DE1233049B - Gas pressure switch - Google Patents
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Description
DEUTSCHES GERMAN VATTT^ VATTT ^ PATENTAMTPATENT OFFICE
Nummer: 1233 049Number: 1233 049
1 233 049 Anmeldetag: 28.Januar 19651 233 049 Filing date: January 28, 1965
Die Erfindung betrifft einen Druckgasschalter mit einem geschlossenen Gaskreis. Bei solchen Schaltern wird das Gas im Gegensatz zu Druckschaltern nach dem Beblasen des Lichtbogens nicht ins Freie entlassen, sondern in einem Niederdruckbehälter ge- sammelt. Aus diesem wird es von einem Kompressor angesaugt und in den Hochdruckbehälter des Gaskreises zurückgepumpt.The invention relates to a gas pressure switch with a closed gas circuit. With such switches In contrast to pressure switches, the gas is not released into the open after the arc has been blown, but rather stored in a low-pressure container collects. From this it is sucked in by a compressor and pumped back into the high-pressure container of the gas circuit.
Bei dem aus der deutschen Patentschrift 695 077 bekannten Druckgasschalter der genannten Art umfaßt der geschlossene Gaskreis einen geerdeten Metallkessel für das Druckgas und eine von diesem getragene Schaltkammer. Das Gas tritt aus dem Hochdruckteil des Metallkessels durch einen hohlen Stützisolator in die Schaltkammer ein. Aus dieser gelangt es in einen an die Schaltkammer angeschlossenen, Hochspannung führenden Metallbehälter. Der Metallbehälter des bekannten Schalters ist ein Krümmer, der zwei rechtwinklig zueinander stehende Isolierstoffrohre verbindet. Der Krümmer ist mit einer großen Oberfläche versehen, die z.B. durch Längsrippen erzeugt wird. Dies hat den Zweck, eine Kühlung der heißen Schaltgase zu bewirken, bevor diese über einen Kanal in einem zweiten Stützisolator aus der Schaltkammer in den Niederdruckteil des Metallkessels austreten. Eine solche Kühlung wird jedoch nur zu einem ganz unerheblichen Teil tatsächlich erreicht, weil die Zeit, die bei einem Ausschaltvorgang für den Wärmeübergang von den Gasen zu den festen Metallteilen zur Verfügung steht, viel zu kurz ist.In the case of the pressure gas switch of the type mentioned known from German patent specification 695 077, the closed gas circuit comprises a grounded one Metal boiler for the compressed gas and a switching chamber carried by this. The gas comes out of the The high-pressure part of the metal boiler is inserted into the switching chamber through a hollow post insulator. From this it is transferred to a high-voltage metal container connected to the switching chamber. Of the The metal container of the known switch is a bend, which is two at right angles to each other Insulating pipes connects. The elbow is provided with a large surface, e.g. through Longitudinal ribs is generated. The purpose of this is to bring about a cooling of the hot switching gases before this via a channel in a second post insulator from the switching chamber into the low-pressure part of the Metal kettle leak. However, such cooling is actually only achieved to a very insignificant extent, because the time it takes for the heat transfer from the during a switch-off process Gases available to the solid metal parts is far too short.
Gegenstand der Erfindung ist ebenfalls ein Druckgasschalter mit einem geschlossenen Gaskreis, der aus einem geerdeten Metallkessel für das Druckgas und einer von diesem getragenen Schaltkammer besteht, wie vorstehend beschrieben ist. Im Gegensatz zum Bekannten ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß das Gas durch ein Rohr aus der Schaltkammer in den Metallbehälter geführt wird, das die Kanalmündung für die Gasführung aus der Schaltkammer in den Niederdruckteil des Metallkessels überdeckt und einen kleineren Querschnitt aufweist als die Schaltkammer.The invention also relates to a gas pressure switch with a closed gas circuit that consists of an earthed metal tank for the compressed gas and a switching chamber supported by this, is as described above. In contrast to the known, it is provided according to the invention that the gas is led through a pipe from the switching chamber into the metal container that forms the mouth of the duct for the gas flow from the switching chamber in the low-pressure part of the metal boiler and covered has a smaller cross-section than the switching chamber.
Durch die Erfindung erhält man einen Schalter, der bei kleinem Volumen eine große Schaltleistung beherrscht. Dies kommt auf folgende Weise zustande:The invention provides a switch which has a large switching capacity with a small volume controlled. This is done in the following way:
Die beim Schaltvorgang erhitzten Gase schießen beim Schalter nach der Erfindung mit großer Geschwindigkeit in den Metallbehälter an der Schaltkammer. Dabei saugen sie aus dem oberen Stützisolator und dem an diesen angeschlossenen BehälterThe gases heated during the switching process shoot up with the switch according to the invention with a large amount Speed in the metal container on the switching chamber. In doing so, they suck out of the upper post insulator and the container connected to it
Anmelder:Applicant:
Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50Siemens Aktiengesellschaft, Berlin and Munich, Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50
Als Erfinder benannt: Werner Kohler, BerlinNamed as inventor: Werner Kohler, Berlin
auf Erdpotential kühles Gas nach Art eines Zerstäubers an. Zwischen den Schaltgasen und dem angesaugten Gas sowie dem zuvor im Metallbehälter auf Hochspannungspotential vorhandenen Gas findet eine intensive Vermischung statt, durch die die Temperatur der Schaltgase ganz wesentlich abgesenkt wird. Dieser Vorgang verläuft in außerordentlich kurzer Zeit, und zwar im Bereich von einigen Millisekunden.Gas that is cool to earth potential in the manner of an atomizer. Between the switching gases and the sucked in gas as well as the one previously in the metal container An intensive mixing takes place on the high voltage potential existing gas, through which the Temperature of the switching gases is lowered quite significantly. This process is extraordinary a short time, in the range of a few milliseconds.
Wenn die Bewegungsenergie der durch den Schaltvorgang in Bewegung gesetzten Gasmassen aufgezehrt ist, kehrt sich die Bewegungsrichtung des Gases im oberen Stützisolator um. Danach strömen die Gase in den Niederdruckbehälter zurück, so daß sich ein Druckausgleich auf der ganzen Niederdruckseite des Gaskreises ergibt. Die eigentlichen Schaltgase sind aber bis dahin bereits so weit abgekühlt, daß die dielektrische Festigkeit in dem Kanal des oberen Stützisolators nicht beeinträchtigt wird. Dadurch kann die Länge des Stützisolators bei gleicher Schaltleistung wesenthch kleiner gehalten werden, als wenn die Schaltgase direkt in den Stützisolator strömen könnten.When the kinetic energy of the gas masses set in motion by the switching process is used up, the direction of movement of the reverses Gas in the upper post insulator. The gases then flow back into the low-pressure container, so that there is pressure equalization on the entire low-pressure side of the gas circuit. However, the actual switching gases have already cooled down to such an extent that the dielectric strength in the channel of the upper post insulator is not impaired. Through this the length of the post insulator can be kept significantly smaller than if the switching gases could flow directly into the post insulator.
Es ist bereits bekannt, bei Druckgasschaltern sogenannte Kühler zu verwenden. Dies sind verhältnismäßig kleine Metallbehälter, die mit Kühlblechen, Metallwolle od. dgl. ausgerüstet, zum Teil sogar ausgefüllt sind und von den Schaltgasen durchströmt werden.It is already known to use so-called coolers in gas pressure switches. These are relatively small metal containers with cooling plates, Metal wool od. The like. Equipped, in some cases even filled and traversed by the switching gases will.
Alle diese Anordnungen beruhen auf dem Gedanken, daß die Gase ihre Wärme möglichst schnell an Metallteile abgeben sollen. Diese Vorstellung ist aber nur dann zutreffend, wenn für den Wärmeübergangverhältnismäßig IangeZeiten in der Größenordnung von Minuten oder wenigstens Sekunden zur Verfügung stehen. Bei dem der Erfindung zugrunde liegenden Schalter lassen sich aber derart lange Zeiten höchstens durch komplizierte Ventile erreichen, dieAll these arrangements are based on the idea that the gases get their heat as quickly as possible should be given to metal parts. However, this idea is only correct if the heat transfer takes relatively long times in the order of minutes or at least seconds To be available. With the switch on which the invention is based, however, such long times can be achieved at most through complicated valves that
609 759/30S609 759 / 30S
das Ausströmen der Gase durch den oberen Stützisolator erst nach der erforderlichen Zeit freigeben.Allow the gases to flow out through the upper post insulator only after the required time.
Im Gegensatz zur Erfindung ist bei keinem der bekannten Schalter ein Rohr vorhanden, das aus der Schaltkammer in den Metallbehälter führt und wie bei einem Zerstäuber zunächst kaltes Gas aus dem oberen Stützisolator ansaugt, bevor das Gasgemisch in den Metallbehälter auf Erdpotential zurückströmt. Deshalb kann bei den bekannten Schaltern auch nicht die vorteilhafte Wirkung der Erfindung auftreten, daß durch das Ansaugen auf Grund der kinetischen Energie der Schaltgase ein Zeitraum von Bruchteilen einer Sekunde gewonnen wird, bevor die Gase in den Stützisolator hineinströmen, und daß dieser Zeitraum durch die Mischung mit kühlen Gasmengen, die zum Teil durch das Ansaugen herangeschafft werden, für eine ausreichende Absenkung der Temperatur der Schaltgase genutzt wird.In contrast to the invention, none of the known switches has a tube that extends from the Switching chamber leads into the metal container and, as with an atomizer, first cold gas out of the sucks in the upper post insulator before the gas mixture flows back into the metal container at ground potential. Therefore, the advantageous effect of the invention can not occur in the known switches that A period of fractions due to the kinetic energy of the switching gases due to the suction one second is obtained before the gases flow into the post insulator, and that this period of time by mixing with cool amounts of gas, some of which are brought in by suction, for a sufficient lowering of the temperature of the switching gases is used.
Das Rohr kann mit Vorteil so angeordnet sein, daß das Gas etwa in der Behälterachse in den Behälter hinein-und auf der Außenseite aus dem Behälter herausströmt. Die Erfindung läßt sich aber auch mit unsymmetrischen Anordnungen verwirklichen.The tube can advantageously be arranged so that the gas enters the container approximately in the container axis flows in and out of the container on the outside. The invention can also be used with realize asymmetrical arrangements.
An der Wand des Metallbehälters kann man Bleche befestigen, die in das Behälterinnere ragen. Auf diese Weise kann man den Metallbehälter zur Vergrößerung der Stromtragfähigkeit des Schalters heranziehen. Die Bleche verbessern nämlich bei eingeschaltetem Schalter die Wärmeabfuhr von der Strombahn über das Gas nach außen. Zur Kühlung der Schaltgase können sie dagegen praktisch nichts beitragen.Sheets that protrude into the interior of the container can be attached to the wall of the metal container. In this way you can use the metal container to increase the current-carrying capacity of the switch draw in. The metal sheets improve the heat dissipation from the switch when the switch is switched on Current path through the gas to the outside. In contrast, they can do practically nothing to cool the switching gases contribute.
Eine einfache Konstruktion eines Schalters nach der Erfindung ergibt sich dadurch, daß der Metallbehälter einem Gewindestutzen auf die Schaltkammer aufgeschraubt ist. Dabei kann man ferner durch einen den Gewindestutzen umfassenden Flansch, der gegen das der Schaltkammer zugekehrte Ende des Behälters stößt, für eine einwandfreie Abdichtung zwischen Behälter und Schaltkammer sorgen.A simple construction of a switch according to the invention results from the fact that the metal container a threaded connector is screwed onto the switching chamber. You can also use a the flange comprising the threaded connector, which is against the end of the container facing the switching chamber butt, ensure a perfect seal between the container and the switching chamber.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben: To explain the invention in more detail, an exemplary embodiment is described below with reference to the drawing:
Der in der Figur dargestellte Mittelspannungsdruckgasschalter besitzt eine aus Gießharz bestehende Schaltkammer 1. Diese ist mit Hilfe von zwei ebenfalls aus Gießharz bestehenden Stützisolatoren 2 und 3 an einem geerdeten Metallkessel 4 befestigt. Am Kessel 4 ist ferner ein Kanal 28 gasdicht angeschlossen, der in einer Verdickung 29 des Gießharzkörpers der Schaltkammer verläuft und eine Isolierstoffstange 31 enthält. Die Isolierstoff stange 31 wirkt über eine Rolle 30 mit der Außenseite eines Kolbens 14 zusammen und führt zu einem auf Erdpotential angeordneten Meldeschalter 32. Der für die Stange vorgesehene Kanal ist innerhalb des Kessels 4 mit Hilfe eines Faltenbalges 32 abgedichtet, der am erdseitigen Ende der Stange befestigt ist.The medium-voltage gas blast switch as shown in the figure has a casting resin, consisting of switching chamber 1. This is fastened by means of two is also made of cast resin post insulators 2 and 3 on an earthed metal vessel. 4 A duct 28 , which runs in a thickening 29 of the cast resin body of the switching chamber and contains an insulating rod 31 , is also connected to the boiler 4 in a gas-tight manner. The insulating rod 31 acts on a roller 30 with the outer side of a piston 14 together and results in a arranged at ground potential signaling switch 32. The provided for the rod passage is sealed within the vessel 4 by means of a bellows 32 on the earth side end of the rod is attached.
Der Metallkessel ist in einen Niederdruckbehälter 5 und einen Hochdruckbehälter 6 unterteilt. Im Hochdruckbehälter sitzt ein nicht dargestelltes Ventil, das die Beblasung und Betätigung des Schalters mit dem als Druckgas verwendeten Schwefelhexafluorid (SF6) steuert. Hierbei verbleibt das Gas aber stets in dem geschlossenen Gaskreis des Schalters, da zwischen dem Hochdruckbehälter und den anderen Teilen des Schalters, die alle Niederdruckgas enthalten, ein nicht dargestellter Kompressor eingeschaltet ist, derThe metal boiler is divided into a low-pressure container 5 and a high-pressure container 6 . A valve, not shown, is located in the high-pressure container and controls the blowing and actuation of the switch with the sulfur hexafluoride (SF 6 ) used as the compressed gas. Here, however, the gas always remains in the closed gas circuit of the switch, since a compressor, not shown, is switched on between the high-pressure container and the other parts of the switch, which all contain low-pressure gas
das Gas aus dem Niederdruckteil in den Hochdruckbehälter zurückfördert.returns the gas from the low-pressure part to the high-pressure container.
Zur Schaltstrecke des Schalters gehört ein feststehendes Schaltstück 10 mit Kontaktfingernll und einem Abbrennstift 12. Das bewegliche Schaltstück ist ein hohler beweglicher Schaltstift 13, der an dem Antriebskolben 14 befestigt ist und in der Einschaltstellung durch eine Isolierstoffdüse 15 in das feststehende Schaltstück 10 ragt.The switching path of the switch includes a fixed contact piece 10 with contact fingers and a burn-off pin 12. The movable contact piece is a hollow, movable switch pin 13 which is attached to the drive piston 14 and protrudes into the fixed contact piece 10 through an insulating nozzle 15 in the switched-on position.
ίο Der Kolben 14 gleitet auf einem Rohr 20. Der Ringraum zwischen dem Rohr 20 und der Wand der Schaltkammerl kann über einen Kanal21 mit dem Hochdruckbehälter in Verbindung gebracht werden, so daß der Kolben 14 mit dem Schaltstift 13 in die Einschaltstellung gedrückt wird. ίο The piston 14 slides on a tube 20. The annular space between the tube 20 and the wall of the switching chamber can be brought into connection with the high-pressure container via a channel 21 , so that the piston 14 with the switching pin 13 is pressed into the switched-on position.
Aus dem Rohr 20 führt ein Rohrstück 22 in den oberen Teil der Schaltkammer 1. Dort sind ein Metallbehälter 25 und ein Anschlußstück 26 befestigt, die die Schaltkammer 1 am oberen Ende abschließen.A pipe section 22 leads from the pipe 20 into the upper part of the switching chamber 1. A metal container 25 and a connecting piece 26 are attached there, which close the switching chamber 1 at the upper end.
Der Metallbehälter 25 steht über einen Kanal 27 im Stützisolator 3 mit dem Niederdruckbehälter 5 des Schalters in Verbindung.The metal container 25 is connected to the low-pressure container 5 of the switch via a channel 27 in the post insulator 3.
Die Figur läßt deutlich erkennen, daß das Rohrstück 22 oberhalb des Kanals 27 im Stützisolator 3 endet. Die Anordnung ist rotationssymmetrisch, so daß das Rohrstück 22 einen kleineren Querschnitt aufweist als die Schaltkammer im Bereich der Kanalmündung. The figure clearly shows that the pipe section 22 ends above the channel 27 in the post insulator 3. The arrangement is rotationally symmetrical, so that the pipe section 22 has a smaller cross section than the switching chamber in the region of the channel mouth.
