CH648153A5

CH648153A5 - Druckgasschalter.

Info

Publication number: CH648153A5
Application number: CH3834/79A
Authority: CH
Inventors: Rudolf Graf
Original assignee: Sprecher & Schuh Ag
Priority date: 1979-04-24
Filing date: 1979-04-24
Publication date: 1985-02-28
Also published as: FR2455353B3; FR2455353A1; DE2930839A1; ATA56180A; AT377123B; US4342890A

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckgasschalter mit einem festen und mit einem beweglichen Kontaktstück, sowie mit einer dem einen dieser Kontaktstücke zugeordneten Blasdüse, deren Blaskanal im Zuge eines Ausschalthubes von dem anderen Kontaktstück freigegeben wird, wobei wenigstens eine quer zu der Löschstrecke im Blaskanal einmündende Einblasöffnung angeordnet ist, deren Durchflussquerschnitt geringer als jener des Blaskanals ist, und wobei sowohl der Blaskanal als auch die Einblasöffnung mit einem während des Ausschalthubes unter Druck setzbaren und ein Löschgas enthaltenden Pumpraum verbunden sind.

Solche Druckgasschalter sind z.B. aus der US-PS 3 946 180, aus der CH-PS 522 284 (Fig. 3,4) und aus der DE-OS 27 10 868 bekannt. Die im Zuge eines Ausschalthubes im Blaskanal entstehende Löschgas-Hauptströmung wird durch das den Einblasöffnungen entströmende Löschgas zusätzlich verwirbelt, was die Löscheigenschaften des Schalters verbessert.

Allerdings ist bei den bekannten Schaltern der eingangs genannten Art diese zusätzliche Verwirbelung der Löschgasströmung recht bescheiden, weil sowohl der Blaskanal als auch die Einblasöffnung mit ein und demselben Pumpraum verbunden sind. Das in diesem Pumpraum befindliche Löschgas erfährt im Zuge des Ausschalthubes eine Kompression.

Sobald der Blaskanal der Blasdüse von dem andern Kontaktstück freigegeben wird, entströmt das Löschgas dem Pumpraum vor allem durch den Blaskanal selbst. Der Anteil des komprimierten Löschgases, der den Einblasöffnungen entströmt, ist wegen deren geringeren Durchflussquerschnittes vergleichsweise klein, und die Geschwindigkeit, mit der dieser Anteil des Löschgases den Einblasöffnungen entströmt, ist nur um weniges höher als die Strömungsgeschwindigkeit im Blaskanal, weil sowohl der Blaskanal als auch die Einblasöffnungen aus dem gleichen Vorrat an komprimiertem Löschgas «schöpfen».

Es ist daher ein Zweck der Erfindung, einen Druckgasschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem das zu den Einblasöffnungen strömende Löschgas im Zuge des Ausschalthubes eine höhere Kompression erfährt als das zum Blaskanal strömende Löschgas. Damit soll auch die Austrittsgeschwindigkeit des Löschgases aus der Einblasöffnung erheblich gesteigert werden, so dass die quer zur Hauptströmungsrichtung im Blaskanal entstehenden Gasstrahlen wirkungsvoller gegen den Plasmadruck des brennenden Schaltlichtbogens aufkommen und damit eine wirkungsvollere Durchwirbelung erzeugen, was schliesslich zur Löschung des Schaltlichtbogens im frühest möglichen Zeitpunkt führt.

Dieser Zweck wird bei dem vorgeschlagenen Druckgasschalter gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass der Pumpraum in zwei Pumpkammern unterteilt ist, die permanent voneinander getrennt sind oder die im Laufe des Ausschalthubes voneinander getrennt werden, wobei der Blaskanal mit der einen und die Einblasöffnung mit der andern Pumpkammer in Verbindung steht.

Durch die Aufteilung des Pumpraumes in zwei von einander getrennte Pumpkammern ist der Verlauf des Druckanstieges während des Ausschalthubes für jede der Pumpkammern nicht nur vom Weg des Ausschalthubes abhängig, sondern auch von dem «Auslassquerschnitt» jeder der Pumpkammern. Da der Strömungsquerschnitt des Blaskanals grösser als jener der Einblasöffnung ist, ist der wirksame Druckanstieg in der den Blaskanal speisenden Pumpkammer geringer als in jener, die die Einblasöffnung speist.

Weitere Vorteile des vorgeschlagenen Druckgasschalters ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung. Es zeigen die Figuren 1 und 2 schematische Axialschnitte durch die im vorliegenden Fall wesentlichen Bestandteile eines Druckgasschalters, in Figur 1 in Einschaltstellung und in Figur 2 während des Ausschalthubes. Figur 3 dagegen ist ein Teilschnitt durch eine Ausführungsvariante.

Beim dargestellten Druckgasschalter 10 erkennt man ein festes, rohrförmiges Kontaktstück 11, das, durch strahlenförmig angeordnete Streben 12 zentriert, von einem ebenfalls ortsfesten Kontaktrohr 13 umgeben ist. Das Kontaktrohr 13 dient in Einschaltstellung dazu, den wesentlichen Teil des durch den Schalter fliessenden Nennstromes zu führen und steht zu diesem Zweck mit seinem unteren Rand 14 im Eingriff mit der Mantelfläche 15 eines beweglichen Kontaktzylinders 16. Dieser Kontaktzylinder 16 umschliesst einen Pumpraum 17, der ein Löschgas, z.B. SFe enthält. Der Pumpraum 17 ist einerends durch einen ortsfest gestützten Pumpkolben 18 begrenzt, andernends durch einen am obern Ende des Kontaktzylinders an diesem befestigten Flansch 19.

An diesem Flansch 19 ist einerseits eine Blasdüse 20 befestigt, andererseits über Streben 21 eine rohrförmige, zum Kontaktzylinder 16 koaxiale und zum Pumpkolben 18 hin sich erstreckende Trennwand 22. Das untere Ende der Trennwand 22 ist über Streben 23 an einem mit dem Kontaktzylinder 16, der Blasdüse 20 und der Trennwand 22 mitbeweglichen, rohrförmigen Kontaktstück 24 befestigt, das dichtend eine Bohrung 25 im Pumpkolben 18 durchsetzt. Das Kontakt5

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stück 24 und der Kontaktzylinder 16 sind an einen nicht dargestellten Antrieb gekoppelt und bewegen sich somit beim Ein- und Ausschalten gemeinsam.

Die Blasdüse 20 umschliesst einen Blaskanal, der sich (in Strömungsrichtung gesehen) in einen konvergierenden Einlassabschnitt 26, in eine engste Stelle 27 und in einen diffu-sorartig divergierenden Auslassabschnitt 28 gliedert. Der Einlassabschnitt 26 ist über die zwischen den Streben 21 freibleibenden Durchlässe 29 mit dem Pumpraum 17 verbunden, und sein Strömungsquerschnitt verringert sich zur engsten Stelle 27 hin bis zu einem ringförmigen Einströmkanal 30 mit der Höhe H.

Im Bereich des oberen Endes der Trennwand 22 ist an deren Innenseite ein ebenso wie die Blasdüse 20 aus einem Isoliermaterial hergestellter, hohler Trennkörper 31 befestigt, der im wesentlichen die Form eines Kegelstumpfes aufweist und mit seinem oberen, nach einwärts umgebogenen Rand 32 das freie Ende 33 des beweglichen Kontaktstückes 24 unter Freilassung eines radial nach innen offenen Ringspaltes 34 mit der Höhe h übergreift. Die Höhe h des Ringspaltes 34 ist wesentlich geringer als die Höhe H des Einströmkanals 30, so dass auch der Strömungsquerschnitt des Ringspaltes 34 erheblich geringer ist, als jener des Einströmkanals. Der die Einblasöffnung bildende Ringspalt 34 steht in Einschaltstellung des Schalters über dem von der Trennwand 22 umschlossenen Raum 35 mit dem Pumpraum 17 in Verbindung.

In der dem Pumpraum 17 zugekehrten Seite des Pumpkolbens 18 ist eine zylindrische Vertiefung 36 ausgebildet, deren Durchmesser und Höhe dem Aussendurchmesser bzw. der Länge der Trennwand 22 im wesentlichen entsprechen.

In Einschaltstellung hält das Kontaktstück 11 mit seinem Aussendurchmesser die Blasdüse 20 an ihrer engsten Stelle 27 und mit ihrem auf einem geringeren Aussendurchmesser abgesetzten freien Ende 37 auch das bewegliche Kontaktstück 24 verschlossen. Der noch ungeteilte Pumpraum 17 ist somit völlig in sich geschlossen.

Mit Hinweis auf Figur 2 sollen nun die sich bei einer Ausschaltung abspielenden Vorgänge beschrieben werden. Wie bereits erwähnt, werden bei einem Ausschalthub der Kontaktzylinder 16, der Flansch 19 mit Blasdüse 20 und Trennwand 22, sowie das bewegliche Kontaktstück 24 nach unten bewegt, während das Kontaktrohr 13, das Kontaktstück 11 und der Pumpkolben 18 ortsfest angeordnet sind.

Zunächst gelangt der Kontaktzylinder 16 ausser Eingriff mit dem Kontaktrohr 13. Zwischen diesen beiden Elementen zündet noch kein Lichtbogen, da der gesamte Strom nun über die noch im Eingriff miteinander stehenden Kontaktstücke 11 und 24 fliesst. Das im Pumpraum 17 vorhandene Löschgas

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wird vorkomprimiert. Verlässt das Kontaktstück 24 mit seinem freien Ende 33 das freie Ende 37 des Kontaktstückes 11, so zündet zwischen diesen beiden freien Enden der Schaltlichtbogen 40. Sobald die engste Stelle 27 der Blasdüse das freie Ende 37 des Kontaktstückes 11 verlässt und somit freigegeben wird, setzt die Beblasung des Schaltlichtbogens ein. Gleichzeitig aber greift die Trennwand 22 in die Vertiefung 36 ein und teilt somit den Pumpraum 17 in zwei von einander getrennte Pumpkammern auf. Die äussere dieser Pumpkammern - in Figur 2 mit 38 bezeichnet und zwischen der Innenseite des Kontaktzylinders 16 und der Aussenseite der Trennwand 22 liegend - speist nur den Einströmkanal 30. Die innere Pumpkammer dagegen - in Figur 2 mit 39 bezeichnet und durch den Raum 35 sowie den sich im Zuge des Ausschalthubes verringernden Rauminhalt der Vertiefung 36 gebildet - speist nur den Ringspalt 34.

Da durch den Ringspalt 34 wegen seines geringeren Durchflussquerschnittes eine geringere Menge Löschgas aus der Pumpkammer 39 abzuströmen vermag als aus der Pumpkammer 38, steigt der Druck in der Pumpkammer 39 während des Ausschalthubes steiler an als in der Pumpkammer 38. Dadurch erhöht sich die Austrittsgeschwindigkeit des Gases aus dem Ringspalt 34 ganz erheblich, was zum einen dazu führt, dass die aus dem Einströmkanal 30 in Richtung Auslassabschnitt 28 sich bildende Gasströmung sehr stark durchwirbelt wird und zum zweiten dazu, dass der Fusspunkt des Schaltlichtbogens 40 weit in das durchgehend rohrförmig ausgebildete bewegliche Kontaktstück 24 hineingetrieben wird.

Mit anderen Worten entsteht in der Löschstrecke auf der Höhe des Ringspaltes 34 eine auf eine geringe axiale Länge wirksame Staudruck-Spitze, was eine rasche und sichere Löschung des Schaltlichtbogens bewirkt.

Bei dem beschriebenen Schalter erfolgt die Aufteilung des Pumpraumes in die beiden Pumpkammern 38, 39, erst im Zuge des Ausschalthubes. Es ist aber auch möglich, zwei stets voneinander getrennte Pumpkammern vorzusehen, und zwar durch folgenden Aufbau: Ein innerer Pumpkolben ist mit Spiel von einem äusseren, ringförmigen Pumpkolben umgeben. In das Spiel zwischen den beiden Pumpkolben greift verschiebbar jedoch dichtend die mit dem beweglichen Kontaktstück mitbewegliche Trennwand.

Wie in Figur 3 gezeigt, kann der Ringspalt 34 - gegebenenfalls ersetzt durch einen Kranz Einblasöffnungen - auch dem Einströmkanal 30 nachfolgend, z.B. auf der Höhe der engsten Stelle 27 angeordnet sein. Die Pumpkammer 38, die den Einströmkanal 30 speist, ist dabei innenliegend, während die Pumpkammer 39, die den Ringspalt 34 speist, aussenlie-gend ist.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Druckgasschalter mit einem festen und mit einem beweglichen Kontaktstück sowie mit einer dem einen (24) dieser Kontaktstücke (11, 24) zugeordneten Blasdüse (20), deren Blaskanal im Zuge eines Ausschalthubes von dem anderen Kontaktstück (11) freigegeben wird, wobei wenigstens eine quer zur Löschstrecke in den Blaskanal (26,28) einmündende Einblasöffnung (34) vorgesehen ist, deren Durch-flussquerschnitt geringer als jener des Blaskanals (26, 28) ist, und wobei sowohl der Blaskanal (26,28) als auch die Einblasöffnung (34) mit einem während des Ausschalthubes unter Druck setzbaren und ein Löschgas enthaltenden Pumpraum (17) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpraum (17) in zwei Pumpkammern (38, 39) unterteilt ist, die permanent voneinander getrennt sind oder im Laufe des Ausschalthubes voneinander getrennt werden, wobei der Blaskanal (26, 28) mit der einen (38) und die Einblasöffnung (34) mit der andern Pumpkammer (39) in Verbindung steht.

2. Druckgasschalter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpraum (17) einerends durch einen Kolben (18) begrenzt ist, in dessen dem Pumpraum (17) zugekehrten Seite eine Vertiefung (36) ausgebildet ist, die zu der der Einblasöffnung (34) zugeordneten Pumpkammer (39) gehört, wobei eine mit dem einen Kontaktstück (24) verbundene, rohrförmige Trennwand (22) vorgesehen ist, die im Zuge des Ausschalthubes in die genannte Vertiefung (36) eingreift und die genannte Pumpkammer (39) von der die Trennwand umgebenden, dem Blaskanal (26, 27, 28) zugeordneten Pumpkammer (38) trennt.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Zeitpunkt der Abtrennung der beiden Pumpkammern (38, 39) voneinander die dem Blaskanal (26, 27,28) zugeordnete Pumpkammer (38) einen grösseren Rauminhalt besitzt, als die der Einblasöffnung (34) zugeordnete Pumpkammer (39).

4. Druckgasschalter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Pumpkammer (38) die andere Pumpkammer (39) umgibt und von dieser durch eine Rohrförmige Trennwand (22) permanent getrennt ist, oder im Laufe des Ausschalthubes von dieser getrennt wird.