DE602649C - Switch with arc extinguishing by flowing compressed gas - Google Patents

Description

Das Stammpatent betrifft eine Druckgasspeisevorrichtung für elektrische Schalter mit Lichtbogenlöschung durch strömendes Druckgas, bei welcher das Löschmittel, insbesondere Kohlensäure, in einem Vorratsbehälter in flüssigem Zustand bereitgehalten wird und von da der Unterbrechungsstelle mittels einer schleusenartigen Steuervorrichtung zugeführt wird, die eine genaue Dosierung der Löschmittelmenge gestattet.The parent patent relates to a pressurized gas feed device for electrical switches with arc extinguishing by flowing pressurized gas, in which the extinguishing agent, in particular Carbonic acid, kept ready in a storage container in liquid state and from because the interruption point is supplied by means of a lock-like control device that allows an exact dosage of the amount of extinguishing agent.

Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung dieser Einrichtung und besteht in einer derartigen Ausbildung der Schaltkammer des Schalters und der Verbindung von dem Vorratsbehälter zur Schaltkammer, daß die Schaltkammer selbst als Schleusenraum dient. Durch diese Anordnung wird eine Vereinfachung des Aufbaues erzielt, da besondere Schleusenventile zur Dosierung des Löschmittels nicht benötigt werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß keine Drosselung des Löschmittels vor der Unterbrechungsstelle eintritt und daher die Gewähr gegeben ist, daß das Druckgas an der Unterbrechungsstelle noch flüssig ist und hier verdampft, wobei dem Unterbrechungslichtbogen viel Wärme entzogen wird.The invention aims to improve this device and consists in such Formation of the switching chamber of the switch and the connection from the storage container to the switching chamber that the switching chamber itself serves as a lock space. This arrangement becomes a simplification of the structure achieved, as special sluice valves for dosing the extinguishing agent are not needed. Another advantage is that there is no throttling of the extinguishing agent before the point of interruption and therefore the guarantee is given is that the compressed gas is still liquid at the point of interruption and evaporates here, wherein a lot of heat is extracted from the interruption arc.

Besonders zweckmäßig ist es, den als Löschmittelschleuse dienenden Schaltraum so zu formen, daß er einen engen Raum (Spalt) zwischen den Wandungen der Schaltkammer und dem bewegten Stiftkontakt bildet. Diese Formgebung hat die Wirkung, daß der Weg des verflüssigten Löschmittels beim Eintritt in die Schleuse keine wesentliche Quer-Schnittsvergrößerung erhält und daher die Tendenz zur Verdampfung oder Vereisung in dem Schleusenraum erheblich verringert wird. Ferner wird erreicht, daß beim Ausströmen ; an der Kontaktstelle ein mehr allmählicher Nachschub des Löschmittels stattfindet und daher ein kontinuierliches Blasen erzielt wird.It is particularly useful to have the control room serving as an extinguishing agent lock like this to shape that he has a narrow space (gap) between the walls of the switching chamber and forms the moving pin contact. This shape has the effect that the way of the liquefied extinguishing agent when entering the lock no significant cross-sectional enlargement and therefore the tendency for evaporation or icing in the lock space is considerably reduced. It is also achieved that when flowing out; at the point of contact a more gradual Replenishment of the extinguishing agent takes place and therefore a continuous blowing is achieved.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing.

Abb. ι zeigt einen Druckgasschalter, bei dem eine Schaltkapsel 1 aus Metall am Kopf eines hohlen Tragisolators 2 befestigt ist. Der Schaltraum ist durch einen Isolierring 3 'abgeschlossen. Die Schaltkapsel 1 ist so ausgebildet, daß sie selbst den düsenförmigen.feststehenden Kontakt bildet. Der bewegte Stiftkontakt 4 besitzt eine abdichtende Isolierumkleidung 5. Innerhalb des Tragisolators 2, der aus keramischem Material oder Hartpapier besteht, befindet sich ein druckfestes Isolierrohr 6, durch welches das Druckgas in flüssigem; Zustand von einem nicht dargestellten Vorratsgefäß über ein Verteilungsrohr 7 in den Schaltraum 1 einströmt. Der Schaltstift 4 wird durch einen Isolierpleuel 8 be-Fig. Ι shows a pressure gas switch, in which a switching capsule 1 made of metal on the head a hollow support insulator 2 is attached. The switch room is closed off by an insulating ring 3 '. The switching capsule 1 is designed so that it even the nozzle-shaped Contact forms. The moving pin contact 4 has a sealing insulating covering 5. Inside the support insulator 2, which consists of ceramic material or hard paper, there is a pressure-resistant one Insulating tube 6, through which the compressed gas in liquid; State of a not shown The storage vessel flows into the control room 1 via a distribution pipe 7. The switch pin 4 is loaded by an insulating connecting rod 8

wegt, der um eine Welle 9 drehbar ist. Auf der Welle 9, die beliebig angetrieben sein kann, beispielsweise durch einen Druckgaskolben, eine Druckgasturbine, eine Feder oder einen Elektromagneten, und die bei mehrpoliger Ausführung des Schalters alle Pole gleichzeitig bewegt, kann eine Feder angebracht sein, die beim Ausschalten gespannt wird und zur Einschaltbewegung dient. Der ίο Schaltstift 4 ist an seinem unteren Ende durch eine Hülse 10 geführt, die zugleich die Stromzuführung zum Stiftkontakt vermittelt und in welcher gegebenenfalls Schalt- oder Spannfedern angebracht sein können. Statt die Hülse 10 von einem Stützisolator 11 tragen zu lassen, kann sie auch durchführungsartig zur Stromzuführung von unten ausgebildet sein und die Grundplatte des Schalters in konsolartiger Anordnung bilden. Die Anordnung wirkt in der Weise, daß in der gezeichneten Einschaltstellung der Schaltraum ι mit verflüssigtem Druckgas, z. B. Kohlensäure, gefüllt ist. Wenn beim Ausschalten der Stiftkontakt 4 nach unten bewegt wird, so wird bei der Trennung der Kontakte der Unterbrechungslichtbogen entstehen und gleichzeitig eine Ausströmöffnung für das Löschmittel freigegeben. Die in dem Schaltraum ι enthaltene flüssige Kohlensäure strömt nun zwischen den Kontakten hindurch und verdampft hierbei infolge der Druckverringerung und der durch den Lichtbogen erzeugten Wärme. Hierdurch wird eine hohe Ausströmungsgeschwindigkeit und gleichzeitig eine starke Kühlwirkung erzielt, so daß der Lichtbogen zum Erlöschen gebracht wird. Die abströmende Löschmittelmenge richtet sich nach dem Volumen des entsprechend bemessenen Schaltraumes 1, der also gleichzeitig als Löschmittelschleuse dient. Ein " Nachströmen von flüssiger Kohlensäure durch das Rohr 6 findet wegen des geringen Rohrquerschnittes während des Schaltvorganges praktisch nicht statt. Nach Beendigung des Schaltvorganges wird die Verbindung des Rohres 6 mit dem Vorratsgefäß durch eine nicht gezeichnete Vorrichtung abgesperrt.away, which is rotatable about a shaft 9. On the shaft 9, which can be driven as desired can, for example, by a compressed gas piston, a compressed gas turbine, a spring or an electromagnet, and all poles in the case of a multi-pole design of the switch moved at the same time, a spring can be attached, which is tensioned when switching off and is used for the switch-on movement. The ίο switch pin 4 is through at its lower end a sleeve 10 out, which also mediates the power supply to the pin contact and in which, if necessary, switching or tension springs can be attached. Instead of the To have the sleeve 10 carried by a support insulator 11, it can also be carried out in the manner of a bushing be designed for power supply from below and the base plate of the switch in console-like Form arrangement. The arrangement works in such a way that in the switched-on position shown the switch room ι with liquefied compressed gas, z. B. carbonic acid is filled. If when turning off the pin contact 4 is moved downwards, so when the contacts are separated the interruption arc and at the same time an outflow opening for the Extinguishing agent released. The liquid carbon dioxide contained in the switching room ι flows now through between the contacts and evaporates as a result of the pressure reduction and the heat generated by the arc. This results in a high outflow velocity and at the same time a strong cooling effect is achieved so that the arc is extinguished. The amount of extinguishing agent flowing out depends on the volume of the appropriately sized Control room 1, which also serves as an extinguishing agent lock. A "After-flow of liquid carbon dioxide through the pipe 6 takes place because of the small pipe cross-section practically does not take place during the switching process. After completion of the switching process, the connection of the Tube 6 blocked off with the storage vessel by a device not shown.