Wie die Figur ferner zeigt, ist der Behälter 25 auf der Schaltkammerachse liegend mit einem Gewindestutzen 43 in das Anschlußstück 26 eingeschraubt. Der Kragen 44 des Anschlußstückes stößt an die der Schaltkammer zugekehrte Seite 45 des Metallbehälters, so daß eine Dichtungsfläche entsteht, die auf einfache Weise die Abdichtung des Schalters ermöglicht. As the figure also shows, the container 25, lying on the switching chamber axis, is screwed into the connecting piece 26 with a threaded connector 43. The collar 44 of the connecting piece abuts the side 45 of the metal container facing the switching chamber, so that a sealing surface is created which enables the switch to be sealed off in a simple manner.
Im Behälter 25 sind Bleche 42 befestigt, die vom Umfang des Behälters sternförmig in das Innere ragen. Diese Bleche dienen lediglich dazu, die Stromtragfähigkeit des Schalters zu erhöhen, da sie in der Einschaltstellung des Schalters den Wärmeübergang von der Strombahn über das Gas nach außen verbessern. In the container 25 metal sheets 42 are attached, which protrude from the circumference of the container in a star shape into the interior. These sheets only serve to increase the current-carrying capacity of the switch, as they improve the heat transfer from the current path to the outside via the gas when the switch is in the on position.
Zum Ausschalten wird der Schaltkammer 1 Hochdruckgas durch den Stützer 2 zugeführt. Dadurch setzt sich der Antriebskolben 14 nach oben in Bewegung, und es entsteht ein Lichtbogen zwischen den Schaltstücken 10 und 13. Dieser Lichtbogen wird durch das Hochdruckgas beblasen und zum Erlöschen gebracht. Das durch den Lichtbogen erhitzte Gas strömt nach dem Passieren des Lichtbogens mit hoher Geschwindigkeit durch das Rohr 20 und das Rohrstück 22. Es schießt in den Behälter 25, so daß im Kanal 27 wie bei einem Zerstäuber ein Unterdruck erzeugt wird, der kühles Niederdruckgas aus dem Kanal und dem daran angeschlossenen Niederdrackbehälter 5 ansaugt.To switch it off, the switching chamber 1 is supplied with high-pressure gas through the support 2. As a result, the drive piston 14 starts moving upwards, and an arc is created between the contact pieces 10 and 13. This arc is blown by the high pressure gas and made to go out. The gas heated by the arc flows after passing the arc at high speed through the tube 20 and the tube section 22. It shoots into the container 25, so that a negative pressure is generated in the channel 27 like an atomizer, the cool low-pressure gas from the Channel and the connected Niederdrack container 5 sucks.
Das kühle Gas wird in den Behälter 25 mitgerissen und mischt sich dort zusammen mit dem vor der Schaltung im Behälter 25 enthaltenen Gas intensiv mit den heißen Schaltgasen. Dadurch ergibt sich eine Gasmischung mit einer erheblich niedrigeren Temperatur als der der Schaltgase.The cool gas is entrained into the container 25, where it mixes with the present in front of the circuit in the container 25 gas intensively with the hot switching gases. This results in a gas mixture with a significantly lower temperature than that of the switching gases.
Nach Bruchteilen einer Sekunde kehrt sich die Strömungsrichtung der Gase um. Nunmehr strömt die Gasmischung durch den Kanal 27 in den Niederdruckbehälter 5, bis ein vollständiger Druckausgleich im Niederdrucksystem des Schalters erreicht ist.After a fraction of a second, the direction of flow of the gases is reversed. The gas mixture now flows through the channel 27 into the low-pressure container 5 until a complete pressure equalization is achieved in the low-pressure system of the switch.
Claims (7)
Deutsche Patentschriften Nr. 691132,695 051,
077.Considered publications:
German patent specification No. 691132,695 051,
077.
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DE1965S0095199 DE1233049B (en) | 1965-01-28 | 1965-01-28 | Gas pressure switch |
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DE (1) | DE1233049B (en) |
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Citations (3)
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- 1966-01-06 FR FR45069A patent/FR1462922A/en not_active Expired
- 1966-01-21 CH CH86066A patent/CH445601A/en unknown
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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FR1462922A (en) | 1966-12-16 |
CH445601A (en) | 1967-10-31 |
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