DE1081543B - Stroemungsloeschkammer mit eingebautem Differentialkolben - Google Patents

Description

Die Erfindung hat eine Strömungslöschkammer für elektrische Leistungsschalter zum Gegenstand, die sich insbesondere für Kurzunterbrechung eignen. Mit Hilfe der Kurzunterbrechung können bekanntlich in hohem Maße die in Übertragungsleitungen, Anlagen usw. auftretenden Störungen beseitigt werden. Bei dem Schalter wird die die Lichtbogenlöschung bewirkende Löschmittelströmung mit Hilfe eines im Druckraum der Löschkammer untergebrachten Differentialkolbens erzeugt. Bei Löschkammern mit eingebautem Differentialkolben ist es bekannt, oberhalb einer den Druckraum vom Druckausgleichsraum abschließenden Begrenzungsscheibe im Wege des verschiebbaren Schaltstiftes einen mit flüssigem Löschmittel gefüllten Einsatzkörper anzuordnen. Beim Bekannten dient diese Einsatzkammer einerseits als Kleinstrom-Löschstelle. Zum anderen schützt sie die Löschkammer vor zu hohem Innendruck beim Unterbrechen großer Ströme. Die Einsatzkammer ist zu diesem Zweck druckabhängig verschiebbar ausgebildet und öffnet bei ihrer Verschiebung einen im druckfreien Raum der Löschkammer mündenden Ausströmkanal.

Soll nun ein Leistungsschalter für Kurzunterbrechung, also für mehrere rasch aufeinanderfolgende Schaltungen geeignet sein, so müssen bekanntlich Mittel vorgesehen werden, die nach erfolgter Ausschaltung die Entgasungs- und Wiederfüllzeiten der Löschkammer auf ein Minimum herabdrücken. Außerdem muß verhindert werden, daß die Schaltgase nach der Lichtbogenlöschung in die gerade spannungsfest gewordene Schaltstrecke gelangen bzw. diese durchströmen. Man hat aus diesen Gründen u. a. schon vorgeschlagen, die Löschkammern mit Überdruckventilen zu versehen, die bei einem bestimmten Innendruck die Verbindung mit dem Außenraum herstellen und sich nach Absinken des Drucks in der Kammer unter den Ansprechdruck wieder schließen. Wohl wird hierbei der Überdruck beseitigt, es ist aber keine Gewähr dafür gegeben, daß die Schaltgase in ausreichendem Maß aus der Kammer entweichen. Eine Verbesserung dieser Anordnung läßt sich nach einer anderen bekanntgewordenen Ausführung durch Verwendung eines Überdruckventils erreichen, das sich nach erfolgter öffnung verzögert schließt. Alle diese mechanisch wirkenden Überdruck- bzw. Entgasungsvorrichtungen haben aber eine gewisse Störanfälligkeit gemeinsam, die z. B. durch ihre beweglichen Teile, den Ventilsitz usw., hervorgerufen werden und bedingen außerdem eine präzise Herstellung.

Diese Mängel vermeidet die erfindungsgemäße Löschkammer durch eine solche Gestaltung und Anordnung des Einsatzkörper, daß dieser einerseits die eine Begrenzungswand eines mit dem Druckausgleichsraum in freier Verbindung stehenden, die Lichtbogen-