Falls die im Einschaltzustand erforderliche Abdichtung der Austrittsöffnung des Schaltraumes 1 durch den Stiftkontakt 4 nicht ausreichen sollte, so· könnte man an der Austrittsöffhung noch eine besondere abdichtende Vorrichtung; z. B. leine ventilartige Dichtung, anordnen. Dieses Ventil könnte durch die Kohlensäurefüllung selbst angepreßt und geschlossen gehalten werden. Ein kleines Hilfsventil kann hierbei in an sich bekannter Weise als Steuerventil dazu dienen, beim Abschaltvorgang durch eine entsprechende Umleitung das Hauptventil zu entlasten und so sein Öffnen mit geringen Kräften zu ermöglichen.If the sealing of the outlet opening of the switch room is required in the switched-on state 1 should not be sufficient due to the pin contact 4, one could at the outlet opening another special sealing device; z. B. leash valve-like seal, arrange. This valve could be pressed and closed by the carbon dioxide filling itself being held. A small auxiliary valve can be used in a manner known per se serve as a control valve during the shutdown process by a corresponding diversion to relieve the main valve and thus enable it to be opened with little force.

Das Öffnen des Ventils kann dann gleichzeitig die Bewegung des Schaltstiftes bewirken, so daß der Inhalt des Schaltaumes beim öffnen der Kontakte zwischen diesen hindurch nach außen strömt und das Löschmittel hierbei verdampft und expandiert.Opening the valve can then simultaneously cause the switch pin to move, so that the contents of the switching space when the contacts open between them flows outwards and the extinguishing agent evaporates and expands.

Abb. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem die Kontaktbewegung durch das in der Schaltkammer 1 vorhandene Löschmittel selbst bewirkt wird. Zu diesem Zweck ist der Schaltstift 4 mit einem Isolierstück 13 verbunden, das einen Kolben 16 trägt, der gleichzeitig zur Abdichtung des Schaltaumes 1 dient. Statt dessen könnte zur Abdichtung noch ein besonderes Wellrohr vorgesehen sein. Der Schaltstift 4 und der Kolben 16 werden in der Einschaltstellung durch ein Trennstück 14 gehalten, das in beliebiger Weise arretiert ist und nach dessen Freigabe sich erst das Schaltstück 4 bewegen kann. Das Trennstück 14 bewegt sich noch weiter, wenn der Schaltstift 4 seine Endstellung in der Ausschaltrichtung erreicht hat. Anstatt den Kontakt 4 und den Düsenkontakt als Schleifkontakte auszubilden, kann man auch Druckkontakte verwenden, so daß man mit noch geringerer Schaltbewegung auskommt.Fig. 2 shows an embodiment in which the contact movement by the in the switching chamber 1 existing extinguishing agent is effected itself. For this purpose is the Switching pin 4 connected to an insulating piece 13 which carries a piston 16, which at the same time serves to seal the switch room 1. Instead, it could be used for sealing a special corrugated pipe can also be provided. The switch pin 4 and the piston 16 are held in the switched-on position by a separator 14 which locks in any way and after it has been released, the contact piece 4 can only move. The separator 14 moves even further when the switching pin 4 is in its end position in the disconnection direction has reached. Instead of forming contact 4 and the nozzle contact as sliding contacts, you can also use pressure contacts, so that you get by with even less switching movement.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist die gleiche wie bei Abb. 1, nur mit dem Unterschied, daß keine besondere Antriebsvorrichtung vorhanden ist, die den Schaltstift 4 nach unten bewegt, sondern es braucht zum Ausschalten lediglich die Sperrung des Trennstückes 14 freigegeben zu werden, worauf unter Einwirkung des Druckes des in dem Schaltraum 1 enthaltenen flüssigen Löschmittels der Kolben 16 nach unten bewegt wird und dadurch den Schaltstift 4 vermittels des Isolierstückes 13 mitnimmt. Bei der Kontakttrennung verdampft die in dem Schaltraum ι vorhandene Löschmittelmenge unter Durchströmung des Lichtbogens und Löschung desselben.The mode of operation of the arrangement is the same as in Fig. 1, only with the difference that no special drive device is present, which the switch pin 4 according to Moved down, but it only needs the locking of the separator to switch off 14 to be released, whereupon under the action of the pressure in the Switching room 1 contained liquid extinguishing agent, the piston 16 is moved downwards and thereby the switching pin 4 takes along by means of the insulating piece 13. When separating contacts evaporates the amount of extinguishing agent present in the control room ι The arc flows through and is extinguished.

Um eine besonders gute Löschwirkung zu erzielen, ist es zweckmäßig, den während der Löschperiode vorhandenen Ausströmungsquerschnitt des Löschmittels so zu bemessen, daß die Expansion noch in der Düse auf oder unter den Gefrierdruck des Löschmittels (für Kohlensäure etwa 5,3 ata) getrieben wird, so daß an der Lichtbogenstelle die Bildung von z. B. Kohlensäureschnee eintritt und hierdurch die Kühlwirkung noch besonders ge-^, fördert wird. Diese Maßnahme ist besonders n₅ dann vorteilhaft, wenn der Schaltstift nach der Kontakttrennung in an sich bekannter Weise schnell auf einen während der Löschperiode annähernd konstant bleibenden Kontaktabstand gebracht wird;In order to achieve a particularly good extinguishing effect, it is advisable to dimension the outflow cross-section of the extinguishing agent during the extinguishing period so that the expansion is driven to or below the freezing pressure of the extinguishing agent (for carbonic acid about 5.3 ata) while the nozzle is still in the nozzle, so that the formation of z. B. carbon dioxide snow enters and thereby the cooling effect is particularly promoted. This measure is particularly n ₅ then advantageous if the switching pin is brought to an approximately remains constant during the erasing period contact gap quickly after the contact separation in known manner;

Die schnelle Drucksenkung in der Düse läßt sich beispielsweise dadurch erreichen, daßThe rapid pressure reduction in the nozzle can be achieved, for example, in that

man den Neigungswinkel der Düse entsprechend flach wählt, wie dies in Abb. 3 dargestellt ist. Bei dieser Ausführungsform wird der Stiftkontakt 4 nach oben aus der Schaltkapsel 1 und der Düse 15 herausbewegt, so daß die in dem Schaltraum 1 vorhandene Löschmittelmenge nach Freigabe einer nicht dargestellten Sperrung die Schaltbewegung selbst bewirkt. Die Düse 15 kann ebenso wie bei den anderen Ausführungsbeispielen nach oben beliebig verlängert sein und unmittelbar in ein Auspuffrohr münden. Bei mehrpoligen Schaltern ist es zweckmäßig, sämtliche Pole mechanisch oder elektrisch miteinander zu kuppeln, damit eine gleichzeitige Bewegung erzwungen wird. Zum Wiedereinschalten kann auch hier beim Ausschalten eine Feder gespannt werden. Der Isolierring 3 besteht vorzugsweise aus zähem festem Isoliermaterial. the angle of inclination of the nozzle is chosen to be correspondingly flat, as shown in Fig. 3 is. In this embodiment, the pin contact 4 is up out of the switch capsule 1 and the nozzle 15 moved out, so that the existing in the control room 1 Extinguishing agent quantity after releasing a lock, not shown, the switching movement causes itself. The nozzle 15 can, as in the other exemplary embodiments be extended at the top and open directly into an exhaust pipe. With multipole It is useful to switch all poles to one another mechanically or electrically couple so that simultaneous movement is forced. To switch on again a spring can also be tensioned here when switching off. The insulating ring 3 consists preferably made of tough, solid insulating material.

Um eine Regelung der wirksamen Löschmittelmenge in Abhängigkeit von der zu unterbrechenden Leistung zu erzielen, kann man das Volumen des Schaltraumes in Abhängigkeit von der Stromstärke veränderlich machen. Man kann z. B. die Größe des eigentlichen Schaltraumes 'so wählen, daß sein Volumen für eine Schaltung bei Normalstrom ausreicht und daß bei Kurzschlußschaltung ein Zusatzgefäß bzw. ein Zusatzraum zum Schaltraum noch mitgeöffnet wird.In order to regulate the effective amount of extinguishing agent depending on the Interrupting performance can be achieved depending on the volume of the switch room make variable from the current strength. You can z. B. the size of the actual Switch room 'so that its volume for switching at normal current is sufficient and that in the event of a short circuit, an additional vessel or an additional space for the Switch room is also opened.

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: i. Schalter mit Lichtbogenlöschung durch strömendes Druckgas, insbesondere Kohlensäure, das von einem Vorratsbehälter, in dem es in flüssigem Zustand bereitgehalten wird, der Unterbrechungsistelle vermittels einer schleusenartigien Steuervorrichtung zugeführt wird, nach Patent 568 349, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung der Schaltkammer, und der Verbindung von dem Vorratsbehälter zur Schaltkammer, daß die Schaltkammer selbst als Schleusenraum dient.i. Switches with arc quenching by flowing pressurized gas, in particular Carbon dioxide from a storage container in which it is kept in a liquid state, the interruption point is supplied by means of a lock-like control device, according to Patent 568 349, characterized by such a design of the switching chamber, and the connection from the storage container to the switching chamber that the switching chamber itself serves as a lock room. 2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltraum so geformt ist, daß er einen engen Raum (Spalt) zwischen der Hülle und dem Stiftkontakt bildet.2. Switch according to claim 1, characterized in that the control room so is shaped to have a narrow space (gap) between the sheath and the pin contact forms. 3. Druckgasdüsenschalter nach Anspruch ι und 2, bei dem der die Öffnung des Schaltraumes in der Einschaltstellung verschließende Schaltstift nach der Kontakttrennung schnell auf einen während den Löschperiode annähernd konstant bleibenden Kontaktabstand gebracht wird, gekennzeichnet durch eine derartige Bemessung des während der Löschperiode vorhandenen Ausströmungsquerschnittes, daß die Expansion noch in der Düse auf oder unter den Gefrierdruck des Löschmittels getrieben wird.3. Compressed gas nozzle switch according to claim ι and 2, in which the opening of the switch room in the switch-on position locking switch pin after contact separation quickly to one that remains approximately constant during the extinguishing period Contact spacing is brought, characterized by such a dimensioning of the existing during the erase period Outflow cross-section that the expansion is still in the nozzle on or is driven under the freezing pressure of the extinguishing agent. 4. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des Schaltraumes in Abhängigkeit von der Stromstärke veränderlich ist.4. Switch according to claim 1, characterized in that the volume of the Switching room is variable depending on the current strength. 5. Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel der Düse, um ein schnelles Herabsinken des Druckes in der Düse selbst zu ermöglichen, sehr flach ist, so daß sich die Düse nach oben sehr schnell erweitert (Abb. 3).5. Switch according to claim 3, characterized in that the angle of inclination the nozzle to allow the pressure in the nozzle itself to drop quickly, is very flat, so that the nozzle widens very quickly towards the top (Fig. 3). Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings