In einem
Schaltergehäuse 12 ist eine Löschkammer 13 mit einem Differentialpumpkolben 14 eingebaut.
Der Kolbenkörper enthält den Überströmkanal 15, in dem sich der relativ zum Kolben
in Ruhe befindliche Hohlkontakt 16 und er bewegliche Kontaktstift 17 befinden.
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Werden die Kontakte 16, 17 ,getrennt, so folgt der Kolben, durch den
Gasdruck in der Umgebung des Lichtbogens angetrieben, dem Kontaktstift nach. Der
Lichtbogen wird hierbei in bekannter Weise selbsttätig kurz gehalten. Der Kontaktstift
ist durchbohrt, so daß die beiden Pumpenräume wiederum auch im eingeschalteten Zustand
des Schalters miteinander in Verbindung stehen. An Stelle des vom Kolben getragenen
Hohlkontaktes 16 kann auch ein am Gehäusedeckel 18 befestigter Schaltkontakt benutzt
werden, der in der Ruhelage des Pumpkolbens bis ungefähr in die Mitte des Überströmkanals
15 hineinragt. In diesem Falle sind beide Kontakte vom Lösehmittel mit ider Höchstgeschwindigkeit
umspült.