Strömungslö s chkammer
mit eingebautem Differentialkolben

Anmelder:
Sachsenwerk

Licht- u. Kraft-Aktiengesellschaft,
München 15, Schillerstr. 41

Rudolf Reehi und Dipl.-Ing. Friedrich Gottwald,

Regensburg,
sind als Erfinder genannt worden

gase abführenden Ringkanals bildet und andererseits einen, am oberen Ende nahezu geschlossenen Vorratsbehälter für die Löschflüssigkeit darstellt, aus dem nach Freigabe seiner unteren Durchtrittsöffnung für den Schaltstift und nach Maßgabe des sich durch den Ringkanal vollziehenden Druckausgleichs Löschflüssigkeit auf kürzestem Wege in den Druck- bzw. Pumpraum des Differentialkolbens fließen kann. Der Einsatzkörper ist an seinem oberen Ende zweckmäßig durch eine mit einer Durchgangsöffnung für den beweglichen Schaltstift versehenen Ringscheibe abgeschlossen und weist eine solche Länge auf, daß im Ausschaltzustand der Schaltstift diese Durchgangsöffnung verschlossen hält. Diese obere Abschluß scheibe besitzt außerdem noch eine geringe Anzahl öffnungen von so kleinem Querschnitt, daß sie dem Durchtritt von Löschflüssigkeit unter der Wirkung des Lichtbogengasdrucks einen großen Widerstand entgegensetzen. Das untere Ende des Einsatzkörpers ist trichterförmig nach innen eingezogen und bildet mit der entsprechend geformten, den Druckraum abschließenden Begrenzungsscheibe den sich in den Druckausgleichsraum fortsetzenden Ringkanal.
Diese Ausführung der Strömungslöschkammer bringt den Vorteil mit sich, daß nach erfolgter Löschung eines Abschaltlichtbogensi die durch Einwirkung des Löschmittels auf den Lichtbogen entstehenden heißen Schaltgase unmittelbar durch den ringförmigen Strömungskanal in den druckfreien Raum des Schalters entweichen, und es tritt eine augenblickliche Druckentlastung ein. Wie Erfahrungen mit dieser Löschkammer gezeigt haben, ist gerade bei ihrer Verwendung bei »KU-Schaltern« ein weiterer gewichtiger Vorteil darin zu sehen, daß während einer Abschaltung

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einmal nur unbedeutende Löschmittelmengen des Einsatzkörpers wegen der Trägheit der Flüssigkeitssäule durch die Öffnungen der Ringscheibe in den druckfreien Raum gepreßt werden. Zum anderen kann das gespeicherte frische Löschmittel mit Hilfe dieser Öffnungen nach dem Druckausgleich sofort in den Druckbzw. Pumpraum des Differentialkolbens strömen und das verdrängte Löschmittel ersetzen. Die Löschkammer ist also in kürzester Zeit wieder schaltbereit.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Einsatzkörper zumindest teilweise mit am Außenumfang verlaufenden Rillen bzw. Erhöhungen und Vertiefungen versehen. Auf diese Weise wird bei evtl. Ablagerungen von Schaltrückständen die Kriechstromstrecke wesentlich verlängert. Außerdem bringt diese Maßnahme den Vorteil mit sich, daß sich eine durchgehende Kriechstromstrecke nicht bilden kann, da die Vertiefungen der Einwirkung der Schaltgase und Metalldämpfe entzogen sind. Des weiteren kann der Einsatzkörper aus einem kriechstromfesten bzw. unter der Einwirkung des Lichtbogens gasabgebenden Isolierstoff bestehen oder er kann mit einem diese Eigenschaften aufweisenden Lack überzogen sein.

Eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Strömungslöschkammer ist in der Zeichnung im Schnitt dargestellt.

Es ist die Löschkammer mit 1, der ortsfeste Schaltkontakt mit 2 und der bewegliche Schaltstift mit 3 bezeichnet. In dem Druckraum 4 der Löschkammer befindet sich der Differentialkolben 5, der durch die Feder 6 nach jeder Abschaltung in die Ausgangslage zurückgeführt wird. Über der Begrenzungsscheibe 7 der Druckkammer ist der Einsatzkörper 8 durch seine Vorsprünge 9 und die ihn nach oben abschließende Ringscheibe 10 so befestigt, daß entlang seiner Außenwandung teils mit der Begrenzungsscheibe 7 und teils mit der Zwischenwand 11 der ringförmige Strömungskanal 12 und 13 entsteht. Dieser Ringkanal verbindet also den Druckraum 4 direkt mit dem Druckausgleichsraum 14. Letzterer steht außerdem noch durch Öffnungen 15 kleinen Querschnitts in der z. B. aus Metall bestehenden Ringscheibe 10 mit dem Innenraum 16 des Einsatzkörpers in Verbindung. Der Einsatzkörper 8 kann statt mit einer glatten Oberfläche 21 zwecks Erzielung einer erhöhten Kriechstromfestigkeit so ausgeführt sein, daß die Wandungsaußenseite abwechselnd mit am Umfang verlaufenden Erhöhungen 17 und Vertiefungen 18 versehen ist.

Die Wirkungsweise der Strömungslöschkammer gemäß der Erfindung ist nun folgende: Wird vom Abschaltlichtbogen, der zwischen dem festen Schaltkontakt 2 und dem beweglichen Schaltstift 3· entsteht, ein genügend hoher Gasdruck erzeugt, so erfährt der Differentialkolben 5 entgegen der Spannung der Feder 6 einen Beschleunigungsimpuls, und das der kleineren Kolbenfläche vorgelagerte Löschmittel, z. B. Öl, wird in die Lichtbogenbahn gedrückt, so daß der Lichtbogen im Stromnulldurchgang gelöscht wird. Sobald der Schaltstift 3 die öffnung 19 in der Begrenzungsscheibe 7 und somit den Ringkanal 12 und 13 freigibt, tritt, eine augenblickliche Druckentlastung ein. Die Schallgase entweichen durch den Ringkanal in den Druckausgleichsraum 14, ohne praktisch mit der Löschzone und dem im Einsatzkörper befindlichen Löschmittel in Berührung zu kommen. Nach erfolgtem Druckausgleich ermöglichen die öffnungen 15 in der Ringscheibe 10, daß das im Innenraum 16 des Einsatzkörpers gespeicherte frische Löschmittel nach Freigabe der Durchtrittsöffnung 20 in kürzester Zeit die aus dem Druck- bzw. Fumpraum 4 verdrängte Löschflüssigkeit ersetzt. Die Löschzone ist also bereits von Ladungsträgern befreit, wenn der bewegliche Schaltstift in der Ausschaltstellung angelangt ist, und die Schaltbereitschaft der Löschkammer ist auf diese Weise unverzüglich wieder hergestellt.

Reicht beim Abschalten kleiner Ströme der erzeugte Gasdruck für eine wirksame Löschmittelströmung durch den Differentialkolben nicht aus, so· wird der Lichtbogen ebenfalls sicher zum Erlöschen gebracht.

ίο In diesem Fall bleibt der gezogene Lichtbogen zunächst bestehen, bis der bewegliche Schaltstift 3 die am unteren Ende des Einsatzkörpers befindliche öffnung 20 nach dem Druckausgleich freigegeben hat. Durch das im Hohlraum 16 des Einsatzkörpers befindliche frische Löschmittel wird der Lichtbogen sodann augenblicklich stark gekühlt. Falls diese Einwirkung noch nicht zu dessen Erlöschen führen sollte, entsteht im Einsatzkörper erneut ein Gasdruck und eine dadurch bedingte kräftige Löschmittelströmung durch die öffnung 20,

ao die mit Sicherheit den erwünschten Löscheffekt herbeiführt. Die in der Ringscheibe 10 befindlichen öffnungen 15 setzen dabei infolge ihres sehr geringen Querschnitts der Löschmittelsäule einen sehr großen Widerstand entgegen, so daß nur unbedeutende Löschmittelmengen in den Druckausgleichsraum 14 gepreßt werden.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Strömungslöschkammer mit eingebautem Differentialkolben und einem mit Löschmittel gefüllten Einsatzkörper, der sich oberhalb einer den Druckraum vom Druckausgleichsraum abgrenzenden Scheibe im Wege des verschiebbaren Schalt-Stiftes befindet, gekennzeichnet durch eine solche Gestaltung und Anordnung des Einsatzkörpers (8), daß dieser einerseits die eine Begrenzungswand eines mit dem Druckausgleichsraum (14) in freier Verbindung stehenden, die Lichtbogengase abführenden Ringkanals (12, 13) bildet und andererseits einen am oberen Ende nahezu geschlossenen Vorratsbehälter für die Löschflüssigkeit darstellt, aus dem nach Freigabe seiner unteren Durchtrittsöffnung (20) für den Schaltstift (3) und nach Maßgabe des sich über den Ringkanal vollziehenden Druckausgleichs Löschflüssigkeit auf kürzestem Wege in den Druckraum bzw. Pumpraum (4) des Differentialkolbens (5) fließen kann.

2. Strömungslöschkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatzkörper (8) eine solche Länge aufweist, daß in der Ausschaltstellung der bewegliche Schaltstift (3) seine obere Durchgangsöffnung verschlossen halt.

3. Strömungslöschkammer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Abschlußscheibe (10) des Einsatzkörpers neben der Durchgangsöffnung für den Schaltstift mit Öffnungen (15) von so kleinem Querschnitt versehen ist, daß sie dem Durchtritt von Löschflüssigkeit unter der Wirkung des Lichtbogengasdruckes einen großen Widerstand entgegensetzen.

4. Strömungslöschkammer nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatzkörper mit seinem unteren, trichterförmig nach innen eingezogenen Ende mit der entsprechend geformten, den Druckraum (4) abschließenden Begrenzungsscheibe (7) einen sich in den Druckausgleichsraum fortsetzenden Ringkanal (12) bildet.

5. Strömungslöschkammer nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz-

körper zumindest teilweise mit am Außenumfang verlaufenden Rillen bzw. Erhöhungen (17) und Vertiefungen (18) versehen ist.

6. Strömungslöschkammer nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatzkörper aus einem kriechstromfesten bzw. unter der

Einwirkung des Lichtbogens gasabgebenden Isolierstoff besteht oder mit einem diese Eigenschaften aufweisenden Lack überzogen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 925 055.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen