DE2118167A1 - Verbesserte Blasoffnungseinheit fur einen selbstloschenden elektrischen Druckgasschalter - Google Patents
Verbesserte Blasoffnungseinheit fur einen selbstloschenden elektrischen DruckgasschalterInfo
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Description
PATENTANWÄLTE OI Λ Q 1 C Π
DR.iNG. H. NEGENDANK ■ dipl.-ing. H. HATJCK · dipl-phys. W. SCHMITZ
TBL. 36 74 28 UND 36 41 15
TEL.5 38Ο5 86
Hamburg, den 13. April 1971
M a g r i η i
Fabbriche Riunite Magrini
3 carp a e Magnano M.S.M. S.ρ.A.
Via F. Juvara 9
Mailand (Italien)
Verbesserte Blasöffnungseinheit für einen selbstlöschenden elektrischen Druckgasschalter.
Die Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte Blasöffnungseinheit
für einen selbstlöschenden elektrischen Druckgasschalter,
V7elche im Vergleich zu bekannten Ausführungen eine bemerkenswerte
Verbesseruns der Leistungsfähigkeit von mit diesen Unterbrechungskammern ausgestatteten Schaltern ermöglicht.
Elektrische Druckgasschalter sind bereits bekannt und werden in elektrischen Anlagen in großem Maße verwendet. Insbesondere
sind auch bekannt Unterbrechungskammern mit axialer Ausblasung, die bei diesen Schalterausführungen verwendet
werden, und deren Formgebung bei den verschiedenen Ausführungs-
109844/1242 bad original
formen weitgehend experimentell ermittelt worden ist.
Vor nicht allzu langer Zeit hat auch die Anmelderin einige Patentanmeldungen eingereicht (von denen auf eine Anmeldung
das italienische Patent Nr. 791 651 erteilt worden ist, während
die. anderen Anmeldungen, von denen eine das Aktenzeichen 24 973-A/69 trägt, noch im Verfahren befindlich sind), die
auf Unterbrechungskammern mit axialer Ausblasung für selbstlöschende
elektrische Druckgasschalter gerichtet sind, die Ψ eine in einer solchen ¥eise ausgebildete Öffnungsform mit
(Dekompressions)bohrungen und ringförmigen Nuten aufweisen, daß
diese sowohl das Entweichen der durch Zersetzung der die Unterbrechungskammer bildenden Werkstoffe entwickelten Zersetzungsgase als auch das Löschgases begünstigen, wodurch eine gemeinsame
Strömung dieser beiden Gase erreicht wird. Die abstrom- oder endseitigen Abschnitte dieser Unterbrechungskammern
stehen in Beziehung zur Betriebsnennspannung entsprechend
der nachfolgend angegebenen experimentellen Beziehung:
»U ■
L> -£? . 1,5 . YT
L> -£? . 1,5 . YT
(oder in vereinfachter Form: L^ Y 1,5 · U ), in welcher L
die Länge des KammerendabSchnitts in mm und U die Betriebsnennspannung des Schalters in kV ist.
Es wurde jedoch festgestellt, daß die bisher bekannten Unterbrechungskammern
mit axialer Ausblasung im Hinblick auf die Abgabe des Bogenlöschgases und den Schutz der äußeren Teile
1 0 9 8 U* / 1 2 4 2"
des Schalters gegen die Auswirkungen des Lichtbogens nicht den größtmöglichsten Wirkungsgrad erreichen.
Der Erfindung liegt daher, die Aufgabe zugrunde, eine Unterbrechungskammer
für elektrische Druckgasschalter zu schaffen, die im Vergleich zum gegenwärtigen Stand der Technik und
insbesondere zu ähnlichen Unterbrechungskammerausführungen, die für die Anmelderin durch Patente geschützt sind, einen
verbesserten Aufbau aufweist, bei der die Dekompression in der den kleinsten Querschnitt aufweisenden Zone der Öffnungs-einheit
in im wesentlich besseren Maße ermöglicht wird und daher das Entweichen des Löschgases besonders leicht erfolgen
kann, bei der das bestmögliche Zusammenströmen der Zersetzungsgase und des Löschgases durch den End- oder Abstromabschnitt
der eigentlichen Unterbrechungskammer erhalten wird und folglich
das Ausströmen sämtlicher Gase durch die Auslaßöffnung der Kammer beschleunigt und die Auswirkung von Wirbelbildun- .
