DE2811510C2 - Elektrischer Druckgasschalter - Google Patents

Description

a) das bewegliche Kontaktstück (4) besitzt an dem dem feststehenden Kontaktstück (3) zugewandten Ende einen zu diesem offenen Hohlraum

(42) mit einer vorgegebenen Länge;

b) in der Wandung des Hohlraumes ist an dessen dem feststehenden Kontaktstück (3) abgewandten Ende mindestens eine Durchgangsöffnung

(43) vorgesehen;

c) an dem der Druckkammer (22) abgewandten Ende der Löschkammer (21) ist eine rohrförmige Verlängerung (23) aus Isoliei stoff koaxial zum beweglichen Kontaktstück (4) angeordnet, die zum Expansionsraum hin offen ist;

d) der Außendurchmesser des beweglichen Kontaktstückes (4) ist an den Innendurchmesser der rohrförmigen Verlängerung (23) angepaßt;

e) die Länge der rohrförmigen Verlängerung (23) und die Lage jeder Durchgangsöffnung (43) in der Wandung des Hohlraumes (42) des beweglichen Kontaktstückes (4) sind so gewählt, daß die Durchgangsöffnung (43) das Ende der rohrförmigen Verlängerung (23) zu dem vorgegebenen Zeitpunkt nach Beginn des Ausschaltvorganges zur Freigabe der Löschgasströmung passiert;

f) in der Druckkammer (10) ist ein rohrförmiges Lichtbogenkontaktstück (5) angeordnet, welches konzentrisch in den Hohlraum (42) des beweglichen Kontaktstückes (4) in der Einschaltstellung hineinragt und dessen Innenraum (51, 223) in offener Verbindung mit der Expansionskammer steht.

2. Elektrischer Druckgasschalter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (22) in eine mit der Löschkammer (21) verbundene, das Lichtbogenkontaktstück (5) konzentrisch umgebende Innenkammer (10) und eine mit dieser über Durchlässe (11) verbundene Außenkammer (9) unterteilt ist und daß die Außenkammer (9) mit dem Inneren der rohrförmigen Verlängerung (23) über einen Durchlaß (8) in Verbindung steht, der vom beweglichen Kontaktstück (4) freigegeben wird, wenn die Durchlaßöffnung (43) in der Wandung des Hohhaumes (42) des beweglichen Kontakstücks (4) das Ende der rohrförmigen Verlängerung (23) passiert hat.

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Druckgasschalter mit einer Druckkammer, mit einer Löschkammer, mit einer Expansionskammer, mit einem zwischen Druckkammer und Löschkammer angeordneten, feststehenden hohlen Kontaktstück, mit einem beweglichen Kontaktstück, das durch die Lichtbogenkammer hindurch mit dem feststehenden Kontaktstück in Kontakt bringbar ist und mit verzögerter Freigabe der Löschgasströmung zu einem vorgegebenen Zeitpunkt nach Beginn des Ausschaltvorgangs.

Ein solcher Druckgasschalter ist durch die DE-PS 8 05 407 bekannt Das als Stange ausgebildete bewegliehe Kontaktstück verschließt im geschlossenen Zustand eine Druckkammer, an deren Ende das feste Kontaktstück angeordnet ist Die Beblasung des Lichtbogens, der sich beim Ausschalten bildet erfolgt dort in einer ungünstigen Radialströmung des Löschgases. Der Gasdruck und die Temperatur in der abgeschlossenen Druckkammer können im Falle eines großen Stromes sehr große Werte annehmen, so daß eine starke Ionisierung des Löschgases erfolgt, wodurch das Löschvermögen des Gases erheblich reduziert wird.

Außerdem unterliegen die Kontaktstücke einem großen Verschleiß.

Durch die DE-PS 6 71 502 ist ein Druckgasschalter bekannt bei dem an der Druckkammer ein Ventil angeordnet ist, das bei einem bestimmten Druckwert öffnet und dann in dieser Offenstellung verbleibt Auch dort erfolgt die Beblasung mittels Löschgases des zwischen den Kontaktstücken ausgebildeten Lichtbogens in der ungünstigen Radialrichtung.
Da3 Ventil muß durch einen Eingriff vor einem erneuten Schaltvorgang geschlossen werden, da sich

wegen der großen Öffnungen kein Druck in dem Druckgasschalter bei einem Ausschaltvorgang aufbauen kann.

