DE1243258B - Schlagwettersicherer Schalter mit einer schlitzfoermigen Flachloeschkammer - Google Patents

Description

DEUTSCHES 4iw9WWS> PATENTAMT DeutscheKl.: 21c-35/06 AUSLEGESCHRIFT ~ ^₂₅₈ Aktenzeichen: M 47757 Vin d/21 c

1 243 258 Anmeldetag: 21.Januar 1961

Auslegetag: 29. Juni 1967

Die Erfindung bezieht sich auf einen schlagwettersicheren Schalter mit elektrisch parallel zueinander liegenden Haupt- und Hilfskontakten, die in voneinander getrennten, geschlossenen Schalträumen untergebracht sind, bei welchem die Hilfskontakte in einer schlitzförmigen Flachlöschkammer untergebracht sind, die mit öffnungen für den Abzug der Schaltgase versehen ist. Aus der deutschen Auslegeschrift 1 057 680 ist ein Luftschalter mit einer schlitzförmigen, bis auf die öffnungen für den Abzug der Schaltgase geschlossenen, die Schaltkontakte enthaltenden Flachlöschkammer bekannt. Dieser Luftschalter ist als Hochspannungsschalter mit selbsterzeugtem gas- oder dampfförmigem Löschmittel ausgebildet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Schalter unter Verwendung einfacher zusätzlicher Mittel so auszubilden, daß er als schlagwettersicherer Schalter verwendet werden kann. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung dadurch, daß zur Ausbildung als schlagwettersicherer Schalter anschließend an die Gasabzugsöffnungen eine oder mehrere spaltförmige Kühlkammern vorgesehen sind, durch die die Abgase vor ihrem Austritt ins Freie vollständig entionisiert werden. Der erfindungsgemäße schlagwettersichere Schalter hat den Vorteil, daß bei ihm ein aufwendiges schlagwettergeschütztes Gehäuse eingespart wird. Bei Anordnung mehrerer Kühlkammern können diese parallel oder hintereinandergeschaltet sein, wobei die hintereinandergeschalteten Kühlkammern gegensinnig in bezug auf die Strömungsrichtung verlaufen. Um die Herstellung des erfindungsgemäßen Luftschalters weiterhin zu vereinfachen und zu verbilligen, können die Kühlkammern in einem gemeinsamen Gehäuse mit der schlitzförmigen Flachlöschkammer vorgesehen sein.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind mit den erfindungswesentlichen Merkmalen in den Figuren dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch einen Schalter gemäß der Erfindung,

F i g. 2 einen Schnitt durch eine Löschkammer und eine sich anschließende Kühlkammer,

F i g. 3 einen ähnlichen Schnitt wie F i g. 2 zwei hintereinandergeschalteten Kühlkammern,

F i g. 4 einen ähnlichen Schnitt wie F i g. 3 zwei parallelgeschalteten Kühlkammern,

F i g. 5 eine entsprechende Seitenansicht zu F i g. 1, wobei sich der Schalter in seiner Ausschaltstellung befindet,

F i g. 6 einen Schnitt durch die Löschkamer gemäß Fig. 2,

Schlagwettersicherer Schalter mit einer schlitzförmigen Flachlöschkammer

Anmelder:

Ets. Merlin & Gerin Societ6 Anonyme, Grenoble, Isere (Frankreich)

Vertreter:

Dr. E. Wetzel, Patentanwalt, Nürnberg 1, Hefnersplatz 3

Als Erfinder benannt: Andre Latour, Grenoble, Isere (Frankreich)

so Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 28. Januar 1960 (4206)

F i g. 7 in vergrößertem Maßstab eine Sperre der Betätigungsvorrichtung des Schaltmessers und

F i g. 8 in vergrößertem Maßstab einen Reibkontakt, der die elektrische Verbindung zwischen dem

Haupt- und dem Hilfskontakt herstellt.

In F i g. 1 ist schematisch im Aufriß und teilweise im Schnitt ein Pol eines Lasttrennschalters dargestellt, der mit einer Löschkammer ausgerüstet ist. 11 ist der Tragrahmen, in dem der nicht dargestellte Antrieb untergebracht ist und auf dem die Tragisolatoren 12 und 13 befestigt sind, von denen der erstere die völlig geschlossene Löschkammer 14 und der andere ein völlig geschlossenes Gehäuse 15 trägt, durch welches der den beweglichen Hauptkontakt 19 tragende Stift hindurchgeht. Dieser Stift wird durch eine vom Antrieb betätigte Kurbel 20 bewegt. Der feststehende Hauptkontakt 25 ist in einer röhrenförmigen Aussparung der Kammer 14 untergebracht und mit einer Kontakttulpe 26 versehen. Wenn der Schalter ge schlossen ist, fließt der Strom von der Anschlußfahne

17 über 25, 26,19, den tulpenförmigen Gleitkontakt

18 zur Anschlußfahne 16. Die Lichtbogenlöschkammer 14 (F i g. 2) besteht aus zwei nichtleitenden Schalen 61 und 62, die einen völlig geschlossenen spalt- förmigen Raum 33 umschließen. Die obere Wandung der Hülle 62 trägt nichtleitende Stege 34, die nach Art der Zähne eines Kammes in den Raum 33 ein-

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dringen, was an sich bekannt ist. Diese Stege haben eine zunehmende Länge, so daß sich ihre Enden auf einem Kreisquadranten befinden.

Innerhalb des spaltförmigen Raumes 33 befindet sich der feste Hilfskontakt 31, der mittels des Leiters 32 mit der Anschlußfahne 17 verbunden ist. An der unteren Seite trägt die Schale 61 eine Verdickung 27 (F i g. 2), durch welche die Achse 28 in den Spaltraum 33 hineinragt. Diese Achse trägt im Spaltraum ein Messer 29, dessen freies Ende den beweglichen Hilfskontakt bildet, der mit dem festen Hilfskontakt 31 zusammenwirkt. Das Messer 29 kann sich um etwa 90° drehen, und während dieser Drehbewegung bewegt sich sein freies Ende an den Zähnen 34 entlang. Das Hilfsmesser 29 ist mit dem beweglichen Kontakt 19 über den Litzenleiter 58 und einen Reibkontakt verbunden. Der Reibkontakt 56 ist in einem von den beiden Schalen 61 und 62 gebildeten Hohlraum 55 untergebracht, der gleichzeitig einen Verbindungskanal zwischen dem Spaltraum 33 und dem zylindrischen Raum herstellt, in dem sich der Hauptkontakt 19 bewegt. Der Reibkontakt 56 wird an den Stift 19 des beweglichen Hauptkontaktes durch eine Feder 57, die auf dem Widerlager 54 aufliegt, angedrückt. Eine Verengung 54 begrenzt die Verlagerung des Reibkontaktes 56 nach rechts, wenn der Stift 19 den zylindrischen Raum, in dem er gleitet, völlig verläßt (F i g. 8).

Auf dem äußeren Ende der Welle 28 ist ein Hebel 30 verkeilt, dessen freies Ende gabelförmig ausgebildet ist. Der Hebel 30 trägt einen Vorsprung 24, der mit dem Vorsprung 36 des Hebels 38 im Eingriff steht. Der Hebel 38 liegt außerhalb der Löschkammer 33 und dreht sich um eine Achse 39 (F i g. 1), die auf der Außenseite der Schale 61 befestigt ist. Die Zugfeder 40 hält die Hebel 38 und 30 im Eingriff. Auf der Gabel des Hebels 30 ist eine weitere Achse 41 befestigt, die eine Bohrung trägt, durch welche eine Stange 42 hindurchragt (F i g. 1 und 2). Die Stange 42 wird von der Kurbel 20 über ein Gestänge 50, einen Winkelhebel 49 und ein aus Isolationsmaterial bestehendem Gestänge 48 betätigt. Auf der Stange 42 ist eine Feder 43 aufgewickelt, die sich mit einem Ende auf die Mutter 44 und mit dem anderen Ende auf die Scheibe 45 abstützt, welche ihrerseits auf der Achse 41 ruht, aber frei auf der Stange 42 gleiten kann. Die Stange 42 trägt einen festen Anschlag 46 und einen verstellbaren Anschlag 47.

Die beschriebene Löschkammer 14 läßt sich dank ihres Aufbaus leicht den geltenden Regeln und Bestimmungen für schlagwettergeschützte Geräte anpassen. So lassen sich z. B. die nachstehend beschriebenen Lichtbogenbegrenzer und Ausströmöffnungen leicht entsprechend diesen Regeln ausführen.

In den F i g. 2,3 und 4 sind mehrere Ausführungsformen, der als Kühlkammern ausgeführten Lichtbogenbegrenzer dargestellt. Diese Kammern kühlen die im Luftspaltraum 33 entstandenen Lichtbogengase bis auf eine ungefährliche Temperatur ab, und ihre Anwendung ist an sich bekannt. Wie aus F i g. 2 ersichtlich, wird eine Platte 64 auf die Schale 62 so montiert, daß sie mit ihr einen auf drei Seiten geschlossenen spaltförmigen Luftraum 65 bildet, der an der unteren Seite in die freie Atmosphäre mündet. Der Luftraum 65 steht mit dem Raum 33 der Löschkammer 14 über die öffnungen 35 in Verbindung. F i g. 3 zeigt eine Kühlanordnung, in welcher zwischen der äußeren Platte 64 und der Löschkammer eine

Zwischenplatte 66 eingeschaltet ist, so daß zwei Kühlspalte 67 und 65 vorhanden sind, von denen der erste über die öffnungen 35 mit dem Raum 33 und über die öffnungen 68 mit dem zweiten Kühlspalt 65 in Verbindung steht. Letzterer mündet an seiner oberen Seite in die freie Atmosphäre. Die beiden Kühlspalte sind also hintereinandergeschaltet, und die Lichtbogengase müssen durch beide Spalte hindurchfließen, bevor sie in die Atmosphäre entweichen. In ίο F i g. 4 bildet die Zwischenplatte 69 mit der Löschkammer und der äußeren Platte 64 zwei spaltförmige Lufträume 70 und 65, von denen der erstere mit dem Raum 33 über die öffnungen 35 und mit dem letzteren über die öffnungen 71 in der Platte 69 in Verbindung steht. Hier teilen sich die aus dem Raum 33 kommenden Gase in zwei Ströme, die getrennt durch die beiden Spalte 70 und 65 fließen, bevor sie in die Atmosphäre strömen. Selbstverständlich können mehr als zwei Kühlspalte parallel oder in Serie geschaltet werden.

Es sei besonders hingewiesen auf die Verwendung von mehreren Kühlkammern, die in Reihe oder parallel geschaltet sind und mittels parallel zur Wandung der Lichtbogenlöschkammer angeordneten Platten eras zielt werden.

Der Lastschalter arbeitet wie folgt: In Schließstellung des Schalters nehmen die einzelnen Teile die in F i g. 1 gezeigte Stellung ein. Beim Öffnungsbefehl bewegt sich die vom Schaltmechanismus angetriebene Kurbel 20 nach unten und bewirkt die Trennung der Hauptkontakte 19 und 25. Der Strom fließt dann kurzzeitig von 17 über 32-31-29-58-56-19-18 nach 16. Während ihrer Abwärtsbewegung bewirkt die Kurbel 20 über das Gestänge 50, den Winkelhebel 49 und die Zugstange 48 die Verlagerung der Stange 42 nach rechts. Da der Hebel 30 durch 38 verklinkt ist, preßt die Mutter 44 die Felder 43 zusammen. Nach einer gewissen Verlagerung hebt der Anschlag 47 den Hebel 38, der dann den Hebel 30 freigibt. Die Feder 43 entspannt sich dann sprunghaft und bewirkt die Drehung des Hebels 30 in Pfeilrichtung F. Das Messer 29 dreht sich dann im Sinn des Pfeiles G, und es erfolgt somit eine plötzliche Trennung zwischen 29 und 31. Der dabei entstehende Lichtbogen dringt zwischen die Zähne 34, wird stark ausgelängt und erlöscht schnell. Am Ende der Öffnungsbewegung nehmen die verschiedenen Teile die in F i g. 5 gezeigte Stellung ein. Wenn eine sichtbare Trennstrecke gewünscht wird, wird der Kurbel 20 ein solcher Hub gegeben, daß der Stift 19 völlig aus der Löschkammer austritt. Selbstverständlich müssen in jedem Fall die Geschwindigkeiten der verschiedenen Teile so berechnet werden, daß der Stift 19 sich vom Reibkontakt 56 erst dann trennt, wenn der Lichtbogen mit Sicherheit erloschen ist.

Die vom Lichtbogen im Raum 33 erzeugten Gase stehen unter hohem Druck und strömen rasch durch die Öffnungen35 in den Raum65 (Fig.2), wo sie zwischen den Wandungen 62 und 64 so wirksam gekühlt werden, daß sie ohne Gefahr selbst in eine explosive Atmosphäre ausströmen können, wie dies durch zahlreiche Versuche nachgewiesen wurde, die der Erfinder in seiner Versuchsstation für explosionsund schlagwettergeschützte Geräte ausgeführt hat.

Wenn die vom Lichtbogen erzeugte Energie sehr groß ist, kann man entweder eine verlängerte Kühldauer oder eine verstärkte Kühlung vorsehen. Im ersten Fall würde man dann die Gase mehrere hinter-

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1 einandergeschaltete Kühlspalte durchfließen lassen (s. F i g. 3), im zweiten Fall in mehrere Teilströme aufteilen, die durch parallelgeschaltete Kühlspalte fließen, in denen sie gleichzeitig gekühlt werden (Fig. 4). In den beschriebenen Beispielen wird der Überdruck im Schaltraum allein durch die thermische Wirkung des Lichtbogens herbeigeführt. Dieser Überdruck kann wesentlich erhöht werden, wenn man die den Abschaltraum begrenzenden Wände in bekannter Weise aus gasabgebenden Stoffen herstellt. Da die Löschkammer dieses Lastschalters allseitig geschlossen ist, ist es verhältnismäßig einfach, den Schalter als schlagwettergeschütztes Gerät auszubilden, d. h. als einen Schalter, der ohne ein schlagwettersicheres Gehäuse, z. B. in einer Schlagwetteratmosphäre, betrieben werden kann. Es genügt zu diesem Zweck, den zylindrischen Hohlräumen, in denen sich der Kontaktstift 19 und der Reibkontakt 56 bewegen und sich die Achse 28 dreht, sowie den Durchgangsöffnungen im Gehäuse 15 im Verhältnis zu den genannten Teilen eine Länge und ein Spiel zu geben, wie sie z. B. in den VDE-Vorschriften für Schlagwetter- und explosionsgeschützte Betriebsmittel (VDE 0170) festgelegt sind. Eines der Vorteile des Erfindungsgedankens ist somit die Ausbildung eines Schalters, derart, daß auf ihn die Vorschriften angewendet werden können, die für die Gehäuse gelten, in welche die elektrischen Apparate eingebaut werden müssen, wenn sie in schlagwettergefährdeter Atmosphäre betrieben werden sollen, so daß durch die entsprechende Ausbildung des Schalters die Verwendung eines besonderen schlagwettergeschützten Gehäuses überflüssig wird, wodurch nicht nur wesentliche Ersparnisse, sondern auch eine leichte und zweckmäßige Anwendung des Schalters erzielt wird. Im übrigen könnten an Stelle der gezeigten Kühlkammern mit spaltförmigem Kühlraum andere Kühlkammern vorgesehen werden, wie etwa Kammern mit Plattenschutz oder Kammern aus porösem Material, 258 welches die Gase schlucken oder zumindesten filtrieren kann. Patentansprüche:

1. Schlagwettersicherer Schalter mit elektrisch parallel zueinander liegenden Haupt- und Hilfskontakten, die in voneinander getrennten, geschlossenen Schalträumen untergebracht sind, bei welchem die Hilfskontakte in einer schlitzförmigen Fladhlöschkammer angeordnet sind, die mit Öffnungen für den Abzug der Schaltgase versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung als schlagwettersicherer Schalter anschließend an die Gasabzugsöffnungen (35) eine oder mehrere spaltförmige Kühlkammern (65, 67, 70) vorgesehen sind, durch die die Abgase vor ihrem Austritt ins Freie vollständig entionisiert werden.

2. Luftschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung mehrerer Kühlkammern (65, 67,70) diese parallel (65,70) hintereinandergeschaltet (67, 65) sind, wobei die hintereinandergeschalteten Kühlkammern (67, 65) gegensinnig in bezug auf die Strömungsrichtung verlaufen.

3. Luftschalter nach einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkammern (65,67,70) in einem gemeinsamen Gehäuse (61, 62, 64,66, 69) mit der schlitzförmigen Flachlöschkammer (33) vorgesehen sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 529 863, 589 710,
943, 607 516, 608 712, 715 275;

deutsche Auslegeschriften Nr. 1 046 725,
053 715,1 055 084,1 063 248;

deutsche Gebrauchsmuster Nr. 1 720 270,
769;

USA.-Patentschriften Nr. 2 308 026, 2 571 864.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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