gen im gesamten Ausstrom verringert wird, und schließlich die äußeren Teile der Kammer und insbesondere der Isolationszylinder aus bakelitisiertem Papier oder eine andere und ähnliche
, außen um die Kammer herumgewickelte Isolationshülse wirksam gegen die Auswirkungen des elektrischen Unterbrechungslichtbogens geschützt werden.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird die in der nachfolgenden
Beschreibung für den Fachmann im einzelnen ersichtliche Unterbrechungskammer mit axialer Ausblasung für selbstlöschen-
109844/12 42
de elektrische Druckgasschalter vorgeschlagen, die eine Blasöffnungseinheit
aufweist, welche in ihrem Inneren in Auslaßrichtung aus einer ersten sich konisch verjüngenden und konvergierenden
Zones einer im Vergleich zu den anderen inneren
Zonen die kleinste Oberfläche aufweisenden zweiten zylindrischen Zone ohne seitlich angeordnete Auslaßmittel
(im Gegensatz zu bekannten Ausführungen) und einer dritten
sich im wesentlichen konisch verjüngenden und divergierenden Zone besteht, deren Länge L durch die an sich bekannte expe-
rimentelle Beziehung L ^ ——■ * 1,5 * |/ 2 vorgegeben ist,
V3
und bei der die dritte sich konisch verjüngende und divergierende
Zone eine Vielzahl ringförmiger Nuten aufweist, die jeweils in bezug auf eine durch die Kammerachse verlaufende Ebene
einen im wesentlichen dreiecksförmigen Querschnitt mit einer zur Auslaßöffnung der Unterbrechungskammer hin offenen Basis
aufweisen, wobei die Unterbrechungskammer dadurch gekennzeichnet
ist, daß die Wand der Unterbrechüngskammer voll und in
einem einzigen Stück ausgebildet ist und auf ihrer Innenseite wenigstens zwei parallel und symmetrisch zur Hauptachse der
Kammer verlaufende Längsnuten aufweist, und die Längsausnehmung
der Nuten über den größten Teil der Längsausdehnung der
zweiten zylindrischen Zone und wenigstens einen Teil der Längsausnehmung der dritten sich konisch verjüngenden und
divergierenden Zone reicht.
Die erfindungsgemäße Unterbrechungskammer wird im nachfolgenden unter Bezugnahme auf das in der Zeichnung dargestellte
109 8 44/1242
. Ausführungsbeispiel näher erläutert, in welcher
Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt entlang der gestrichelten Linie A-A der Fig. 2, d.h. in
zwei unterschiedlichen Axialebenen durch.die
erfindungsgemäße Unterbrechungskammer und
Fig. 2 dieselbe Unterbrechungskammer im Querschnitt entsprechend der Ebene B-B der Fig. 1 zeigt.
Unter Bezugnahme auf diese Figuren besteht die den Inhalt dieser Erfindung darstellende Verbesserung in der Blasöffnungseinheit
der Unterbrechungskammer für selbstlöschende elektri- *
sehe Druckgasschalter darin, daß eben dieselbe Kammer wie
folgt ausgebildet wird: Im wesentlichen mündungsförmig nach
dem" Prinzip des Venturirohrs, mit einer zweiten Zone 5
(oder einer Halszone mit der kleinsten Oberfläche), die (entsprechend der Lehre früherer Patente und von derselben
Anmelderin eingereichter Patentanmeldungen) zylindrisch ausgebildet ist und nicht die üblichen Dekompressionsbohrungen
aufweist, durch welche die zylindrische Zone kleinster Oberfläche 5 mit dem Außenraum der Unterbrechungskammer
in Verbindung kommen kann; die Verbesserung besteht auch
darin, daß mehrere Längsnuten 21, die sich parallel zur Unterbrechungskammerachse hin und axial wenigstens so weit
erstrecken, daß sie wenigstens teilweise die zweite zylindrische Zone kleinster Oberfläche 5 und wenigstens teilweise
die dritte sich konisch verjüngende und divergierende Zone
109844/1242
9 bedecken, wobei die Nuten 21 in der Innenwand des Endes
oder der abstromseitigen Zone oder des abstromseitigen Teils
9 der Unterbrechungskammer ausgebildet sind und der Teil 9
die dritte oder kegelstumpfförmige divergierende Zone der
Unterbrechungskammer bildet und ringförmige, im Querschnitt
dreiecksförmige Nuten 13 entsprechend der Lehre derselben
Anmelderin in ihren eigenen Patenten und Patentanmeldungen aufweist.
Bei geschlossenem Schalter nimmt der feststehende Kontakt ziemlich viel Platz in der Unterbrechungskammer ein, indem
er nämlich durch die ganze dritte Zone 9, die ganze zweite Zone 5 wie auch durch einen großen, wenn auch nicht den ganzen
Teil der ersten sich konisch verjüngenden und konvergierenden Zone 1 hindurchragt. In diesem statischen Zustand hat das
Löschgas keinen Grund zum Zirkulieren. Wenn jedoch der öffnungsvorgang
eingeleitet wird und folglich die Selbstlöschung stattfe
findet, behindert der feststehende Kontakt, der in fester Berührung
mit der Innenwandfläche der zylindrischen Zone 5 steht, auch wenn er keine volle Abdichtung gewährleistet,
im wesentlichen das Ausströmen des Löschgases, mit Ausnahme
der vernaehlässigbaren Mengen, welche durch die üblichen mechanischen Spielräume entweichen können, die auf Bearbeitungstoleranzen
zurückzuführen sind. Beim Fortschreiten des öffnungsVorgangs beginnt der feststehende Kontakt, die Einlasse
der Nuten 21 freizugeben, und von diesem Augenblick an
. 1098 A A/1242
ist das Ausströmen des Löschgases bereits gewährleistet und wird dabei durch die Nuten 21 sehr gut geführt. Die Fläche
des Auslaßquerschnitts, die ursprünglich auf die Summe aller
Querschnitte der Nuten 21 begrenzt ist, nimmt allmählich zu,
je weiter sich die Unterbrechungskammerteile von dem feststehenden Kontakt entfernen, da stets weitere Querschnitte
der kegelstumpfförmigen Zone 9 in die Ausströmung einbezogen werden, wobei diese Querschnitte im wesentlichen kreisring-
und kronenförmig ausgebildet sind, wie auf der Innenseite durch den vorgenannten feststehenden Kontakt und auf der
Außenseite durch die Innenwandfläche der dritten kegelstumpfförmigen
Zone 9 vorgegeben ist, welche die Längsnuten 21 aufweist, deren Querschnitte Zonen bilden, die von der
oben genannten kreisförmigen Krone in die Ebene der letzteren vorstehen.
In dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier Nuten 21 vorgesehen, die zueinander um 90° versetzt sind,
was die bevorzugte Lösung darstellt. Es muß jedoch bemerkt werden, daß die Anzahl dieser Nuten wenigstens zwei und
auch mehr als vier betragen kann (offensichtlich ist eine Anzahl von Nuten kleiner als vier keine geeignete Lösung,
da dadurch der zu Beginn des Öffnungsvorgangs zur Verfügung stehende Ausströmquerschnitt zu stark verringert ist).
Auf diese Weise werden mehrere bemerkenswerte Ergebnisse
erhalten: In erster Linie eine gute Zuführung der Gasströmung
1 09844/1242
durch die Nuten 21 hindurch zur Auslaßöffnung 2 der Unterbrechungskammer, wobei diese Zuführung zu einem größtmöglichsten
Maße gestattet, die Auswirkungen von in der Endzone 9
der Unterbrechungskammer auftretenden Verwirbelungen zu vermeiden, indem nämlich das Löschgas in einer ersten Stufe .
nur durch die Nuten 21 durchgeleitet wird und sich dann in
den vorgenannten kreisförmigen Kronenabschnitten der dritten £ Zone 9 ausdehnt, eine zur Achse Y-Y der Kammer parallele
Richtung beibehält und die Zersetzungsgase leichter in der gleichen Richtung mitreißt, da die Resultanten dieser Zersetzungsgase
(infolge der besonderen Formgebung der abstromseitigen Zone 9 der Kammer, welche ringförmige Nuten von
dreiecksförmigem Querschnitt 13 aufweist) bereits zur Auslaßöffnung
2 der Unterbrechungskammer gerichtet sind. Obwohl die besondere Formgebung der Endzone 9 der Unterbrechungskammer
den Gegenstand früherer Patente der Anmelderin bildet, ist sicher, daß die Summe der durch die hier zur Rede
stehende und die früheren Erfindungen erzeilten Wirkungen bei der gleichen Kammer eine "schnellere, vollständigere J~\
und wesentlich wirksamere Bogenlöschung gestattet im Vergleich
zu den erzielbaren Ergebnissen, wenn die angegebenen Lösungen CTetrenn"t voneinander einzeln verwirklicht werden. Ein
weiterer Vorteil der durch die Erfindung vorgeschlagenen Lösung besteht in dem maximalen Schutz für den aus bakelitisiertem
Papier oder einem anderen geeigneten Isolationsmaterial hergestellten Zylinder, dessen Querschnitt in den Figuren
108844/1242
mit den Bezugszeichen 2ο bezeichnet ist. In der Tat gewährleistet
das völlige Fehlen durch die Kammerwand durchgeführter radialer Bohrungen, daß die infolge ihrer Berührung mit dem Lichtbogen
hocherhitzten Gase und vor allem das Löschgas an einer Berührung mit dem Zylinder 2ο gehindert werden, wodurch für
diesen erstens eine lange Lebensdauer gewährleistet ist, da er keinen Verbrennungswirkungen ausgesetzt ist, und dieser
zweiten5 näher an der Unterbrechungskammer angeordnet werden
kann, so daß eine größere Kompaktheit und kleinere Abmessungen der ganzen Einheit möglich sind.
Die vorstehend beschriebene, anhand eines Beispiels veranschaulichte,
dargestellte und im nachfolgenden beanspruchte Erfindung läßt sich offensichtlich innerhalb des Rahmens
der Erfindungsidee und des Schutzumfanges weiter abändern
oder in technisch äquivalenter Weise ausführen. Wie bereits oben ausgeführt, kann beispielsweise die Anzahl der Nuten
21 je nach Zweckmässigkeit und in Übereinstimmung mit den durch die Konstruktion der Unterbrechuhgskammer vorgegebenen
Beschränkungen verändert werden. Die Querschnittsformgebung
der Nuten läßt sich gleichfalls abändern (wenngleich die in Fig. 2 dargestellte Formgebung bevorzugt ist), wenn bestimmte
Vorzüge oder Bedürfnisse bestehen. Weiterhin läßt sich bemerken, daß die erfindungsgemäße Verbesserung die
beste Arbeitsweise des Schalters auch dann gewährleistet, wenn sie auf bekannte Unterbrechungskammern ähnlicher Ausführung
angewendet wird.
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Claims (3)
1. J Unterbrechungskammer mit axialer Ausblasung für einen
selbstlöschenden elektrischen Druckgasschalter mit einer BlasÖffnungseinheit, die in ihrem Inneren in Auslaßrichtung
aus einer ersten sich konisch verjüngenden und konvergierenden Zone, einer im Vergleich zu den anderen inneren Zonen
die kleinste Oberfläche aufweisenden zweiten zylindrischen Zone ohne seitlich angeordnete Ausiaavorrichtungen ■--■"
und einer dritten sich im wesentlichen konisch verjüngenden und divergierenden Zone besteht, deren Länge L durch die
• Un .
an sich bekannte experimentelle Beziehung L ^ · 1,5 * V
v~r
vorgegeben ist, und die dritte sich konisch verjüngende und divergierende Zone eine Vielzahl ringförmiger Nuten aufweist,
die jeweils in bezug auf eine durch die Kammerachse verlaufende Ebene einen im wesentlichen dreiecksförmigen Querschnitt
mit einer zur Auslaßöffnung der Unterbrechungskammer hin
offenen Basis aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand der Unterbrechungskammer voll und in einem einzigen
Stück ausgebildet ist und auf ihrer Innenseite wenigstens zwei parallel und symmetrisch zur Hauptachse-(Y-Y) der ^
Kammer verlaufende Längsnuten (21) aufweist, und die Längsausdehnung der Nuten (21) über den größten Teil der Längsausdehnung
der zweiten zylindrischen Zone (5) und wenigstens einen Teil der Längsausdehnung der dritten sich konisch verjüngenden
und divergierenden Zone (9) reicht.
1098U/1242
-ii-
2. Unterbrechungskammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß mehr als zwei und insbesondere vier Längsnuten (21) vorhanden sind.
3. Unterbrechungskammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Längsnuten (21) ihren Ausgang in der zylindrischen Zone (5) unmittelbar auf der Abstromseite des
die sich konisch verjüngende und konvergierende Zone (1) von der zylindrischen Zone (5) trennenden Kammerquerschnitts
nimmt.
4-. Unterbrechungskammer nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Abschluß oder die Herstellung der Verbindung zwischen den Längsnuten (21) und der sich konisch
verjüngenden Zone (1) der Kammer auf der Aufstromseite
der Nuten (21) bestimmt ist durch die jeweilige Lage der Kammer und des dieser fest zugeordneten betreffenden beweglichen
Schalterkontakts in bezug auf den feststehenden Schalterkontakt, die äußere zylindrische Oberfläche des feststehenden
Kontakts, welche der'inneren Oberfläche der zylindrischen
Zone (5) entspricht, und dazu dient, das Abschließen desjenigen Teils der Längsnuten (21) zu bewirken, welcher sich in
der zylindrischen Zone (5) befindet, wenn der Schalter geschlossen
ist und der bewegliche und der feststehende Kontakt in gegenseitiger Berührung stehen, wie auch wenn beide Kontakte
zu Beginn des Öffnungsvorgangs bereits voneinander getrennt sind, jedoch der Anfangsabschnitt der Längsnuten (21)
das untere Ende des feststehenden Kontakts noch nicht erreicht hat. 109844/1242
Lee rs ei te
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