Die FR-PS 10 01 633 zeigt einen Druckgasschalter, bei dem eine Löschkammer innerhalb einer abgeschlossenen Druckkammer angeordnet ist, die durch eine federbelastete Platte in zwei Abteilungen unterteilt ist. Ein Druckabbau in bestimmten Grenzen kann dort durch öffnen der Platte erfolgen. Auch dieser Druckgasschalter ist für sehr große Ströme nicht geeignet.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen elektrischen Druckgasschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, der sich bei geringen Abmessungen und einfacher Konstruktion durch eine ausgezeichnete Funktionsweise und ein ausgezeichnetes Unterbrechungsverhalten sowohl bei kleinen als auch bei großen zu unterbrechenden Strömen auszeichnet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die folgenden Merkmale gelöst:

a) das bewegliche Kontaktstück besitzt an dem dem feststehenden Kontaktstück zugewandten Ende einen zu diesem offenen Hohlraum mit einer vorgegebenen Länge;

b) in der Wandung des Hohlraumes ist an dessen dem feststehenden Kontaktstück abgewandten Ende mindestens eine Durchgangsöffnung vorgesehen;

c) an dem der Druckkammer abgewandten Ende der Löschkammer ist eine rohrförmige Verlängerung aus Isolierstoff koaxial zum beweglichen Kontaktstück angeordnet, die zum Expansionsraum hin offen ist;

d) der Außendurchmesser des beweglichen Kontaktes Stückes ist an den Innendurchmesser der rohrförmigen Verlängerung angepaßt;

e) die Länge der rohrförmigen Verlängerung und die Lage jeder Durchgangsöffnung in der Wandung

des Hohlraumes des beweglichen Kontaktstückes sind so gewählt, daß die Durchgangsöffnung das Ende der rohrförmigen Verlängerung zu dem vorgegebenen Zeitpunkt nach Beginn des Ausschaltvorganges zur Freigabe der Löschgasströmung passiert;

f) in der Druckkammer ist ein rohrförmiges Lichtbogenkontaktstück angeordnet, welches konzentrisch in den Hohlraum des beweglichen Kontaktstückes in der Einschaltstellung hineinragt und dessen Innsnraum in offener Verbindung mit der Expansionskammer steht

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Druckkammer in eine mit der Löschkammer verbundene, das Lichtbogenkontaktstück konzentrisch umgebende Innenkammer und eine mit dieser über Durchlässe verbundene Außenkammer unterteilt ist und daß die Außenkammer mit dem Inneren der rohrförmigen Vei längerung über einen Durchlaß in Verbindung steht, der vom beweglichen Kontaktstück freigegeben wird, wenn die Durchlaßöffnung in der Wandung des Hohlraumes des beweglichen Kontaktstücks das Ende der rohrförmigen Verlängerung passiert hat

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt einer ersten Ausführungsform eines elektrischen Druckgasschalters;

F i g. 2 eine andere Betriebsstellung des Druckgasschalters nach F i g. 1 und

Fig.3 eine andere Ausführungsform eines elektrischen Druckgasschalters.

In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder sich entsprechende Bauteile.

Die F i g. 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform eines elektrischen Druckgasschalters. Es ist eine Unterbrecherkammer 2 vorgesehen, welche eine Löschkammer 21 umfaßt sowie eine Druckkammer 22 und eine rohrtörmige Verlängerung 23. Die Druckkammer 22 besteht aus einem leitfähigen Material und weist mittig einen Verbindungskanal 223 zum Außenraum mit einer Öffnung 221 auf. Die rohrförmige Verlängerung 23 besteht aus einem lichtbogenfesten Isoliermaterial. Sie umfaßt einen Durchgang 231, durch welchen sich das bewegliche Kontaktstück 4 erstreckt Die rohrförmige Verlängerung 23 ist mit dem unteren Ende der Löschkammer 21 verbunden, in welchem ein feststehendes Kontaktstück 3 untergebracht ist Das Bezugszeichen 5 bezeichnet ein Lichtbogenkontaktstück. Es umfaßt einen Innenraum 51 mit einer Düse 52 und steht mit dem Durchgang 223 der Druckkammer 22 in Verbindung. Ferner erstreckt sich das Lichtbogenkontaktstück 5 in die Düse 41 des beweglichen Kontaktstükkes 4. Wenn das Lichtbogenkontaktstück 5 sich in das bewegliche Kontaktstück 4 hineinerstreckt, so ist die Druckkammer 22 praktisch verschlossen.

Wenn ein geeigneter nicht gezeigter Betätigungsmechanismus durch ein Auslösebefehlssignal betätigt wird, so wird das mit diesem Mechanismus verriegelte bewegliche Kontaktstück 4 abwärtsbewegt und das bewegliche Kontaktstück 4 trennt sich von dem feststehenden Kontaktstück 3. Nun entsteht zwischen den beiden Kontaktstücken ein Lichtbogen. Dieser Lichtbogen wird zu dem Lichtbogenkontaktstück 5 kommutiert, wenn das bewegliche Kontaktstück 4 noch geringfügig weiterbewegt wird.

Nunmehr wird der Lichtbogen gestreckt während das bewegliche Kontaktstück 4- weiter abwärtsbewegt wird. Durch den sich ausbreitenden Lichtbogen (bei A) werden die Düsen 41 und 52 aufgrund des Innendrucks des Lichtbogens so versperrt, daß nur eine geringe Strömung durch die Düsen 41 und 52 erfolgt Dadurch steigt der Druck in der mit der Löschkammer 21 durch den Kanal 6 verbundenen Druckkammer 22 an. Im Verlauf des Ausschaltvorganges verringert sich der Lichtbogenstrom, und durch die Senkung der Lichtbo-

to genenergie kommt es zu einem raschen Abfall der Temperatur. Dies wird dadurch verstärkt, daß das Löschgas zu den Wurzeln des Lichtbogens hin getrieben wird, welche die höchste Temperatur haben. Aufgrund des hohen Löschgasdrucks in der Druckkammer findet ein fortgesetzter Abtransport des auf hoher Temperatur befindlichen ionisierten Gases durch die Düsen 41, 52 mit hoher Geschwindigkeit statt, bis der Lichtbogen unterbrochen ist Selbst danach findet eine Zirkulation des Löschgases statt, wobei das Gas in der Löschkammer 21 durch neues Löschgas ersetzt wird. Auf diese Weise zeigt der Druckgasschalter ein ausgezeichnetes Betriebsverhalten bei Hochleistungsunterbrechungsbetrieb. Man kann somit eine hohe Spannungsfestigkeit zwischen den Kontaktstücken nach der Löschung des Lichtbogens erwarten.

Fig.3 zeigt eine andere Ausführungsform eines elektrischen Druckgasschalters. Das Bezugszeichen 2 bezeichnet eine Unterbrecherkammer mit einer C-förmigen Druckkammer 22 und einer rohrförmigen Verlängerung 23. Die Druckkammer 22 dient als Quelle für das Löschgas für die Unterbrechung des Lichtbogens. Sie hat die erforderliche Kapazität und besteht aus einer Außenkammer 9 und einer Innenkammer 10, welche über einen Durchlaß 8 mit der Löschkammer verbunden sind. Da der Durchlaß 8 stets durch das bewegliche Kontaktstück 3 verschlossen ist, wird der Druck in der Außenkammer 9 wirksam durch das Löschgas erhöht welches von der Innenkammer 10 durch einen Durchlaß 11 eintritt. Die Außenkanimer 9 weist ein isolierendes Gehäuse auf und enthält ein bewegliches Kontaktstück 4 sowie ein feststehendes Kontaktstück 3. Durch diese Kontaktstücke kann der Stromkreis geschlossen oder geöffnet werden. Das Bezugszeichen 5 bezeichnet ein Lichtbogenkontakt-

« stück mit einer Düse in der Mitte. Dieses fluchtet mit dem feststehenden Kontaktstück 3. Das Lichtbogenkontaktstück 5 ist derart angeordnet, daß es sich in die Düse 41 des beweglichen Kontaktstückes 4 hineinerstreckt, wenn die Kontaktstücke geschlossen sind. Das Bezugs-

zeichen 53 bezeichnet eine öffnung des Lichtbogenkontaktstückes zum Außengehäuse hin.

