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Elektrischer Schalter Die Erfindung erstreckt sich auf einen elektrischen
Schalter mit einem durch den Lichtbogengasdruck angetriebenen Differentialpumpkolben
zur Erzeugung einer Lichtbogenlöschströmung beim Abschalten starker Ströme und mit
einer Zusatzlöschströmung beim Abschalten sehwacher Ströme.
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Für derartige Schalter wurde ein Aufbau in Vorschlag gebracht, bei
,dem der Differentialkolben mit einer Druckfeder belastet war, die durch Verschieben
des Pumpkolbens beim Einschalten mit Hilfe des Kontaktstiftes aufgeladen wird. Die
Pumpbewegung des Kolbens bei Fortfall des Lichtbogengasdruckes ist bei diesem bekannten
Schalter sehr gering, da die Feder nur auf einem kurzen Endweg während des Einschaltens
vom Kontaktstift aufgeladen wird. Die Druckfeder lastet nur auf einem sehr kleinen
Teil des Pumphubes auf dem Kolben. Dementsprechend kann,die Feder auch nur bei schwachen
Strömen eine Löschströmung während einer sehr kurzen Zeit erzeugen, bei der eine
endgültige Löschung noch nicht eintreten kann.
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Im Gegensatz zu diesem bekannten Schalter ist bei dem Erfindungsgegenstand
eine durch die Gestängebewegung während des Einschaltens aufgeladene Druckfeder
in der Weise eingebaut, daß sie bei Fortfall ,des zum Antrieb des Kolbens benötigten
Lichtbogengasdruckes den Differentialkolben zwingt, seinen Pumphub voll zurückzulegen.
Hierbei ist es in manchen Fällen vorteilhaft, einen zweiten durch eine Kraftfeder
belasteten Kolben vorzusehen, der sich gegen den Differentialpumpkolben abstützt.
Der Einbau dieses zweiten Kolbens wird hierbei zweckmäßig so durchgeführt, daß er
den beim Pumpvorgang sich erweiternden Raum der Differentialpumpeinrichtung nach
dem druckfreien Schalterraum abschließt. Wird .die Federkraft, eventuell unter Benutzung
einer zweiten den
Differenti,alkölben; während seiner Hubbewegung
nicht belasteten Druckfeder; so abgestimmt, daß bei einem übermäßig ,hohen Druck
in dem sich erweiternden Pumpenraum der zweite Kolben Auslaßöffnungen freilegt,
so wirkt der federbelastete zweite Kolben gleichzeitig als Sicherheitsauslaß-Organ.
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Inder Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele dargestellt: Das Bild
i zeigt einen Schalter, bei dem der Differentialpumpkolben unmittelbar mit einer
Antriebsfeder belastet ist, während in Bild 2 die Antriebsfeder des Pumpkolbens
auf einen zweiten Koteben drückt, der sich seinerseits gegen den Differentialpumpkolben
abstützt.
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In Bild i ist das Schaltergehäuse mit i und die im Schaltergehäuse
eingebaute Löschkammer mit 2 bezeichnet. In der Löschkammer befindet- sich der Differentialpumpkolben
3, der die Löschkammer in den Kolbenantriebsraum 4 und in ,den Kolbenpumpraum 5
unterteilt. Indem Kolbenboden sind Überströmventile 6 eingebaut, ;die während :des
Einschaltens Flüssigkeit aus -dem Raum 4 zum Raum 5 übertreten lassen. Weiterhin
besitzt der Kolbenantriebsraum Sicherheitsauslaßventile 7, die bei einem übermäßig
hohen Druck im Raum 4 einen Teil- des Kammerinhaltes zum druckfreien Schalterraum
8 austreten lassen. In dem Kolbenantriebsrauen 4. befindet sich der ortsfeste Kontakt
9, von dem aus sich der zugehörige Kontaktstift iö-während .des Ausschaltens durch
den Kolbenboden und durch ,den Pumpraum 5 in den drucklosen Schalterraum 8 bewegt.
Außerhalb des Pumpnaumes.5 im drucklosen Schalterraum trägt der Schaltstift eineDruckplatte
il,, die sich beim Einschalten gegen die Druckstifte 12 legt, die .im Differentialkolben
3 befestigt sind. Auf der Antriebsseite ist der Differentialkolben mit einer Druckfeder
13 belastet. Es ist natürlicb auch möglich, .den Differentiälpümpkolben @durch Zugstangen
mit Hilfe der Schaltgestängebewegung in die Anfangspumplage zu bringen, in. der
@d'ie auf den Kolben lastende Druckfeder aufgeladen ist.
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Wird zur Durohführun@g einer Ausschaltung der Schaltstift io aus dem
Kontakt 9 entfernt, so ver-.dampft in,der Umgebung des zwischen den beiden Kontakteng
und io entstehenden Lichtbogens ein Teil des Flüssigkeitsinhaltes im Raum 4. Die
Dampfbildung steigert den Antriebsdruck in diesem Raum, so daß der Differentialkolben
3 nunmehr sowohl,durch den Dampfdruck wie auch durch die Kraft der Feder 13 belastet
ist. Der Kolben kann seinen Pumphub zunächst noch nicht ausführen. Erst in dem Zeitpunkt,
in dem der Kontaktstift io die Öffnung im Kolbenboden freigelegt bat; kann -' Flüssigkeit
aus dem Pumpraum 5 zum Kolbenantriebsrauen 4 übertreten, so daß (der Kolben 3 sich
in Bewegung setzen wird. Der übertretende Flüssigkeitsstrahl dringt in die Lichtbogengassäule,
kühlt sie kräftig und zerreißt im Stromntrlldurchgang die Gassäule. Die entstehende
Lücke wird mit kühlem Löschmittel angefüllt, so daß meist im ersten Stromnulldurchgang
bereits endgültige Löschung erfolgt. Soll aber ein sehr stromschwacher Lichtbogen
abgeschaltet werden, so reicht die Lichtbogenenergie nicht aus, einen merkbaren
Kolbenantriebsdruck zu erzeugen. - In diesem Fall verschiebt die Kraftfeder 13 allein
den Kolben 3 und pumpt Flüssigkeit über den schwachen im Kolbenboden brennenden
Lichtbogen, der schnellstens erlischt. Es wird hierdurch der Ausfall einer Löschströmung
beim Abschalten sehr kleiner Ströme -sowie eine unzulässige Längung des Lichtbogens
und die dadurch ermöglichten Störungen verhindert.
