DE723009C - High-performance switch with a differential pump device used to extinguish the arc - Google Patents

Description

Hochleistungsschalter mit einer zur Löschung des Lichtbogens dienenden Differentialpumpeinrichtung Es sind Leistungsschalter bekannt, die eine zur Löschung des Lichtbogens dienende Differentialpumpeinrichtung besitzen, die :durch den vom Lichtbogen erzeugten Druck betätigt wird und deren Differentialkolben den Pumpenzylinder in zwei durch einen -Merströmkanal miteinander in Verbindung stehende Druckräume unterteilt, von denen, der eine während der Kolbenbewegung sich erweitert, während der andere sich verengt. Bei diesen bekannten Schaltern befinden. sich die Schaltkontakte entweder in .dem sich erweiternden oder in dem sich verengenden Raume. Es brennt daher auch in der Hauptsache -der Lichtbogen entweder in einem dieser Räume oder er wird durch eine Wandöffnung von denn einen in den anderen Raum hineingezogen. Vielfach ist auch einer .der beiden Kontakte als Hohlkontakt ausgebildet und dient selbst als Überströmkanal. Diese bekannten Ausführungen ermöglichen eine Löschung des Lichtbogens, die noch verbesserungsfähig ist, @da nicht beide Kontakte und die ganze Länge .des Lichtbogens vom Löschmittel mit :der Höchstgeschwindigkeit bespült werden. Es liegen vielmehr in den günstigsten Fällen nur ein Kontakt und ein kleiner Teil des Lichtbogens in der Höchstströmung .des Löschmittels.High-performance switch with one used to extinguish the arc Differential pumping device Circuit breakers are known which have one for extinguishing have differential pumping means serving the arc, which: by the from The pressure generated by the arc is actuated and its differential piston engages the pump cylinder in two pressure chambers that are connected to one another by a flow channel divided, of which one expands during the piston movement while the other narrows. Located in these known switches. the switching contacts either in the expanding or in the narrowing space. It's burning therefore also in the main - the arc either in one of these rooms or he is drawn into the other room through an opening in the wall. In many cases, one of the two contacts is also designed and used as a hollow contact even as an overflow channel. These known versions enable deletion of the arc, which can still be improved, @da not both contacts and the the entire length of the arc was flushed by the extinguishing agent at: the maximum speed will. Rather, in the most favorable cases there is only one contact and a small one Part of the arc in the maximum flow of the extinguishing agent.

Hier setzt die Erfindung ein, um die Löschwirkung der bekannten Ausführungen zu erhöhen. Die Erfindung besteht darin, daB bei dem bekannten Schalter der Überströmkanal durch den relativ zum Kanal in Ruhelage verbleibenden »festen« Hohlkontakt oder durch einen .dem Hohlkontakt annähernd entsprechenden, der Kontakttrennstelle nachgeschalteten Strömungsquerschnitt mit dem sich erweiternden Pumpenraum in Verbindung steht und so lang bemessen ist, dalii der Kontaktstift während des Löschvorganges in dem Überströmkanal verbleibt.This is where the invention comes in, to the extinguishing effect of the known designs to increase. The invention consists in the fact that in the known switch the overflow channel by the »fixed« hollow contact remaining in the rest position relative to the channel or by a .the hollow contact approximately corresponding downstream of the contact separation point Flow cross-section is connected to the widening pump chamber and as long as the contact pin is dimensioned during the deletion process remains in the overflow channel.

Bei diesem Aufbau des als Lichtbogenraumdienenden Überströmkana:ls ist stets die engste Drosselstelle .der Kontakttrennstelle nachgeschaltet. Es herrscht daher in der Umgebung des Lichtbogens ein verhältnismäßig hoher Druck, und es bleiben die um den Lichtbogen entstehenden Dämpfe im verdichteten Zustand mit kleinem. Volumen während der Mischung mit der Löschflüssigkeit erhalten. Es wird hierbei einerseits ein kräftiger Wärmeentzug und eine schnelle Verflüssigung der Dämpfe erreicht, und es werden andererseits die restlichen Dämpfe und Gase schnellstens aus dem Lichtbogenraum verdrängt. Darüber hinaus werden große Oberflächen sowohl .des Kontaktstiftes wie auch des Gegenkontaktes mit der wirkungsvollsten Geschwindigkeit bespült und gekühlt. Es bleibt daher auch bei Stromnulldurchgang das gefürchtete Nachglühen an den Kontakten und damit die Nachlieferung von Metalldämpfen in den Lichtbogenpfad vermieden. Auch .die Kühlung des in der Strömungsrichtung nachgeordneten zweiten Kontaktes ist eine sehr gute, da die gesamte in den tYberStrömkanal eintretende Löschmittelmenge auch in inniger Berührung den zweiten Kontakt umspült. Alle ,diese Vorgänge bedingen eine Beschleunigung und damit einer Erhöhung der Löschwirkung. Die übrigen Erfindungsmerkmale werden an Hand der Beschreibung :der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele für den Erfindungsgegenstand hervorgekehrt.With this structure of the overflow channel serving as the arc chamber: ls the narrowest throttle point is always connected downstream of the contact separation point. It prevails therefore a relatively high pressure in the vicinity of the arc, and it remains the vapors created around the arc in the compressed state with small. volume obtained during the mixture with the extinguishing liquid. It is here on the one hand a strong heat extraction and a rapid liquefaction of the vapors is achieved, and on the other hand, the remaining vapors and gases are removed from the arc chamber as quickly as possible repressed. In addition, large surfaces of both the contact pin and the also the counter contact is flushed and cooled at the most effective speed. The dreaded afterglow remains on the contacts even when the current passes through zero and thus the subsequent delivery of metal vapors into the arc path is avoided. Even .The cooling of the second contact downstream in the flow direction is one very good, since the entire amount of extinguishing agent entering the tYber flow channel is also good lapsed the second contact in intimate contact. All of which require these processes an acceleration and thus an increase in the extinguishing effect. The remaining features of the invention are based on the description: the embodiments shown in the drawing highlighted for the subject matter of the invention.

Die Abb. i zeigt einen Längsschnitt durch einen Hochleistungsschalter und die Abb.2 den zugehörigen Grundriß. In dem Zylindergehäuse i ist ein Differentialkolben 2 angeordnet, der durch eine Druckfeder 3 in seine obere Endlage zurückgeführt wird. Der Kolben unterteilt das Zylindervolumen in zwei Druckräume 4 und 5, die durch die Umgehungsleitung 6, 7 und 8 miteinander in Verbindung stehen. In dem Rohrteil 7 befinden sich der ruhende Kontakt 9 und der bewegliche Kontakt io einer Phase. Wie der Grundriß Abb. 2 zeigt, können ,die Überströmkanäle der drei Phasen an einem Pumpenzylinder angeschlossen sein. An dem oberen Zylinderdeckel ist ein federbelastetes Sicherheitsventil i i angebaut, das- den Druck im Raum 5 begrenzt.Fig. I shows a longitudinal section through a high-performance switch and Fig.2 the associated floor plan. In the cylinder housing i is a differential piston 2 arranged, which is returned to its upper end position by a compression spring 3. The piston divides the cylinder volume into two pressure chambers 4 and 5, which go through the bypass line 6, 7 and 8 are in communication with each other. In the pipe part 7 are the resting contact 9 and the movable contact io one phase. As the plan Fig. 2 shows, the overflow channels of the three phases can be in one Be connected to the pump cylinder. There is a spring-loaded one on the upper cylinder cover Safety valve i installed which limits the pressure in space 5.

Wird der Kontakt io von dem ortsfesten Kontaktstift 9 entfernt, so entsteht zwischen den beiden Kontakten ein Lichtbogen, der einen Teil der Flüssigkeit verdampft. Der hierdurch entstehende Druckanstieg wird auf .die beiden Zylinderräume 4 und 5 übertragen. Da die den Raum 5 begrenzende Kolbenwand größer ist als 'die :den Raum .4 begrenzende, so entsteht ein nach unten gerichteter Kraftüberschuß, der .den Kolben nach unten treibt. Hierbei verkleinert sich der Raum 4., währen.d der Raum 5 sich erweitert. Die aus dem .Pumpenraum 4 verdrängte Flüssigkeit strömt mit einer gewissen Höchstgeschwindigkeit über den Kontakt 9, über den Lichtbogen in Längsrichtung desselben und über den Kontakt io hinweg in den sich erweiternden Raum 5. Da hierbei die ganze Länge des Lichtbogens sowie auch die beiden den Lichtbogenfußpunkt tragenden Kontakte weit günstiger bespült und gekühlt werden, als dies bei den bisher bekannten Ausführungen möglich war, so wird auch bei sehr hoher Abschaltstromstärke ein Rückzünden schon nach dem ersten Stromnulldurchgang mit Sicherheit vermieden.If the contact io is removed from the stationary contact pin 9, an arc is created between the two contacts, which vaporizes part of the liquid. The resulting increase in pressure is transferred to the two cylinder chambers 4 and 5. Since the piston wall delimiting the space 5 is larger than that which delimits the space .4, there is a downwardly directed excess force which drives the piston downward. Here, space 4 is reduced, while space 5 is expanded. The liquid displaced from the pump chamber 4 flows at a certain maximum speed over the contact 9, over the arc in the longitudinal direction of the same and over the contact io into the expanding chamber 5. Since this is the entire length of the arc as well as both the arc base bearing contacts are flushed and cooled far more cheaply than was possible with the previously known designs, even with a very high cut-off current strength, reignition after the first current zero crossing is definitely avoided.

Für einen guten Druck- und Flüssigkeitsausgleich auch nach dem Einschalten ist es wichtig, daß die beiden Kontakte in dem Überströmkanal so angeordnet oder ausgebildet sind, daß sie auch im eingeschalteten Zustand einen Druckausgleich zwischen den beiden Pumpenräumen gestatten. Dies kann in der Weise geschehen, wie die Abb. i zeigt, daß die den überströmkanal bildende Hülle die Kontakte 9 und io mit geringem Spielraum umgibt, über den hinweg die beiden Druckräume 4 und 5 ständig miteinander in Verbindung stehen. Es können aber auch die beiden Kontakte als Hohlkontakte ausgebildet sein, durch die hindurch ein Strömungsausgleich zwischen den beiden Pumpenräumen 4. und 5 erfolgt. Beim Einschalten insbesondere auf Kurzschluß wird ebenfalls ein Lichtbogen in Erscheinung treten. Die hierbei einsetzende Verdampfung und der hierdurch entstehende Druckanstieg wird den Differentialkolben in Bewegung. setzen, so daß der Kolben nach erfolgter Einschaltung eine tiefer gelegene Stellung einnimmt. Dies ist unerwünscht, da bei einem folgenden. Ausschaltvorgang für den Pumpweg des Kolbens nur noch ein kleinerer Hub zur Verfügung steht. Um dies zu vermeiden, sind Mittel vorgesehen, die ein als Sicherheitsvorrichtung dienendes Auslaßorgan i i der Löschkammer während des Einschaltvorganges in Offenstellung gesperrt halten, während beim Ausschalten die Sperrung entfernt ist und die Belastungsfeder das Sicherheitsauslaßorgan schließt. Mittel, die in diesem Sinne wirken, sind bekannt. Es kann z. B. zwischen der Spindel des Schaltkontaktes io und dem Sicherheitsventil i i eine Übertragungsvorrichtung mit Freilaufkupplung vorgesehen sein, die es ermöglicht, daß auf dem letzten Teil der Ausschaltbewegung der Kontaktspindel das Ventil i i geöffnet und verklinkt wird, während der Einschaltbewegung der Schaltspindel in Offenstellung bleibt und erst auf dem lezten Teil der Einschaltbewegung die Sperre für das Ventil II gelöst wird, so daß das Ventil durch seine Druckfeder in. Schließstellung geht. Es kann aber auch bei einem Druckluftantrieb für den Schaltmechanismus in einfacher Weise der auf den Antriebskolben lastende Luftdruck während der Einschaltbewegung zur Offenhaltung des Sicherheitsventils i i dienen.For a good pressure and fluid balance even after switching on it is important that the two contacts are so arranged or in the transfer channel are designed that they even when switched on, a pressure equalization between allow the two pump rooms. This can be done in the manner shown in Fig. i shows that the casing forming the overflow channel contacts 9 and io with little Surrounds play space, over which the two pressure chambers 4 and 5 are constantly with one another stay in contact. However, the two contacts can also be designed as hollow contacts be through which a flow equalization between the two pump chambers 4. and 5 takes place. When switching on, in particular for a short circuit, a Arc appear. The evaporation that occurs here and the resultant resulting pressure increase will set the differential piston in motion. put so that the piston assumes a lower position after it has been switched on. this is undesirable because it is a following. Switch-off process for the pumping path of the piston only a smaller hub is available. There are means to avoid this provided, which serves as a safety device outlet i i of the extinguishing chamber Keep locked in the open position while switching on, while switching off the lock is removed and the loading spring closes the safety outlet member. Means that work in this sense are known. It can e.g. B. between the spindle the switching contact io and the safety valve i i a transmission device be provided with one-way clutch that allows that on the last part the switch-off movement of the contact spindle, the valve i i opened and is latched while the switching spindle is in the open position The lock for the valve only remains in the last part of the switch-on movement II is released so that the valve is in the closed position by its compression spring. However, it can also be used in a simple manner in the case of a compressed air drive for the switching mechanism This is because of the air pressure on the drive piston during the switch-on movement serve to keep the safety valve i i open.

Zur Vermeidung allzu hoher Druckspitzen in. der Löschkammer ist es in vielen Fällen vorteilhaft, daß der sich erweiternde Raum der Pumpeinrichtung oberhalb des Kolbenkörpers nur zum Teil mit Löschflüssigkeit angefüllt ist. Der beim Entstehen des Lichtbogens durch die einsetzende Flüssigkeitsverdampfung auftretende Druckstoß wird von dem Luftinhalt -des Pumpenzylinders elastisch aufgefangen und zur Verdichtung des Luftinhaltes ausgenutzt. Die Abb. 3 zeigt im Gegensatz zur Abb. i einen Hochleistungsschalter, bei dem der Überströmkanal zwischen .den beiden Pumpenkammern im Innern des ,Schalters durch den Körper des Differentialkolbens verläuft. In einem Schaltergehäuse 12 ist eine Löschkammer 13 mit einem Differentialpumpkolben 14 eingebaut. Der Kolbenkörper enthält den Überströmkanal 15, in dem sich der relativ zum Kolben in Ruhe befindliche Hohlkontakt 16 und er bewegliche Kontaktstift 17 befinden.To avoid excessively high pressure peaks in. The extinguishing chamber is in many cases advantageous that the expanding space of the pumping device above the piston body is only partially filled with extinguishing liquid. Of the when the arc arises due to the onset of liquid evaporation Pressure surge is elastically absorbed by the air content of the pump cylinder and used to compress the air content. In contrast to Fig. 3, Fig. 3 shows i a high-performance switch in which the overflow channel between the two pump chambers inside the, switch runs through the body of the differential piston. In one Switch housing 12 has an extinguishing chamber 13 with a differential pump piston 14 installed. The piston body contains the overflow channel 15 in which the relative to the piston Hollow contact 16 at rest and the movable contact pin 17 are located.

Werden die Kontakte 16, 17 ,getrennt, so folgt der Kolben, durch den Gasdruck in der Umgebung des Lichtbogens angetrieben, dem Kontaktstift nach. Der Lichtbogen wird hierbei in bekannter Weise selbsttätig kurz gehalten. Der Kontaktstift ist durchbohrt, so daß die beiden Pumpenräume wiederum auch im eingeschalteten Zustand des Schalters miteinander in Verbindung stehen. An Stelle des vom Kolben getragenen Hohlkontaktes 16 kann auch ein am Gehäusedeckel 18 befestigter Schaltkontakt benutzt werden, der in der Ruhelage des Pumpkolbens bis ungefähr in die Mitte des Überströmkanals 15 hineinragt. In diesem Falle sind beide Kontakte vom Lösehmittel mit ider Höchstgeschwindigkeit umspült.If the contacts 16, 17 are separated, the piston follows through the Gas pressure in the vicinity of the arc driven, following the contact pin. Of the The arc is automatically kept short in a known manner. The contact pin is pierced, so that the two pump chambers in turn also when switched on of the switch are in communication with each other. Instead of the one carried by the piston Hollow contact 16 can also use a switching contact attached to the housing cover 18 in the rest position of the pump piston up to approximately the middle of the overflow channel 15 protrudes. In this case, both contacts are from the solvent at the maximum speed washed around.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE: i. HochleistungsschaIter mit einer zur Löschung des Lichtbogens dienenden Differentialpumpeinrichtung, die durch den vom Lichtbogen erzeugten Druck betätigt wird und deren, Differentialkolben den Pumpenzylinder in zwei durch einen Überströmkanal miteinander in Verbindung stehende Pumpenräume unterteilt, von denen .der eine bei der Kolbenbewegung sich erweitert und der andere sich verengt, dadurch gekennzeichnet, daß der Überström#kanaldurch .den relativ zum Kanal in Ruhelage verbleibenden »festen« Hohlkontakt oder durch einen diesen Hohlkontakt annähernd entsprechenden, der Kontakttrennstelle nachgeschalteten Strömungsquerschnitt mit dem sich. erweiternden Pumpenraum in Verbindung steht und so lang bemessen ist, daß der Kontaktstift während des Löschvorganges in dem Überströmkanal verbleibt. PATENT CLAIMS: i. High-performance switch with one to delete the Differential pumping device used by the arc, which is caused by the arc generated pressure is actuated and their, differential piston the pump cylinder in two pump chambers that are connected to one another by an overflow channel, of which. one expands during the piston movement and the other narrows, characterized in that the overflow channel through .den relative to the channel in the rest position remaining "solid" hollow contact or approximately through one of these hollow contacts corresponding flow cross-section downstream of the contact separation point to himself. is connected to the expanding pump chamber and is so long that that the contact pin remains in the overflow channel during the deletion process. 2. Hochleistungsschalter nach An@ spruch i, ,dadurch gekennzeichnet, daß'.der Überströmkanal zwischen den beiden Pumpenräumen in ,dem Differentialkolben untergebracht ist. 2. High-performance switch according to claim i, characterized in that the overflow channel between the two pump chambers in, the differential piston is housed. 3. Hochleistungsschalter nach Anspruch i und :2, dadurch gekennzeichnet, daß .die beiden Kontakte in dem Überströrnkanal so angeordnet oder derart ausgebildet sind, daß sie auch im eingeschalteten Zustand einen Druckausgleich zwischen den beiden Pumpenräumen .gestatten. 3. High-power switch according to claim 1 and: 2, characterized in that .the two Contacts in the overflow channel are arranged or designed such that they ensure pressure equalization between the two pump chambers even when switched on .allow. 4. Hochfeistungsschalter nach Anspruch i bis 3, @dadurch gekennzeichnet, daß bei einem den Druck im Pumpenraum begrenzenden Sicherheitsauslaßorgan Mittel vorgesehen sind, die das Auslaßorgan während des Einschaltvorganges in Offenstellung gesperrt halten, während beim Ausschalten die Sperrung entfernt ist und eine Belastungsfeder das S:icherheitsauslaßorgan schließt. 4. High-performance switch according to claim i to 3, characterized by that with a pressure in the pump chamber limiting safety outlet means are provided that the outlet member in the open position during the switch-on process Keep locked while the lock is removed when switching off and a loading spring the safety outlet organ closes. 5. Hochleistungsschalter mach Anspruch i bis 4, da,durch gekennzeichnet, daß der sich erweiternde Raum der Pumpeinrichtung oberhalb .des Kolbenkörpers nur zum Teil mit Löschflüssigkeit angefüllt ist. '5. High-performance switch make claim i bis 4, there, characterized in that the expanding space of the pumping device above .the piston body is only partially filled with extinguishing liquid. '