Die Düse 52 ist zur Löschkammer hin geöffnet und dient der Entladung des auf hoher Temperatur und hohem Druck befindlichen Löschgases in der Mitte der Löschkammer zum Gehäuse 1 hin während der Periode des Anstiegs des Drucks in der Druckkammer 22, um zu verhindern, daß sich dort ein exzessiver Druck aufbaut, wenn der Lichtbogenstrom groß ist. Wenn das bewegliche Kontaktstück 4 weiter abwärtsbewegt wird und die Kontaktstücke einen genügenden Abstand voneinander erreichen, damit eine Lichtbogenunterbrechung stattfinden kann, so setzt sich die Entladung des unter hohem Druck stehenden Löschgases der Druckkammer 22 fort, wobei das Gas hoher Temperatur in der tviitte der Löschkammer entfernt wird und durch frisches Löschgas niedriger Temperatur und hohen Drucks ersetzt wird. Auf diese Weise zeigt der Druckgasschalter ein gutes Betriebsverhalten bei einem

■ Hochleistungsunterbrechungsbetrieb, bei dem nach der Löschung des Lichtbogens eine hohe Spannungsfestigkeit erwartet wird. Wenn bei dieser Anordnung ein geeigneter nicht gezeigter Betätigungsmechanismus durch ein Auslösungsbefehl betätigt wird, so wird das mit dem Betätigungsmechanismus verriegelte bewegliche Kontaktstück 4 abwärts bewegt und vom feststehenden Kontaktstück 3 nach einer bestimmten Relativbewegung zwischen den beiden Kontaktstücken getrennt Sodann entsteht ein Lichtbogen zwischen den beiden Kontaktstücken. Hierdurch wird das Löschgas in der Innenkammer 10 rasch auf hohe Temperatur und hohen Druck gebracht. Die Druckdifferenz zwischen der Innenkammer 10 und der Außenkammer 9 führt zu einer Strömung des Löschgases durch den Durchlaß 11, so daß der Druck in der Außenkammer 9 entsprechend dem Druckanstieg in der Innenkammer 10 ansteigt. Wenn nun das bewegliche Kontaktstück 4 weiter abwärtsbewegt wird, so setzt sich der Druckanstiegsvorgang fort, bis die Düse 41 zum Durchlaß 8 hin freiliegt. Daher wird bis zu diesem Zeitpunkt der Druck in der Außenkammer 9 auf einem hohen Wert gehalten. Da das Löschgas in der Innenkammer 10 durch die Düse 52, welche einen geeigneten Durchmesser hat, ausströmt, kann man einen ausgewogenen Druck in der Innenkammer 10 aufrechterhalten. Auf diese Weise wird stets der erforderliche Druck für die Unterbrechung des Lichtbogens aufgebaut. Wenn das bewegliche Kontaktstück 4 nun weiter abwärts bewegt wird, so wird die Düse 41 zum Durchlaß 8 hin freigelegt und gleichzeitig wird die Durchgangsöffnung 43 zum Gehäuse 1 hin freigelegt. Nun fällt der Lichtbogenstrom ab und die Düsen 41 und 52 werden durch den Lichtbogenstrom nicht länger versperrt Sodann wird das Löschgas in der Löschkammer durch die Düsen 41 und 52 ejiziert, so daß der Druck rasch abfällt Das Löschgas hohen Drucks und niedriger Temperatur der Außenkammer 9 wird sodann in die Löschkammer eingeführt, wodurch der Lichtbogen unterbrochen wird. Diese Strömung wird fortgesetzt bis Druckausgleich zwischen dem Druck in der Außenkammer 9 und dem Gehäuse 1 herbeigeführt ist. Somit wird mit dieser Ausführungsform ein Druckgasschalter geschaffen, welcher leicht betätigbar ist und innerhalb eines breiten Stromstärkebereichs ein ausgezeichnetes Betriebsverhalten zeigt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Druckgasschalter mit einer Druckkammer, mit einer Löschkammer mit einer Expansionskammer, mit einem zwischen Druckkammer und Löschkammer angeordneten, feststehenden hohlen Kontaktstück, mit einem beweglichen Kontaktstück, das durch die Lichtbogenkammer hindurch mit dem feststehenden Kontaktstück in Kontakt bringbar ist und mit verzögerter Freigabe der Löschgasströmung zu einem vorgegebenen Zeitpunkt nach Beginn des Ausschaltvorganges, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: