DE4103119A1 - Druckgasschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckgasschalter mit zwei koaxial zueinander angeordneten Kontaktstücken, mit zur Abfuhr von Löschgas hohl ausgebildeten Düsen und mit einem ruhenden zylindrischen, den Düsenzwischenraum koaxial umgebenden und mit diesem in Verbindung stehenden Heizraum.

Ein derartiger Druckgasschalter ist aus der DE-OS 34 25 633 bekannt. Der feststehende Heizraum dient dort während eines Ausschaltvorganges zur Speicherung von durch den Lichtbogen erhitztem Löschgas, das beim Stromnulldurchgang des abzu­ schaltenden Stromes in den Lichtbogenraum zurückströmt und zur Löschung des Lichtbogens dient.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Schalter der eingangs genannten Art die dielektrische Festigkeit der Schaltstrecke während des Ausschaltvorganges und im Ausschalt­ zustand zu verbessern.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens ein Teil der stirnseitigen Begrenzungswände des Heizraumes durch Elektroden zur Steuerung des elektrischen Feldes an der Schaltstrecke gebildet sind.

Durch die wenigstens teilweise Ausbildung der stirnseitigen Be­ grenzungswände des Heizraumes als Elektroden wird eine Elektro­ denkonfiguration geschaffen, die eine Vergleichmäßigung des elektrischen Feldes im Bereich der Schaltstrecke erlaubt, um Singularitäten der Feldstärke im Bereich zwischen den Kontakt­ stücken zu vermeiden. Durch die Wirkung der erfindungsgemäßen Konstruktion wird die Spannungsfestigkeit zwischen den Kontakt­ stücken im Ausschaltzustand erhöht. Es ist auch möglich, die Nennspannung eines solchen Schalters bei gleichbleibendem Abstand der Kontaktstücke zu erhöhen oder bei gleichbleibender Nennspannung einen geringeren Abstand der beiden Kontaktstücke zu wählen, wodurch die strömungsmechanischen Bedingungen für das Löschgas im Düsenzwischenraum verbessert werden.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß eine mechanische Kompressionsvorrichtung für das Löschgas vor­ gesehen ist, die mit dem Heizraum über eine verschließbare Öffnung in Verbindung steht.

Durch eine solche zusätzliche Kompressionsvorrichtung können auch solche Schaltfälle beherrscht werden, bei denen die Druck­ erhöhung des Löschgases im Heizraum durch die Heizleistung des Lichtbogens bzw. die Menge des erhitzten Löschgases im Heizraum nicht zur Löschung des Lichtbogens ausreicht. Durch die mecha­ nische Kompressionsvorrichtung für das Löschgas wird zusätz­ liches komprimiertes Löschgas zur Verfügung gestellt, das über eine verschließbare Öffnung zur Unterstützung der Lichtbogen­ löschung in den Heizraum eingeleitet werden kann.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Öffnung durch ein in Richtung vom Heizraum zur Kompressionsvorrichtung sperrendes Rückschlagventil verschließ­ bar ist.

Das Rückschlagventil sorgt dafür, daß bei einer starken Druck­ erhöhung im Heizraum infolge eines leistungsstarken Lichtbogens der Löschgasdruck erhalten bleibt und kein Löschgas aus dem Heizraum zur Kompressionsvorrichtung hin abgeführt wird. Dadurch wird der Antrieb des Schalters in einem solchen Fall nicht durch eine zusätzliche Druckerhöhung im Kompressionsraum belastet.

Andererseits wird aber, sobald der Löschgasdruck im Heizraum unter den Druck in der Kompressionsvorrichtung abgefallen ist, die Öffnung durch das Rückschlagventil freigegeben, so daß weiteres Löschgas von der Kompressionsvorrichtung in den Heizraum nachströmen und dort die Löschung des Lichtbogens unterstützen kann.

Weiterhin kann die Erfindung in dem Fall, daß die mechanische Kompressionsvorrichtung für das Löschgas aus einem koaxial zu den Kontaktstücken angeordneten Kompressionsraum besteht, dadurch vorteilhaft ausgestaltet werden, daß der Kompressions­ raum auf der der Antriebsseite des Schalters gegenüberliegenden Seite des Heizraumes angeordnet ist.

Durch diese Konstruktion ist es möglich, den beweglichen Teil der mechanischen Kompressionsvorrichtung für das Löschgas direkt und ohne eine Umkehrung der Bewegungsrichtung mit einem antreibbaren Kontaktstück des Schalters mechanisch zu koppeln. Dadurch wird im Ausschaltfall das Löschgas im Kompressionsraum in Richtung zum Heizraum hin komprimiert und gegebenenfalls durch die Öffnung zwischen Heizraum und Kompressionsraum in den Heizraum hineingedrückt, ohne daß eine Umlenkung des Gasstroms beispielsweise durch Rückströmkanäle notwendig wäre. Der Strömung des Löschgases wird durch die kurzen und geraden Strömungskanäle ein möglichst geringer Widerstand entgegenge­ setzt, wodurch sich die für die Kompressionsvorrichtung benö­ tigte Antriebsenergie verringern und die Konstruktion des Schalters einfach gestalten läßt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß bei einem Druckgasschalter, bei dem die Vorrichtung zur Komprimierung von Löschgas in Form eines antreibbaren Kompressionszylinders und eines Kompressionskolbens ausgebildet ist, die Fortsetzung der mantelseitigen Außenwand des Kompres­ sionszylinders die mantelseitige Begrenzungswand des Heizvolu­ mens bildet.

Diese Ausgestaltung der Erfindung bringt einen geringen kon­ struktionstechnischen Aufwand mit sich, da die Fortsetzung der mantelseitigen Außenwand des Kompressionszylinders, die zur Übertragung der Antriebskraft auf den Kompressionszylinder dient, gleichzeitig für den weiteren Zweck der Begrenzung des Heizraumes benutzt wird. Außerdem läßt sich durch diese Aus­ gestaltung der Durchmesser des Kompressionszylinders gering­ halten, was für den Schalter eine Platzersparnis zur Folge hat.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß eine der Elektroden den feststehenden Kompressions­ kolben der Kompressionsvorrichtung bildet.

Durch diese Maßnahme lassen sich der Heizraum und der Kompres­ sionsraum besonders einfach in einer konstruktiven Einheit mit möglichst wenigen Bauteilen einfach realisieren.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spiels in einer Zeichnung gezeigt und anschließend erläutert.

Dabei zeigt die einzige Figur einen erfindungsgemäßen Druckgas­ schalter in schematischer Darstellung in zwei Halbschnitten, wobei der eine Halbschnitt den Schalter im Einschaltzustand, der andere Halbschnitt den Schalter im Ausschaltzustand wieder­ gibt.

Der Druckgasschalter 1 ist in einem Schaltergehäuse 2 ange­ ordnet. Er weist zwei Kontaktrohre 3, 4 auf, von denen das erste Kontaktrohr 3 ein feststehendes hohles Kontaktstück 5 trägt, während das zweite Kontaktrohr 4 mit einem beweglichen stiftförmigen Kontaktstück 6 leitend über einen Gleitkontakt 7 verbunden ist. Im Einschaltzustand steht das stiftförmige Kontaktstück 6 mit dem hohlen Kontaktstück 5 in leitender Verbindung.

Die beiden Kontaktrohre 3, 4 sind jeweils zur Abfuhr von Löschgasen hohl ausgebildet und an ihren einander zugewandten Enden mit je einer Düse 8, 9 versehen.

Außerdem ist ein Überbrückungsschaltstück 10 vorgesehen, das die beiden Kontaktrohre 3, 4 koaxial umgibt und im Einschaltzustand leitend überbrückt. Beim Ausschaltvorgang wird der Lichtbogen zwischen den Kontaktstücken 5, 6 gezogen, so daß der Lichtbogen sich zwischen den Düsen 8, 9 erstreckt. Das Überbrückungsschalt­ stück 10 wird während des Ausschaltvorganges zur Antriebsseite des Schalters 1 hin weggezogen. Dadurch wird die Verbindung zwischen dem Düsenzwischenraum 11 und dem Heizraum 12 freige­ geben. Durch die Wirkung des Lichtbogens wird das im Düsen­ zwischenraum 11 befindliche Löschgas erhitzt und als heißes Löschgas in den Heizraum 12 hineingedrückt, wo es zur Löschung des Lichtbogens gespeichert wird.

Beim Stromnulldurchgang strömt das Löschgas aus dem Heizraum 12 in den Düsenzwischenraum 11 zurück, wo es die Löschung des Lichtbogens bzw. die Wiederverfestigung der Schaltstrecke bewirkt.

Auf der der Antriebsseite des Schalters abgewandten Seite des Heizraumes 12 ist ein Kompressionsraum 13 angeordnet. Der Kom­ pressionsraum 13 wird gebildet aus einem antreibbaren Kompres­ sionszylinder 14 und einem feststehenden Kompressionskolben 15. Der Kompressionszylinder 14 ist durch eine Zylinderstirnwand 16 abgeschlossen.

Der feststehende Kompressionskolben 15 besteht aus leitendem Material und bildet gleichzeitig eine der Stirnwände des Heiz­ raumes 12. Er ist mit dem Kontaktrohr 3 leitend verbunden und bildet eine Elektrode, die das Kontaktrohr 3 koaxial umgibt und zur Vergleichmäßigung des Feldes über der Schaltstrecke dient. Auf der dem feststehenden Kompressionskolben 15 gegenüberliegen­ den Seite des Heizraumes 12 ist eine weitere Elektrode 17 ange­ ordnet, die die zweite stirnseitige Wand des Heizraumes 12 bildet. Die beiden Elektroden 15, 17 bilden eine Konstellation zur Vergleichmäßigung des elektrischen Feldes über der Schalt­ strecke. Die Elektroden sind so geformt und voneinander beab­ standet, daß der Heizraum die für die Löschung des Lichtbogens optimale Größe aufweist. Die zweite Elektrode 17 ist leitend mit dem Kontaktrohr 4 verbunden.

Es kann unter Umständen auch vorteilhaft sein, die beiden Elektroden 15, 17 zum Zweck der Feldsteuerung mit einem anderen Potential als dem der Kontaktrohre 3, 4 leitend zu verbinden.

Der feststehende Kompressionskolben 15 weist eine Ausnehmung 18 auf, die in der Einschaltstellung einen Teil des Überbrückungs­ schaltstücks 10 aufnimmt. Außerdem ist in dem Kompressions­ kolben 15 eine durchgehende Öffnung 19 vorgesehen, die durch ein in Richtung zum Kompressionsraum sperrendes Rückschlagven­ til 20 verschließbar ist. Das Rückschlagventil 20 sorgt dafür, daß im Falle eines hohen Löschgasdrucks im Heizraum 12 nichts von dem komprimierten Löschgas in den Kompressionsraum 13 ent­ weicht, daß andererseits aber in dem Fall, daß im Heizraum 12 nicht genügend komprimiertes Löschgas zur Verfügung steht, aus dem Kompressionsraum 13 mechanisch komprimiertes Löschgas nachströmen kann.

In der Zylinderstinrwand 16 des Kompressionszylinders ist ein Überdruckventil 24 zur Begrenzung des Druckes im Kompressions­ raum 13 sowie ein Einströmventil 25 zum Einlassen von frischem Löschgas beim Einschalten des Schalters vorgesehen.

Die Fortsetzung des Kompressionszylinders 14 zur Antriebsseite des Schalters bildet die Mantelfläche des Heizraums 12. Der feststehende Kompressionskolben 15 und die zweite Elektrode 17 sind durch Ringdichtungen gegenüber dem Kompressionszylinder 14 bzw. der Fortsetzung des Kompressionszylinders 14 abgedichtet. Die Elektrode 17 ist außerdem gegenüber dem beweglichen Über­ brückungsschaltstück 10 mit einer weiteren Ringdichtung 23 abgedichtet.

In der Figur ist das Kontaktsystem des Schalter in Form eines innenziehenden Lichtbogenkontaktes 5, 6 mit Düsen 8, 9 aus Isolierstoff dargestellt.

Ebenso ist eine Ausführungsform mit Düsen aus elektrisch leitendem Werkstoff und mit außenziehenden Lichtbogenkontakt­ stücken denkbar.

Claims (6)

1. Druckgasschalter mit zwei koaxial zueinander angeordneten Kontaktstücken, mit zur Abfuhr von Löschgas hohl ausgebildeten Düsen und mit einem ruhenden zylindrischen, den Düsenzwischen­ raum koaxial umgebenden und mit diesem in Verbindung stehenden Heizraum, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens Teile der stirnseitigen Begrenzungswände des Heizraumes (12) durch Elektroden (15, 17) zur Steuerung des elektrischen Feldes an der Schaltstrecke gebildet sind.

2. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine mechanische Kompres­ sionsvorrichtung (14, 15) für das Löschgas vorgesehen ist, die mit dem Heizraum (12) über eine verschließbare Öffnung (19) in Verbindung steht.

3. Druckgasschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (19) durch ein in Richtung vom Heizraum (12) zur Kompressionsvorrichtung (14, 15) sperrendes Rückschlagventil verschließbar ist.

4. Druckgasschalter nach Anspruch 2 oder einem der folgenden mit einem koaxial zu den Kontaktstücken angeordneten Kompressions­ raum, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressionsraum (13) auf der der Antriebsseite des Schalters (1) gegenüberliegenden Seite des Heizraums (12) angeordnet ist.

5. Druckgasschalter nach Anspruch 2 oder einem der folgenden, bei dem die Vorrichtung zur Komprimierung von Löschgas in Form eines antreibbaren Kompressionszylinders und eines Kompressions­ kolbens ausgebildet ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Fortsetzung der mantelseitigen Außenwand des Kompressionszylinders (14) die mantelseitige Begrenzungswand des Heizvolumens (12) bildet.

6. Druckgasschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Elektroden (15, 17) den feststehenden Kompressionskolben (15) der Kompressions­ vorrichtung (14, 15) bildet.