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Beim Einschalten legt sich die Druckplatte i i !gegen die Druckstifte
12, und treibt den Kolben 3 entgegen der Druckfeder 13 in seine Anfangslage
zurück.
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Bei dem Schalter nach Bild?, lastet die Druckfeder 13 nicht unmittelbar
auf den Differentialpumpkolben, sondern sie drückt auf einen zweiten Kolben 14,
der sich gegen den Differentialkolben stützt. Dieser zweite Kolben dient zugleich
als Sicherheitsauslaßorgan für den Kolbenantriebsraum 4. In der Löschkammerwandung
sind Öffnungen 15 vorhanden, die im eingeschalteten Zustand des Schalters durch
den zweiten Kolben 14 verschlossen sind. Bei einer übermäßig hohen Druckspitze im
Raum 4 wird der Gleitkolben r4 entgegen .der Federkraft 13 verstellt und
läßt einen Teil des Kammerinhalts durch die freigelegten Öffnungen 15 zum
druckfreien Schalterraum 8 abströmen. In vielen Fällen wird die Druckfeder 13 zum
Abschalten schwacher Ströme ebenfalls verhältnismäßig schwach gehalten werden können.
Um auch in diesem Fall den Grenzdruck im Raum 4, bei .dem ein Ausströmen aus der
Kammer erfolgen soll, gut abstimmen zu können, ist es ratsam, eine zweite ein steiles
Druckdiagramm aufweisende Zusatzdruckfe:der auf den zweiten Kolben 14 derart einwirken
zu lassen"daß sie in ihrem Hub begrenzt .den Kolben 14 im eingeschalteten Zustand
des Schalters berührt, ohne eine Verstellkraft auf den Kolben auszuüben. Sie tritt,
die Feder 13 unterstützend, erst dann in Wirkung; sobald eine hohe Druckspitze
im Raum 4 den Kolben 14 verstellt. Auf diese Weise werden die Auslaßöffnungen des
Raumes 4 freigelegt.
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Die Arbeitsweise des Schalters ist abweichend : von .der Ausführungsform
nach Bild i die folgende-. Werden die Schalterkontakte getrennt und dabei ein stromstarker
Lichtbogen unterbrochen, so wird infolge des Druckanstiegs im Kolbenantriebsraum
4. der Differentialkolben 3 in Bewegung gesetzt, sobald der Kontaktstift io die
Überströmöffnung im Boden :des Kolbens 3 freigelegt hat. Er hebt sich von dem zweiten
Kolben 14 .ab, da dieser unter ,dem Druck in der Kammer 4 in seiner Lage verbleibt.
Wird aber ein gewisser Grenzdruck im Raum 4 überschritten, so verstellt sich der
Kolben 14 entgegen der Kraft,der Feder 13 bzw. auch entgegen der Kraft einer
zweiten Stützfeder und legt Öffnungen 15 in der Löschkatnmerwandung frei, durch
die ein Teil -des Kammerinhaltes zum druckfreien Schalterraum :abfließt. Ist der
Grenzdruck im Raum 4 unterschritten, so kehrt der Kolben i4
in -die
Lage zurück, in der er die Öffnungen 15 wieder verschlossen hält. Der Differentialkolben
13
hat inzwischen seinen Pumphub fortgesetzt und Löschflüssigkeit aus dem
Raum 5 über den Lichtbogen hinweg zum Raum ,4 gepreßt und dabei Löschung es Lichtbogens
herbeigeführt. Sobald der Kontaktstift io die Löschkammer verlassen hat, erfolgt
ein Druckausgleich zwischen den Pumpenräumen 4,5 und dem druckfreien Schalterraum
B. Die Feder 13 bewegt den Kolben 14 dem Differentialkolben 13 nach, bis beide zumAnschlag
kommen.
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Beim Einschalten werden auch in diesem Fall die Kolben entgegen der
Federkraft 13 durch die Gestängebewegung wieder in ihre Anfangslage zurückgeführt.
Hierbei kann Flüssigkeit von Raum q. durch die Überströ.mventile 6 zum Raum 5 überströmen.
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Wird aber ein stromschwacher Lichtbogen abgeschaltet, in welchem Fall
kein Gasdruck in der Umgebung des Lichtbogens zum Antrieb des Differentialpumpkolbens
in Erscheinung tritt, so setzt die Kraft -der Feder 13 die Kolben in Bewegung und
preßt Löschflüssigkeit vom Pumpraum 5 über den Lichtbogen zum Raum .4 hinüber, so
daß auch in diesem Fall recht frühzeitig eine endgültige Unterbrechung des Lichtbogens
sichergestellt ist.