EP0039096A2 - Puffer type gas-blast circuit interrupter - Google Patents
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- EP0039096A2 EP0039096A2 EP81200351A EP81200351A EP0039096A2 EP 0039096 A2 EP0039096 A2 EP 0039096A2 EP 81200351 A EP81200351 A EP 81200351A EP 81200351 A EP81200351 A EP 81200351A EP 0039096 A2 EP0039096 A2 EP 0039096A2
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- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
- H01H33/70—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
- H01H33/88—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts
- H01H33/882—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts the movement being assisted by accelerating coils
Definitions
- the invention relates to a blow piston switch according to the preamble of claim 1.
- B piston switches are electrical circuit breakers in which the gas flow to blow the arc during a switch-off operation takes place simultaneously with the movement of the movable contact element by pulling a cylinder over a fixed piston, thereby reducing the space inside the cylinder and the gas contained therein is compressed, which is supplied to the arc for its quenching during the further switching-off movement of the separation point and thus the arc.
- blow piston switches the blow piston or the blow cylinder is driven by an external drive together with the movable contact piece, the drive having to cover the energy required to accelerate the moving masses, to overcome the frictional forces and to compress the extinguishing gas located in the blow cylinder.
- This requires a correspondingly dimensioned powerful drive, so that its manufacturing costs make up a significant proportion of the total switch costs.
- the energy of the external drive can be reduced while the circuit breaker has the same breaking capacity, in that the energy required to generate a gas flow for the arc blowing is at least partially the arc. itself is removed.
- An electrical circuit breaker has become known (DE-OS 23 49 263), in which an auxiliary arc is drawn outside the compression space of the blow piston switch, which increases the temperature of the gas in its own combustion chamber and thus the pressure, as a result of which the blow piston also accelerates with a driving force wjrd.
- an auxiliary arc is required, which requires special and suitable contact pieces, which are subject to erosion over time in the same way as the main contact point, so that in the event of a revision, not only the contact point as such, but also the auxiliary contact point must be renewed.
- Extinguishing gas flow through an auxiliary arc consists in that the extinguishing gas is heated and its extinguishing capacity is thus reduced.
- Object of the invention is to provide a puffer of the type mentioned, in which the disadvantages of e b-known devices are avoided.
- a helical spring is provided, to which the current is at least partially commutated during a switching operation, which helical spring is firmly clamped at one end and is firmly connected at the other end to the movable piston of the additional piston-cylinder arrangement (second movable piston).
- the current flows essentially via a current-carrying tube from the connection point at which the fixed contact is connected to the connection point which is connected to the movable contact pin or contact piece.
- the current is commutated to a coil spring due to suitable insulating layers.
- the first variant can be characterized in that the. Additional piston-cylinder arrangement is formed by the blow cylinder drawn over the fixed piston of the blow piston arrangement (first fixed piston) and an outer cylinder surrounding the blow cylinder, between which the compression space of the additional piston-cylinder arrangement lies.
- the coil spring may be attached to the fixed piston of the additional piston cylinder assembly (second fixed piston), and the second fixed piston may be fixed with the outer cylinder inside the switch, the blow cylinder relative to the outer cylinder and together with the movable one Switch piece is movable in the opening and closing direction.
- the blowing cylinder can be covered with an insulating layer in the area that slides in the interior of the second fixed piston during the switching-off movement, the length of the insulating layer being dimensioned in the axial direction in such a way that an electrically conductive connection between the blowing cylinder and given the second fixed piston after the start of the switch-off action and in particular when the blow cylinder, which carries the current in the switched-on state, has come free from the fixed contact arrangement, is nevertheless interrupted.
- the outer cylinder is firmly connected to the blow cylinder.
- the blowing cylinder then advantageously has a region made of electrically conductive material in the vicinity of the separation point and at the opposite end, the region which lies between the second movable and the second stationary piston of the additional piston-cylinder arrangement being formed from electrically insulating material.
- the second fixed piston which lies in the region of the separating distance, can be firmly connected to the outer cylinder with the interposition of an electrically insulating layer. Then the second movable piston of the additional piston-cylinder arrangement is conductively connected to the outer cylinder via a contact layer.
- a check valve is provided in the fixed piston of the additional piston-cylinder arrangement so that the gas flow can actually flow from the space of the additional piston-cylinder arrangement to the arc in the event of a switch-off action.
- the second movable piston also has a non-return valve so that this space is again filled with extinguishing gas when switching on. both check valves only allow flow to the point of separation.
- the fastening of the coil spring in the second fixed and the second movable piston can take place in that helical grooves are introduced in the second fixed and the second movable piston of the additional piston-cylinder arrangement, in which the individual turns of the coil spring for the purpose of a fixed connection of coil springs with the movable and fixed piston are used.
- the coil spring can have rahtquerrough a circular D; there is of course also the possibility to form the wire cross-section rectangular.
- the coil spring can consist of spring steel; it can also have a core made of spring steel and a layer of a metal of higher electrical conductivity applied thereon.
- the coil spring can be wound with a constant pitch, and the winding cross section of the coil spring can also be constant.
- the blow piston switch acc. 1 has a tubular fixed contact piece 10 which interacts with a likewise movable switching piece 12.
- the movable contact piece 12 covers the fixed contact piece 10, by means of which contact piece overlap a pre-compression in the blow piston switch is effected.
- a cylinder 14 is fixedly connected to the movable contact piece and is provided at the end of the movable contact piece at which the arc is drawn with a blow nozzle 16 made of insulating material which, together with the end of the movable contact piece, forms an annular channel 18 which ends in a radial annular gap 20.
- the cylinder is firmly connected to the movable contact piece 12 by means of mounting webs 22, so that in the event of a switch-off, the movable contact piece 12 can be moved into the switched-off position together with the cylinder 14 and the blowing nozzle 16 (see right side of the center line of FIG. 1 ).
- the cylinder 14 cooperates with a fixed piston 27, such that, in the event of a switching operation, the space 28, that of the cylinder, the piston, the blow nozzle 16 and the movable one. Switch piece 12 is limited, is reduced, whereby the gas therein is compressed.
- the piston 27 is provided on its inner and outer periphery with insulating layers 122 and 123.
- An additional piston-cylinder arrangement 30 is arranged concentrically around the cylinder 14 and has a further fixed cylinder 32 surrounding the cylinder 14 at a distance from it, which is fixedly connected to a fixed further (second) piston 34.
- a (second) movable piston 36 which is provided with an insulating layer 120 on its outer circumference.
- a helical spring 38 which is fixedly connected at one end to the movable piston 36 and at the other end to the fixed piston 34.
- the cylinder 14 has, in the region in which the movement path of the movable piston 36 ends, a passage 40 which communicates with the space 28 through a check valve 42 via the fixed piston 26. This check valve 42 only allows gas flow into space 28 and prevents gas flow out of it.
- the insulating layer 50 is therefore to be dimensioned such that when the cylinder 14 is switched on, the contact plate 52 is in electrically conductive connection with the piston 34, whereas in the switched-off position or after a certain distance during the switching-off movement, the insulating layer 50 is directly under the contact plates 52 lies (Fig.
- the piston 26 is provided on its inner circumference with an insulating layer 122 and on its outer circumference with an insulating layer 123.
- the SF 6 gas which is compressed in the space 28, flows through the annular gap 20 in the direction of the arrow F and divides there into a partial flow F 1 and a partial flow F 2 8 due to the path of the electric current through the coil spring 38, the coil spring is compressed in such a way that the turns attract until the turns lie on one another in blocks.
- Characterized the movable piston 36 is also pressed in the direction of arrow A and the space between the movable and the fixed further piston 34 is reduced, whereby the SF 6 gas located therein is compressed and acc.
- Another advantage is that the pressure of the gas in the annular gap 20 increases due to the current-dependent force action of the coil spring with increasing currents, whereby the intensity of the additional gas flow G is increased and the arc 54 burning between the fixed contact piece 10 and the movable contact piece 12 is interrupted becomes. After the arc 54 has been extinguished, the coil spring is de-energized, so that the movable piston 36 returns to its starting position due to the mechanical spring force of the coil spring 38 previously tensioned by the current.
- Figure 2 shows the blow piston switch in the off position in the de-energized state after the arc has been extinguished.
- FIG. 5 shows a portion of the electrical switch with the fixed additional piston 34, the cylinder 14 and the support tube 48 of the piston 26. It can be seen that the insulating layer 50 is firmly connected to the cylinder 14, with a recess 62 in the cylinder 14 is attached, in which the insulating layer 50 is inserted.
- the fixed further piston 34 has a recess 64, which is only indicated schematically and which receives the contact lamella layer 52.
- the attachment of the coil spring 38 to the fixed piston 34 can also be seen: the piston 34 has a cylindrical extension 65, in the outer surface of the coil spring 38 adapted helical grooves 66 are made, so that the individual turns of the coil spring 38 in the Grooves 66 lie and thus ensure a power transmission of the fixed piston coil spring.
- the same arrangement is also provided for the mechanically fixed connection between the movable piston 36 and the coil spring 38.
- FIG. 6 A further fastening possibility for the helical spring can be seen from FIG. 6.
- individual turns of the helical spring 38 are introduced into helical grooves 66, which are attached to the cylindrical extension 65 of the fixed piston 34.
- Clamping pieces 67 are provided on the circumference, into which grooves 69 which are also adapted to the helical spring are incorporated.
- the clamping pieces 67 are screwed to the piston 34 by means of screws 68 and press on the turns of the coil spring 38 the cylindrical extension 65 of the piston.
- the helical spring 38 can be designed as a cylindrical helical spring with a circular wire cross section. However, the turns can also be formed from wires with a rectangular cross section.
- the spring can be designed with a variable pitch or variable wire cross-section per turn.
- the spring windings located freely in the gas space between the fixed further piston 34 and the movable piston 36, i.e. the spring windings, which are not attached to the two pistons, are provided with an insulating layer on the wire surface, which prevents the spring from contracting as a result the electromagnetic force when touching adjacent spring turns, the touching turns are electrically short-circuited.
- the spring can be made from a combination of spring steel with high mechanical strength but low electrical conductivity and a material with high electrical conductivity, such as. B., copper exist.
- FIG. 7 shows a possible embodiment of the winding cross section of such a spring.
- a layer 302 of copper is applied to a wire core 301 made of spring steel of high mechanical strength.
- an electrically insulating layer 303 which isolates them from one another when individual turns are beaten together.
- FIG. 3 is now a further variant of the invention. described in accordance with the arrangement, in which, however, the basic principle has remained unchanged (in Fig. 3 again the left center line of the switch in the switched-on state is shown to the right of the center line during the switch-off movement.
- Fig. 4 shows the switch in the switched-off state.
- an additional piston-cylinder arrangement is provided, the movable piston of which is pulled by means of a helical spring against the fixed additional or further piston when the current flows through it ..
- the switch is constructed according to FIG.
- the circuit breaker has a fixed, tubular contact piece 10, which cooperates with the movable contact 12, the movable contact piece 12, the solid K on- clock-piece covers, in order to achieve a pre-compression.
- the cylinder 14 With the movable contact piece 12, the cylinder 14 is connected via holding webs or support webs 22, so that the movable contact piece 12 is moved together with the cylinder 14 in the direction of arrow A when the switch is turned off.
- the switch be - further sits a fixed piston 68, which is in contrast to the fixed piston 26 in Figure 1 is not provided with a check valve..
- the fixed piston 68 is held by a support tube 7o, which essentially corresponds to the support tube 48.
- the fixed piston 68 On its inner circumference, the fixed piston 68 is provided with an insulating layer 125, which electrically isolates it from the movable contact piece 12.
- the additional piston-cylinder arrangement 72 is formed by an outer cylinder 74 which is attached to the cylinder 14 at the end opposite the separation point by the outer cylinder 74 having an inwardly flanged flange 76, the free end of which is welded to the cylinder 14 is.
- the outer cylinder 74 has an inward bend 78 which ends in a nose 80 to which a blowing nozzle 82 is fastened, which practically corresponds to the blowing nozzle 16.
- This blowing nozzle 82 forms with the movable contact piece an inflow channel 84 which ends in an annular gap 86 which corresponds to the annular gap 20 in FIG. 1.
- the separation point is again surrounded by the current supply cylinder 24, which supplies the current to the outer cylinder 74 via the contact fingers 26.
- the current flow is gem. 1 so that it does not flow over the cylinder 14, but over the outer cylinder 74 in the switched-on state. It is thus supplied via the power supply cylinder 24 and the contact lamellae 26 to the nose 80 and flows via the outer cylinder 74 to the cylinder 14 and from there for discharge (not further shown) represents).
- the current is represented by the dash-dotted line IR (quiescent current).
- a piston 88 which is mechanically fixedly connected to the inner cylinder 14 and the outer cylinder 74 and which leaves between the cylinder 14 and a passage 90 in which there is a check valve 92, which is switched in such a way that it only allows a gas flow from the annular space formed between the outer cylinder 74 and the cylinder 14 to the inner channel 84 or to the annular gap 86.
- the fixed piston 88 is electrically insulated from the cylinder 74 with the interposition of an insulating layer 94.
- a movable piston 96 which, with the interposition of a contact lamella 98, is connected to the cylinder 74 in an electrically conductive manner during the sliding back and forth.
- the cylinder 14 has in its front region, ie in the area adjacent the point of separation, an electrically conductive portion '100 which ends in the region between the fixed and the movable piston 88 and 96 and insulating in a region 102 of electrically Material passes, whereby in the area of the flange 76 the cylinder 14 again consists of electrically conductive material, area 104.
- a coil spring 106 is provided, one end of which is connected to the movable piston 96 and the other end of which is fixedly connected to the fixed piston 88.
- the inner surface of the movable piston 96 is provided with an insulating layer (without reference number).
- the current continues to flow via the holding webs 22 to the area 100 of the cylinder 14 and from there to the fixed piston 88.
- the current continues to flow via the coil spring 106 to the movable piston 98 and from there via the contact lamella to the outer cylinder 74 and via the flange area 76 h to the electrically conductive area 104 and then for discharge.
- This current flow is marked on the right side of the center line by the dashed line II, but here the movable contact piece 12 has already separated from the fixed contact piece 10, so that an arc 108 is drawn.
- the current then flows, similar to that just mentioned, from the fixed contact piece 10 via the arc 108 to the movable contact piece 12, from there via the webs 22 to the area 100 of the cylinder and from there to the fixed piston 88 and via the coil spring 106 to the movable piston 96 and over the outer cylinder 74 to the area 104 and from there for discharge.
- An insulating layer 125 applied to the inner circumference of the fixed piston 68 prevents the current from flowing via the movable contact piece 12, the piston 68 and the support tube 70 for discharge.
- a check valve 92 is inserted in the passage 90, which only allows gas to flow from the space between the cylinder 14 and the outer cylinder 74 to the blowing nozzle. This valve inevitably opens whenever the pressure in the space between the cylinder 14 and the outer cylinder 74 is greater than that in the space 28. A reverse flow, which could possibly lead to contamination or the ineffectiveness of the additional cylinder arrangement, is not possible .
- a corresponding check valve 110 in the movable piston 96; this check valve would open when the movable piston 96 returns to its rest position against the direction of arrow B, so that the space between the two pistons 88 and 96 can be filled with gas again.
- This check valve allows gas flow only into the space between the two pistons 88 and 96.
- An opening 112 is provided in the flange 76 so that a negative pressure does not arise in the space between the flange 76 and the movable piston 96, which could cancel out the force of the spring.
- a similar configuration is also according to the arrangement. 1, where a check valve can be used either in the fixed piston 34 or in the movable piston 36, so that only the entry of the gas into the space between the cylinder 14 and the outer cylinder 32 is made possible.
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- Circuit Breakers (AREA)
Abstract
Ein Blaskolbenschalter besitzt ein feststehendes Kontaktstück (10) und ein bewegliches Schaltstück (12), von denen wenigstens das bewegliche Schaltstück (12) rohrförmig ist. Mit dem Schaltstück fest verbunden ist eine Kolben-Zylinderanordnung (68, 14), mittels der eine Gasströmung zur Beblasung des Lichtbogens bewirkt wird, wenn der Zylinder (14) gegen den feststehenden Kolben (68) bewegt wird. Um die Antriebskraft, die zur Betätigung der beweglichen Teile zur Erzielung einer Gasströmung erforderlich ist, zu verringern, ist eine zusätzliche Kolben-Zylinderanordnung (30, 72) vorgesehen, deren Kompressionsraum mittels einer vom Strom bei einer Schalthandlung betätigbaren Vorrichtung komprimiert wird, wobei dadurch der Blasströmung zusatzliches Löschgas zugeführt wird. Als eine derartige Vorrichtung ist eine Schraubenfeder (38, 106) vorgesehen, auf die bei einer Schalthandlung der Strom wenigstens teilweise kommutiert wird, wobei die Schraubenfeder an einem Ende fest eingespannt und am anderen Ende mit dem beweglichen Kolben (36,96) der zusätzlichen Kolbenzylinderanordnung fest verbunden ist. Wenn die Schraubenfeder vom Strom duchflossen wird, ziehen sich die Windungen an, so dass der bewegliche Kolben gegen den feststehenden Kolgenboden der zusätzlichen Kolben-Zylinderanordnung bewegt wird.A blow piston switch has a fixed contact piece (10) and a movable contact piece (12), of which at least the movable contact piece (12) is tubular. A piston-cylinder arrangement (68, 14) is fixedly connected to the contact piece, by means of which a gas flow for blowing the arc is brought about when the cylinder (14) is moved against the fixed piston (68). In order to reduce the driving force required to actuate the moving parts in order to achieve a gas flow, an additional piston-cylinder arrangement (30, 72) is provided, the compression space of which is compressed by means of a device which can be actuated by the current during a switching operation, whereby the Blowing flow additional quenching gas is supplied. A helical spring (38, 106) is provided as such a device, onto which the current is at least partially commutated during a switching operation, the helical spring being firmly clamped at one end and with the movable piston (36, 96) of the additional piston-cylinder arrangement at the other end is firmly connected. When the coil spring is flowed through by the current, the windings tighten, so that the movable piston is moved against the fixed piston crown of the additional piston-cylinder arrangement.
Description
Die Erfindung betrifft einen Blaskolbenschalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a blow piston switch according to the preamble of claim 1.
Blaskolbenschalter sind elektrische Leistungsschalter, bei denen die Gasströmung zur Beblasung des Lichtbogens während einer Ausschalthandlung gleichzeitig mit der Bewegung des beweglichen Schaltstückes dadurch erfolgt, daß ein Zylinder über einen-feststehenden Kolben gezogen wird, wodurch der Raum innerhalb des Zylinders verkleinert und das darin befindliche Gas komprimiert wird, welches bei der weiteren Ausschaltbewegung der Trennstelle und damit dem Lichtbogen zu dessen Löschung zugeführt wird. B piston switches are electrical circuit breakers in which the gas flow to blow the arc during a switch-off operation takes place simultaneously with the movement of the movable contact element by pulling a cylinder over a fixed piston, thereby reducing the space inside the cylinder and the gas contained therein is compressed, which is supplied to the arc for its quenching during the further switching-off movement of the separation point and thus the arc.
Bei derartigen Blaskolbenschaltern wird der Blaskolben oder der Blaszylinder durch einen externen Antrieb gemeinsam mit dem beweglichen Schaltstück angetrieben, wobei der Antrieb den Energiebedarf zur Beschleunigung der bewegten Massen, zur Überwindung der Reibungskräfte und zur Komprimierung des im Blaszylinder befindlichen Löschgases decken muß. Dies erfordert einen entsprechend dimensionierten leistungsstarken Antrieb, so daß dessen Herstellkosten einen erheblichen Anteil der gesamten Schalterkosten ausmachen.In such blow piston switches, the blow piston or the blow cylinder is driven by an external drive together with the movable contact piece, the drive having to cover the energy required to accelerate the moving masses, to overcome the frictional forces and to compress the extinguishing gas located in the blow cylinder. This requires a correspondingly dimensioned powerful drive, so that its manufacturing costs make up a significant proportion of the total switch costs.
Die Energie des externen Antriebs kann bei gleichbleibendem Ausschaltvermögen des Leistungsschalters verringert werden, indem die zur Erzeugung einer Gasströmung für die Lichtbogenbeblasung erforderliche Energie zumindest teilweise dem Lichtbogen. selbst entnommen wird.The energy of the external drive can be reduced while the circuit breaker has the same breaking capacity, in that the energy required to generate a gas flow for the arc blowing is at least partially the arc. itself is removed.
Es ist ein elektrischer Leistungsschalter bekanntgeworden (DE-OS 23 49 263), bei dem außerhalb des Kompressionsraumes des Blaskolbenschalters ein Hilfslichtbogen gezogen wird, der die Temperatur des Gases in seinem eigenen Brennraum und damit den Druck erhöht, wodurch der Blaskolben zusätzlich mit einer Antriebskraft beschleunigt wjrd. Es besteht dabei die Möglichkeit, mittels des Hilfslichtbogens eine zusätzliche Gasströmung zu erzeugen, welche zu der Gasströmung des Blaskolbens hinzukommt (vgl. beispielsweise FR-PS 858 497).An electrical circuit breaker has become known (DE-OS 23 49 263), in which an auxiliary arc is drawn outside the compression space of the blow piston switch, which increases the temperature of the gas in its own combustion chamber and thus the pressure, as a result of which the blow piston also accelerates with a driving force wjrd. There is the possibility of generating an additional gas flow by means of the auxiliary arc, which is added to the gas flow of the blowing piston (cf. for example FR-PS 858 497).
Bei beiden Lösungen ist jeweils ein Hilfslichtbogen erforderlich, der besondere und dafür geeignete Kontaktstücke erfordert, welche im Laufe der Zeit in gleicher Weise wie die Hauptkontaktstelle einem Abbrand unterworfen sind, so daß im Falle einer Revision nicht nur die Kontaktstelle als solche, sondern auch die Hilfskontaktstelle erneuert werden muß.In both solutions, an auxiliary arc is required, which requires special and suitable contact pieces, which are subject to erosion over time in the same way as the main contact point, so that in the event of a revision, not only the contact point as such, but also the auxiliary contact point must be renewed.
Ein weiterer unerwünschter Nebeneffekt bei der Erzeugung einer. Löschgasströmung durch einen Hilfslichtbogen besteht darin, daß das Löschgas erhitzt und damit in seiner Löschfähigkeit herabgesetzt wird.Another undesirable side effect in generating one. Extinguishing gas flow through an auxiliary arc consists in that the extinguishing gas is heated and its extinguishing capacity is thus reduced.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Blaskolbenschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Nachteile der be-kannten Einrichtungen vermieden sind.Object of the invention is to provide a puffer of the type mentioned, in which the disadvantages of e b-known devices are avoided.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine zusätzliche Kolben-Zylinderanordnung vorgesehen ist, deren Kompressionsraum mittels einer vom Strom bei einer Schalthandlung betätigbaren Vorrichtung komprimierbar,ist, wobei dadurch der Blasströmung zusätzliches Löchgas zugeführt wird.This object is achieved according to the invention in that an additional piston-cylinder arrangement is provided, the compression space of which can be compressed by means of a device which can be actuated by the current during a switching operation, whereby additional blowhole gas is supplied to the blowing flow.
Als vom Strom betätigbare Vorrichtung ist eine Schraubenfeder vorgesehen, auf die bei einer Schalthandlung der Strom wenigstens teilweise kommutiert wird, welche Schraubenfeder an einem Ende fest eingespannt und am anderen Ende mit dem beweglichen Kolben der zusätzlichen Kolbenzylinderanordnung (zweiter beweglicher Kolben) fest verbunden ist.As a device that can be actuated by the current, a helical spring is provided, to which the current is at least partially commutated during a switching operation, which helical spring is firmly clamped at one end and is firmly connected at the other end to the movable piston of the additional piston-cylinder arrangement (second movable piston).
Anstatt des physikalischen Effektes einer Druckerhöhung infolge Temperaturanstieges wird hier die elektromagnetische Kraftwirkung des Kurzschlußstromes ausgenutzt.Instead of the physical effect of an increase in pressure due to an increase in temperature, the electromagnetic force effect of the short-circuit current is used here.
Die Wirkungsweise der Anordnung ist im Prinzip die folgende:The principle of the arrangement works as follows:
Im Ruhezustand fließt der Strom im wesentlichen über ein Stromführungsrohr von der Anschlußstelle, an der der Festkontakt angeschlossen ist, bis hin zu der Anschlußstelle, die mit dem beweglichen Kontaktstift oder Kontaktstück in Verbindung steht. Im Falle einer Ausschalthandlung wird der Strom aufgrund geeigneter Isolierschichten auf eine Schraubenfeder kommutiert.In the idle state, the current flows essentially via a current-carrying tube from the connection point at which the fixed contact is connected to the connection point which is connected to the movable contact pin or contact piece. In the event of a switch-off operation, the current is commutated to a coil spring due to suitable insulating layers.
Aufgrund der magnetischen Kraftwirkung zwischen den einzelnen Windungen der Schraubenfeder zieht sich diese in Abhängigkeit von der Größe des Stroms mehr oder weniger stark zusammen. Dadurch wirdder bewegliche Kolben von der Feder gegen den festen Kolben bewegt, wodurch das in diesem Raum befindliche Gas komprimiert und als zusätzlicher Gasstrom dem Lichtbogen zu dessen Beblasung zugeführt wird. Die Schraubenfeder ist so zu bemessen, daß sie aufgrund der Erwärmung durch den Kurzschlußstrom undder auftretenden Kräfte nicht zerstört wird. Diese Kräfte sind die durch den Strom hervorgerufenen Kontraktionskräfte, denen der' Gasdruck sowie die von der Trägheit des beweglichen Kolbens herrührenden Beharrungskräfte entgegenwirken.Due to the magnetic force between the individual turns of the coil spring, it contracts more or less depending on the size of the current. Characterized wirdder movable piston by the spring against the fixed piston, is compressed whereby the left in this space gas and fed eblasung as an additional gas stream to the arc to the B. The coil spring should be dimensioned d ate it is not destroyed due to the heating by the short-circuit current and the forces occurring. These forces are caused by the current contraction forces, which counteract the 'gas pressure as well as the resulting from the inertia of the moving piston inertia forces.
Es hat sich herausgestellt, daß zwei Varianten günstig sind:It turned out that two variants are cheap:
Die erste Variante kann dadurch gekennzeichnet sein, daß die. zusätzliche Kolben-Zylinderanordnung durch den über den feststehenden Kolben der Blaskolbenanordnung (erster feststehender Kolben) gezogenen Blaszylinder und einem den Blaszylinder umgebenden äusseren Zylinder gebildet ist, zwischen denen der Kompressionsraum der zusätzlichen Kolben-Zylinderanordnung liegt. Dabei kann die Schraubenfeder an dem feststehenden Kolben der zusätzlichen Kolbenzylinderanordnung (zweiter feststehender Kolben) befestigt sein, und der zweite feststehende Kolben kann mit dem äußeren Zylinder im Inneren des Schalters ortsfest angebracht sein, wobei der Blaszylinder relativ zu dem äußeren Zylinder und zusammen mit dem beweglichen Schaltstück in Ausschalt- und Einsschaltrichtung bewegbar ist. Dabei kann der Blaszylinder in dem Bereich, der bei der Ausschaltbewegung im Inneren des zweiten feststehenden Kolben gleitet, mit einer Isolierschicht bedeckt sein, wobei die Länge der Isolationsschicht in axialer Richtung so bemessen ist, daß in eingeschaltetem Zustand eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Blaszylinder und dem zweiten feststehenden Kolben gegeben, nach Beginn der Ausschalthandlung und insbesondere dann, wenn der Blaszylinder, der im Einschaltzustand den Strom führt, von der Festkontaktanordnung freigekommen ist,jedo unterbrochen ist.The first variant can be characterized in that the. Additional piston-cylinder arrangement is formed by the blow cylinder drawn over the fixed piston of the blow piston arrangement (first fixed piston) and an outer cylinder surrounding the blow cylinder, between which the compression space of the additional piston-cylinder arrangement lies. The coil spring may be attached to the fixed piston of the additional piston cylinder assembly (second fixed piston), and the second fixed piston may be fixed with the outer cylinder inside the switch, the blow cylinder relative to the outer cylinder and together with the movable one Switch piece is movable in the opening and closing direction. The blowing cylinder can be covered with an insulating layer in the area that slides in the interior of the second fixed piston during the switching-off movement, the length of the insulating layer being dimensioned in the axial direction in such a way that an electrically conductive connection between the blowing cylinder and given the second fixed piston after the start of the switch-off action and in particular when the blow cylinder, which carries the current in the switched-on state, has come free from the fixed contact arrangement, is nevertheless interrupted.
Eine weitere Variante kann darin bestehen, daß der äußere Zylinder mit dem Blaszylinder fest verbunden ist. Dann besitzt der Blaszylinder vorteilhaft in der Nähe der Trennstelle und an dem entgegengesetzten Ende einen Bereich aus elektrisch leitendem Material, wobei der Bereich, der zwischen dem zweiten beweglichen und dem zweiten feststehenden Kolben der zusätzlichen Kolben-Zylinderanordnung liegt, aus elektrisch isolierendem Material gebildet ist.Another variant can be that the outer cylinder is firmly connected to the blow cylinder. The blowing cylinder then advantageously has a region made of electrically conductive material in the vicinity of the separation point and at the opposite end, the region which lies between the second movable and the second stationary piston of the additional piston-cylinder arrangement being formed from electrically insulating material.
Damit die Stromführung im Ausschaltzustand auch auf die Schraubenfeder kommutiert wird, kann der zweite feststehende Kolben, der im Bereich der Trennstrecke liegt, mit dem äußeren Zylinder unter Zwischenfügung einer elektrisch isolierenden Schicht fest verbunden sein. Dann ist der zweite bewegliche Kolben der zusätzlichen Kolben-Zylinderanordnung über eine Kontaktschicht mit dem äußeren Zylinder leitend verbunden.In order that the current supply is also commutated to the coil spring in the switched-off state, the second fixed piston, which lies in the region of the separating distance, can be firmly connected to the outer cylinder with the interposition of an electrically insulating layer. Then the second movable piston of the additional piston-cylinder arrangement is conductively connected to the outer cylinder via a contact layer.
Damit im Falle einer Ausschalthandlung die Gasströmung auch tatsächlich aus dem Raum der zusätzlichen Kolben-Zylinderanordnung hin zum Lichtbogen strömen kann, ist in dem feststehenden Kolben der zusätzlichen Kolbenzylinderanordnung ein Rückschlagventil vorgesehen. Damit weiterhin beim Einschalten dieser Raum wieder mit Löschgas gefüllt wird, besitzt der zweite bewegliche Kolben ebenfalls ein Rückschlagventil; beide Rückschlagventile gestatten eine Strömung lediglich hin zur Trennstelle.A check valve is provided in the fixed piston of the additional piston-cylinder arrangement so that the gas flow can actually flow from the space of the additional piston-cylinder arrangement to the arc in the event of a switch-off action. The second movable piston also has a non-return valve so that this space is again filled with extinguishing gas when switching on. both check valves only allow flow to the point of separation.
Weitere Maßnahmen, um eine optimale Kommutierung des Kurzschlußstromes von der Stromführungsbahn im eingeschalteten Zustand auf die Schraubenfeder zu bewirken, gehen aus den Ansprüchen 12 und 13 hervor.Further measures to bring about an optimal commutation of the short-circuit current from the current guideway in the switched-on state to the coil spring are evident from
Die Befestigung der Schraubenfeder in dem zweiten festen und dem zweiten beweglichen Kolben kann dadurch erfolgen, daß in dem zweiten festen und dem zweiten beweglichen Kolben der zusätzlichen Kolben-Zylinderanordnung schraubenförmige Nuten eingebracht sind, in denen die einzelnen Windungen der Schraubenfeder zwecks fester Verbindung von Schraubenfedern mit dem beweglichen und festen Kolben eingesetzt sind.The fastening of the coil spring in the second fixed and the second movable piston can take place in that helical grooves are introduced in the second fixed and the second movable piston of the additional piston-cylinder arrangement, in which the individual turns of the coil spring for the purpose of a fixed connection of coil springs with the movable and fixed piston are used.
In weiterer Ausgestaltung besteht auch die Möglichkeit, daß einil+ zelne Windungen der Schraubenfeder auf dem zweiten festen und dem zweiten beweglichen Kolben mittels Klemmstücken befestigt sind.In a further embodiment, there is also the possibility that individual + turns of the coil spring are fastened on the second fixed and the second movable piston by means of clamping pieces.
Im Normalfall kann die Schraubenfeder einen kreisförmigen Drahtquerschnitt besitzen; es besteht selbstverständlich auch die Möglichkeit, den Drahtquerschnitt rechteckförmmg auszubilden. Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, die Windungen der Schraubenfeder, die nicht mit dem feststehenden und dem beweglichen Kolben mechanisch und elektrisch verbunden sind, an ihrer Oberfläche mit einer Isolierschicht zu versehen.Normally, the coil spring can have rahtquerschnitt a circular D; there is of course also the possibility to form the wire cross-section rectangular. In addition, it is also possible to provide the windings of the helical spring, which are not mechanically and electrically connected to the fixed and the movable piston, with an insulating layer on their surface.
Die Schraubenfeder kann aus Federstahl bestehen; sie kann auch einen Kern aus Federstahl und eine darauf aufgebrachte Schicht aus einem Metall höherer elektrischer Leitfähigkeit aufweisen.The coil spring can consist of spring steel; it can also have a core made of spring steel and a layer of a metal of higher electrical conductivity applied thereon.
Normalerweise kann die Schraubenfeder mit konstanter Steigung gewickelt sein, wobei der Windungsquerschhitt der Schraubenfeder ebenfalls konstant sein kann.Normally, the coil spring can be wound with a constant pitch, and the winding cross section of the coil spring can also be constant.
Es hat sich herausgestellt, daß zu Beginn einer Einschalthandlung die Windungen im Bereich der Einspannstellen stärker zusammenge- zogen werden, als im mittleren Bereich. Aus diesem Grunde ist es günstig, die Schraubenfeder mit veränderlicher Steigung zu wickeln; man kann auch den Windungsquerschnitt der Schraubenfeder verändern. Je nach Bemessung desWindungsquerschnittes bzw. der Steigung kann eine günstige festigkeitsmäßige Belastung der Schraubenfeder bewirkt werden, wobei gleichzeitig auch ein gleichmäßiges Zusammenziehen der Windungen erzielbar ist.It has been found that at the start of a switch-on operation, the turns in the area of the clamping points are drawn together more than in the middle area. For this reason, it is favorable to wind the coil spring with a variable pitch; you can also change the winding cross section of the coil spring. Depending on the dimensioning of the winding cross-section or the pitch, the coil spring can be subjected to a favorable strength-related load, and at the same time a uniform contraction of the turns can be achieved.
Anhand der Zeichnung, in der zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen sowie weitere Vorteile näher erläutert und beschrieben werden.The invention and further advantageous refinements and improvements and further advantages are to be explained and described in more detail with reference to the drawing, in which two exemplary embodiments of the invention are shown.
Es zeigt
- Figur 1 einen Querschnitt durch eine erste Variation eines erfindungsgemäßen Blaskolbenschalters, wobei links der Mittellinie der Schalter in eingeschaltetem Zustand und rechts der Mittellinie in einer Zwischenstellung während der Ausschaltbewegung dargestellt ist.
- Figur 2 den Blaskolbenschalter nach Fig. 1 in Ausschaltstellung,
Figur 3 eine Ausgestaltung gem. einer zweiten Variante der Erfindung in ähnlicher Darstellung wie in Fig. 1,- Figur 4 die zweite Variante nach Fig. 3 in Ausschaltstellung,
Figur 5 eine Teilansicht gem. Punkt Blder Figur 1,- Figur 6 eine weitere Ausgestaltung der Teilansicht B der Fig. 1 und
- Figur 7 einen Querschnitt durch eine Schraubenfeder.
- 1 shows a cross section through a first variation of a blow piston switch according to the invention, with the switch on the left of the center line in the switched-on state and on the right of the center line in an intermediate position during the switch-off movement.
- FIG. 2 the blow piston switch according to FIG. 1 in the off position,
- Figure 3 shows an embodiment according. a second variant of the invention in a similar representation as in Fig. 1,
- FIG. 4 shows the second variant according to FIG. 3 in the off position,
- Figure 5 is a partial view. Point B1 of FIG. 1,
- 6 shows a further embodiment of partial view B of FIGS. 1 and
- Figure 7 shows a cross section through a coil spring.
Der Blaskolbenschalter gem. der Figur 1 besitzt ein rohrförmiges festes Kontaktstück 10, welches mit einem ebenfalls rohrförmig ausgebildeten beweglichen Schaltstück 12 zusammenwirkt. Dabei überdeckt das bewegliche Schaltstück 12 das feste Kontaktstück 10, durch welche Schaltstücküberdeckung eine Vorkompression im Blaskolbenschalter bewirkt wird. Mit dem beweglichen Schaltstück fest verbunden ist ein Zylinder 14, der an dem Ende des beweglichen Schaltstückes, an dem der Lichtbogen gezogen wird, mit einer Blasdüse 16 aus Isolierstoff versehen ist, die zusammen mit dem Ende des beweglichen Schaltstückes einen ringförmigen Kanal 18 bildet, die in einem radialen Ringspalt 20 endet. Dabei ist der Zylinder mit dem beweglichen Schaltstück 12 mittels Halterungsstegen 22 fest verbunden, so daß im Falle einer Ausschaltung das bewegliche Schaltstück 12 zusammen mit dem Zylinder 14 und der Blasdüse 16 in Ausschaltstellung bewegt werden kann (vgl. rechte Seite der Mittellinie der Fig. 1).The blow piston switch acc. 1 has a tubular fixed
Um die Kontaktstelle herum ist ein ggf. mit Schlitzen versehener Stromzuführungszylinder 24 vorgesehen, durch den im Ruhezustand der elektrische Strom dem Zylinder 14 ggf. über Kontaktfinger 26 zugeführt wird.To the contact point around an optionally provided with slots S tromzuführungszylinder 24 is provided through which in the rest condition of the
Der Zylinder 14 arbeitet mit einem feststehenden Kolben 27 zusammen, derart, daß bei einer Schalthandlung der Raum 28, der von dem Zylinder, dem Kolben, der Blasdüse 16 und dem beweglichen. Schaltstück 12 begrenzt wird, verkleinert wird, wodurch das darin befindliche Gas komprimiert wird. Der Kolben 27 ist an seinem inneren und äußeren Umfang mit Isolierschichten 122 und 123 versehen. Konzentrisch um den Zylinder 14 ist eine zusätzliche Kolben-Zylinderanordnung 30 angeordnet, die einen den Zylinder 14 in Abstand von diesem umgebenden weiteren feststehenden Zylinder 32 aufweist, der mit einem feststehenden weiteren (zweiten) Kolben 34 fest verbunden ist.The
In dem weiteren Zylinder 32 befindet sichein(zweiter) beweglicher Kolben 36, der an seinem äußeren Umfang mit einer Isolierschicht 120 versehen ist. Im Inneren des Zylinders 32 befindet sich eine Schraubenfeder 38, die an ihrem einen Ende mit dem beweglichen Kolben 36 und an dem anderen Ende mit dem festen Kolben 34 fest verbunden ist. Der Zylinder 14 besitzt in dem Bereich, in dem der Bewegungsweg des beweglichen Kolbens 36 endet, einen Durchlaß 40, der mit dem Raum 28 durch ein Rückschlagventil 42 über den festen Kolben 26 in Verbindung steht. Dieses Rückschlagventil 42 gestattet eine Gasströmung lediglich in den Raum 28 hinein und hindert eine Gasströmung aus diesem heraus.In the
Im Bereich des weiteren feststehenden Kolbens 34 befindet sich zwischen diesem und der Außenwand des Zylinders 14 eine erste Dichtung 44, der eine zweite Dichtung 46 zwischen den Zylinder 14 und der Außenfläche eines mit dem festen Kolben 26 fest verbundenen Stützrohres 48 zugeordnet ist. Zwischen dem weiteren Kolben 34 und dem Zylinder 14 ist eine Isolierschicht 50 vorgesehen, an" die sich einemitdem festen Kolben 34 verbundene und damit feststehende Kontäktlamelle 52 anschließt. Die Isolierschicht 50 ist auf dem Zylinder 14 aufgebracht. In der Einschaltstellung (linke Hälfte von Fig. l ) fließt der Strom,wie durch die strichpunkterte Linie I dargestellt, von dem Stromzuführungszylinder 24 über die Kontaktfinger 26 hin zu dem Zylinder 14 und über die Kontaktlamelle 52 zu dem feststehenden weiteren Kolben 34 und von dort zu nicht weiter dargestellten Anschlußstücken.In the area of the further fixed
Bei einer Ausschalthandlung (rechte Hälfte von Fig. l ) bewegt sich das bewegliche Schaltstück 12 in Pfeilrichtung A. Sobald die Kontaktfinger 26 den beweglichen Zylinder 14 nicht mehr berühren und zusätzlich die Isolierschicht 50 die mit dem Kolben 34 verbundene Kontaktlamelle 52 überdeckt, nimmt der Strom nunmehr den folgenden, durch die strichlierte Linie II dargestellten Weg. Er fließt vom feststehenden Kontaktstück 10 zu dem beweglichen Schaltstück 12, von dort über die Haltestege 22 hin zu dem Zylinder 14 und über eine am beweglichen Kolben 36 angebrachte weitere Kontaktlamelle 121 zu dem beweglichen Kolben 36 und über die Feder 38 hin zu dem feststehenden Kolben 34 und von diesem wieder zur Anschlußstelle, weil die Kontaktlamelle 52 nunmehr gegenüber der Isolierschicht 50 liegt, wodurch ein Stromfluß entlang dem Zylinder 14 hin zu dem Kolben 34 verhindert ist. Die Isolierschicht 50 ist also so zu bemessen, daß im eingeschalteten Zustand der Zylinder 14 über die Kontaktlamelle 52 in elektrisch leitender Verbindung mit dem Kolben 34 steht, wogegen in Ausschaltstellung bzw. nach einem gewissen Weg bei der Ausschaltbewegung die Isolierschicht 50 direkt unter den Kontaktlamellen 52 liegt (Fig. 1 und 2), so daß der dortige Widerstand so stark erhöht ist, daß der Strom über die Schraubenfeder 38 fließt. Damit der Strom nicht über das bewegliche Schaltstück 12 oder den Zylinder 14 hin zum feststehenden Kolben 26 fließt, ist der Kolben 26 an seinem inneren Umfang mit einer Isolierschicht 122, an seinem äußeren Umfang mit einer Isolierschicht 123 versehen.In the event of a switch-off operation (right half of FIG. 1), the
Die Gasströmung verläuft nuh wie folgt: Das SF6-Gas, welches in dem Raum 28 komprim-iert wird, strömt gemäß Pfeilrichtung F durch den Ringspalt 20 und teilt sich dort auf in einen Teilstrom F1 sowie einen Teilstrom F28 Aufgrund des Weges des elektrischen Stromes durch dde Schraubenfeder 38 wird die Schraubenfeder komprimiert, derart, daß sich die Windungen anziehen, solange, bis die Windungen blockartig aufeinander liegen. Dadurch wird der bewegliche Kolben 36 ebenfalls in Pfeilrichtung A gedrückt und der Raum zwischem dem beweglichen und dem feststehenden weiteren Kolben 34 verkleinert, wodurch das darin befindliche SF6-Gas komprimiert wird und gem. der Pfeilrichtung G durch den Durchlaß 40 im beweglichen Zylinder 14 hindurch in den zwischen dem beweglichen Zylinder 14 und dem Stützrohr 48 gebildeten Ringraum hinein und über das Rückschlagventil 42, welches unter Druck dieses Abgangsstromes öffnet, in den Raum 28 strömt wodurch sich der Gasstrom G mit dem Gasstrom F vereinigt bzw. diesem hinzuaddiert wird und zusätzlich den Lichtbogen 54 bebläst. Durch diesen zusätzlichen Gasstrom G wird zum einen der Druck des Gases im Ringspalt 20 vergrößert und zum anderen besteht der Vorteil, daß die Beblasung des Lichtbogens verlängert wird, was ebenfalls mit besonderen Vorteilen verbunden ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Druck des Gases im Ringspalt 20 aufgrund der stromabhängigen Kraftwirkung der Schraubenfeder mit wachsenden Strömen ansteigt, wodurch die Intensität der zusätzlichen Gasströmung G erhöht wird und der zwischen dem feststehenden Schaltstück 10 und dem beweglichen Schaltstück 12 brennende Lichtbogen 54 unterbrochen wird. Nach Löschung des Lichtbogens 54 wird die Schraubenfeder stromlos, so daß der bewegliche Kolben 36 aufgrund der mechanischen Federkraft der zuvor durch den Strom gespannten Schraubenfeder 38 in seine Ausgangslage zurückkehrt.The gas flow now proceeds as follows: The SF 6 gas, which is compressed in the
Figur 2 zeigt den Blaskolbenschalter in Ausschaltstellung im stromlosen Zustand nach Erlöschen des Lichtbogens.Figure 2 shows the blow piston switch in the off position in the de-energized state after the arc has been extinguished.
In der Figur 5 erkennt man einen Teilbereich des elektrischen Schalters mit dem festen weiteren Kolben 34, dem Zylinder 14 sowie dem Stützrohr 48 des Kolbens 26. Man erkennt, daß die Isolierschicht 50 mit dem Zylinder 14 fest verbunden ist, wobei eine Ausnehmung 62 im Zylinder 14 angebracht ist, in die die Isolierschicht 50 eingelegt ist. Der feststehende weitere Kolben 34 besitzt einen Rücksprung 64, der lediglich schematisch angedeutet ist und der die Kontaktlamellenschicht 52 aufnimmt. Dadurch wird in der Einschaltstellung, die in der Figur 5 zu sehen ist, eine elektrisch-galvanische Verbindung zwischen dem Zylinder 14 und dem weiteren Kolben 34 bewirkt, welche im Falle einer Ausschalthandlung, vgl. Fig. 1 rechte Seite, verhindert ist, weil die Isolierschicht 50 direkt unter der Kontaktlamellenschicht 52 liegt.5 shows a portion of the electrical switch with the fixed
Aus der Figur 5 ist außerdem die Befestigung der Schraubenfeder 38 an dem feststehenden Kolben 34 ersichtlich: Der Kolben 34 besitzt einen zylinderartigen Fortsatz 65, in dessen Aussenfläche der Schraubenfeder 38 angepaßte schraubenartige Nuten 66 eingebracht sind, so daß die einzelnen Windungen der Schraubenfeder 38 in den Nuten 66 liegen und so für eine Kraftübertragung feststehender Kolben-Schraubenfeder sorgen. Die gleiche Anordnung ist auch bei der mechanisch festen Verbindung zwischen dem beweglichen Kolben 36 und der Schraubenfeder 38 vorgesehen. Es besteht auch die Möglichkeit, die Schraubenfeder 38 in diesen Bereich mittels einer Schweißverbindung fest mit dem beweglichen Kolben 36 bzw. mit dem feststehenden Kolben 34 zu verbinden.From Figure 5, the attachment of the
Aus Fig. 6 ist eine weitere Befestigungsmöglichkeit für die Schraubenfeder ersichtlich. Wie in Fig. 5, sind einzelne Windungen der Schraubenfeder 38 in schraubenartige Nuten 66, die am zylindrischen Fortsatz 65 des feststehenden Kolbens 34 angebracht sind, eingebracht. Am Umfang sind Klemmstücke 67 vorgesehen, in die ebenfalls der Schraubenfeder angepaßte Nuten 69 eingearbeitet sind. Mittels Schrauben 68 werden die Klemmstücke 67 mit dem Kolben 34 verschraubt und pressen die Windungen der Schraubenfeder 38 auf den zylindrischen Fortsatz 65 des Kolbens. Die Schraubenfeder 38 kann als zylindrische Schraubenfeder mit kreisförmigem Drahtquerschnitt ausgebildet sein. Die Windungen können jedoch auch aus Drähten mit rechteckförmigem Querschnitt gebildet werden. Weiterhin kann zur Optimierung der mechanischen Federbeanspruchung die Feder mit veränderlicher Steigung oder variablem Drahtquerschnitt je Windung ausgebildet sein. Die frei im Gasraum zwischen dem feststehenden weiteren Kolben 34 und dem beweglichen Kolben 36 befindlichen Federwindungen, die Federwindungen also, die nicht auf den beiden Kolben befestigt sind, sind an der Drahtoberfläche mit einer Isolierschicht versehen, womit verhindert wird, daß bei Kontraktion der Feder infolge der elektromagnetischen Kraft bei Berührung benachbarter Federwindungen die sich berührenden Windungen elektrisch kurzgeschlossen werden. Zur Erhöhung der Stromtragfähigkeit kann die Feder aus einer Kombination von Federstahl hoher mechanischer Festigkeit, jedoch geringer elektrischer Leitfähigkeit und einem Material hoher elektrischer Leitfähigkeit, wie z. B.,Kupfer, bestehen.A further fastening possibility for the helical spring can be seen from FIG. 6. As in FIG. 5, individual turns of the
Figur 7 zeigt eine mögliche Ausführungsform des Windungsquerschnittes einer derartigen Feder. Auf einen Drahtkern 301 aus Federstahl hoher mechanischer Festigkeit ist eine Schicht 302 aus Kupfer aufgebracht. Darüber befindet sich eine elektrisch isolierende Schicht 303, die beim Zusammenschlagen einzelner Windungen diese voneinander isoliert.FIG. 7 shows a possible embodiment of the winding cross section of such a spring. A
Anhand von Fig. 3 sei nun eine weitere Variante der erfindungs-. gemäßen Anordnung beschrieben, bei der allerdings das Grundprinzip unverändert geblieben ist (in Fig. 3 ist wiederum links der gezeichneten Mittellinie der Schalter im eingeschalteten Zustand rechts der Mittellinie während der Ausschaltbewegung gezeigt. Fig. 4 zeigt den Schalter im ausgeschalteten Zustand. Auch hier ist wieder eine zusätzliche Kolben-Zylinderanordnung vorgesehen, deren beweglicher Kolben mittels einer Schraubenfeder gegen den festen zusätzlichen oder weiteren Kolben gezogen wird, wenn sie vom Strom durchflossen wird. Im einzelnen ist der Schalter gem. Figur 3 aufgebaut, wie nachfolgend beschrieben wird.3 is now a further variant of the invention. described in accordance with the arrangement, in which, however, the basic principle has remained unchanged (in Fig. 3 again the left center line of the switch in the switched-on state is shown to the right of the center line during the switch-off movement. Fig. 4 shows the switch in the switched-off state. Here too is again an additional piston-cylinder arrangement is provided, the movable piston of which is pulled by means of a helical spring against the fixed additional or further piston when the current flows through it .. In detail, the switch is constructed according to FIG.
Der Leistungsschalter besitzt ein festes, rohrförmiges Kontaktstück 10, welches mit dem beweglichen Schaltstück 12 zusammenwirkt, wobei das bewegliche Schaltstück 12 das feste Kon- taktstück überdeckt, um eine Vorkompression zu erzielen. Mit dem beweglichen Schaltstück 12 ist der Zylinder 14 über Haltestege oder Halterungsstege 22 verbunden, so daß bei einer Ausschalthandlung das bewegliche Schaltstück 12 zusammen mit dem Zylinder 14 in Pfeilrichtung A bewegt wird. Der Schalter be- sitzt ferner einen feststehenden Kolben 68, der im Gegensatz zu dem feststehenden Kolben 26 in Fig. 1 nicht mit einem Rückschlagventil versehen ist. Der feststehende Kolben 68 wird von einem Stützrohr 7o gehalten, welches dem Stützrohr 48 im wesentlichen entspricht. An seinem inneren Umfang ist der feststehende Kolben 68 mit einer Isolierschicht 125 versehen, die ihn elektrisch vom beweglichen Schaltstück 12 isoliert.The circuit breaker has a fixed,
Die zusätzliche Kolben-Zylinderanordnung 72 ist gebildet durch einen äußeren Zylinder 74, der an dem Zylinder 14 an dessen der Trennstelle entgegengesetztem Ende dadurch befestigt ist, daß der äußere Zylinder 74 einen nach innen umgebördelten Flansch 76 besitzt, dessen freies Ende an dem Zylinder 14 angeschweißt ist. An dem gegenüberliegenden Ende, also im Bereich der Trennstelle, besitzt der äußere Zylinder 74 eine Abkröpfung 78 nach innen, die in einer Nase 80 ausläuft, an_ der eine Blasdüse 82 befestigt ist, welche praktisch der Blasdüse 16 entspricht. Diese Blasdüse 82 bildet mit dem beweglichen Schaltstück einen Zustromkanal 84, der in einem Ringspalt 86 endet, der dem Ringspalt 20 der Fig. 1 entspricht. Die Trennstelle ist wieder von dem Stromzuführungszylinder 24 umgeben, der über die Kontaktfinger 26 den Strom dem äußeren Zylinder 74 zuführt. Der Stromfluß ist im Gegensatz zu der Anordnung gem. der Figur 1 so, daß er nicht über den Zylinder 14, sondern über den äußeren Zylinder 74 im eingeschalteten Zustand fließt. Er wird also über den Stromzuführungszylinder 24 und die Kontaktlamellen 26 der Nase 80 zugeführt und fließt über den äußeren Zylinder 74 hin zu dem Zylinder 14 und von dort zur Ableitung (nicht weiter dargestellt). Der Strom ist durch die strichpunktierte Linie IR (Ruhestrom) dargestellt. Im Inneren des äußeren Zylinders 74 befindet sich ein mit dem inneren Zylinder 14 und dem äusseren Zylinder 74 mechanisch fest verbundener Kolben 88, der zwischen dem Zylinder 14 und sich einen Durchlaß 90 freiläßt, in dem sich ein Rückschlagventil 92 befindet, welches so geschaltet ist, daß es lediglich eine Gasströmung aus dem zwischen dem äusserem Zylinder 74 und dem Zylinder 14 gebildeten Ringraum hin zum Innenkanal 84 bzw. zum Ringspalt 86 gestattet. Der feststehende Kolben 88 ist unter Zwischenfügung einer Isolierschicht 94 elektrisch von dem Zylinder 74 isoliert. In dem Ringraum zwischen dem Zylinder 74 und dem Zylinder 14 befindet sich ein beweglicher Kolben 96, der unter Zwischenfügung einer Kontaktlamelle 98 elektrisch leitend mit dem Zylinder 74 während des Hin- und Hergleitens verbunden ist. Der Zylinder 14 besitzt in seinem vorderen Bereich, also in dem Bereich, der der Trennstelle benachbart ist, einen elektrisch leitenden Bereich'100, der im Bereich zwischen dem festen und dem beweglichen Kolben 88 bzw. 96 endet und in einen Bereich 102 aus elektrisch isolierendem Material übergeht, wobei im Bereich des Flansches 76 der Zylinder 14 wieder aus elektrisch leitfähigem Material besteht, Bereich 104. In dem Raum zwischen dem inneren Zylinder 14 und dem äußeren Zylinder 74 ist eine Schraubenfeder 106 vorgesehen, deren eines Ende mit dem beweglichen Kolben 96 und deren anderes Ende mit dem feststehenden Kolben 88 fest verbunden ist. Die Innenfläche des beweglichen Kolbens 96 ist mit einer Isolierschicht (ohne Bezugsziffer) versehen. Bei einer Ausschalthandlung bewegt sich das bewegliche Kontaktstück 12 zusammen mit dem Zylinder 14 und dem äußeren Zylinder 74 in Pfeilrichtung A. Wenn die Nase 80 von den Kontaktfingern 26 freigekommen ist, erhält man einen Stromfluß von dem festen Kontaktstück lo hin zu dem beweglichen Schaltstück 12, da dieses noch mit dem festen Kontaktstück in Verbindung steht. Der Strom fließt weiter über die Haltestege 22 zu dem Bereich 100 des Zylinders 14 und von dort hin zu dem feststehenden Kolben 88. Der Strom fließt weiter über die Schraubenfeder 106 hin zum beweglichen Kolben 98 und von dort über die Kontaktlamelle zu dem äußeren Zylinder 74 und über den Flanschbereich 76 hin zu dem elektrisch leitenden Bereich 104 und dann zur Ableitung. Dieser Stromfluß ist auf der rechten Seite der Mittellinie durch die strichlierte Linie II gekennzeichnet, hierbei hat sich allerdings das bewegliche Schaltstück 12 vom festen Kontaktstück 10 bereits getrennt, so daß ein Lichtbogen 108 gezogen ist. Der Strom fließt dann, ähnlich wie eben erwähnt, von dem festen Kontaktstück 10 über den Lichtbogen 108 hin zum beweglichen Schaltstück 12, von dort über die Stege 22 hin zu dem Bereich 100 des Zylinders und von dort zum festen Kolben 88 und über die Schraubenfeder 106 zum beweglichen Kolben 96 und über den äusseren Zylinder 74 hin zu dem Bereich 104 und von dort zur Ableitung. Eine am inneren Umfang des feststehenden Kolbens 68 aufgebrachte Isolierschicht 125 verhindert dabei, daß der Strom über das bewegliche Kontaktstück 12, den Kolben 68 und das Stützrohr 70 zur Ableitung fließt.The additional piston-
Dadurch, daß der Strom nunmehr durch die Schraubenfeder hindurchfließt, ziehen sich die nebeneinanderliegenden Windungen aufgrund ihres durch den Strom aufgebauten Magnetfeldes an, so daß der bewegliche Kolben 96 entgegen der Pfeilrichtung A in Pfeilrichtung A 2 bewegt wird, wird, wodurch der Raum zwischem dem feststehenden Kolben 88 und dem beweglichen Kolben 96 verkleinert wird. Bei der Ausschalthandlung verkleinert sich auch der zwischen dem Schaltstück 12 und dem Zylinder 14 befindliche Raum 28, so daß eine Gasströmung erzeugt wird, die gem. Pfeilrichtung F hin zu dem Ringspalt 86 strömt, wo sie sich wieder aufteilt in die Gasströmungen F1 und F2. Dieser Gasströmung F überlagert sich die Gasströmung F , die aus dem Raum zwischen dem Zylinder 14 und dem äusseren Zylinder 74 herkommt. Durch diese Gasströmung FZ wird der gesamte, den Lichtbogen beblasende Gasstrom verstärkt oder - je nach Bemessung der Blasdüsen und des Ringspaltes - auch verlängert.Due to the fact that the current now flows through the coil spring, the adjacent turns attract each other due to their magnetic field built up by the current, so that the
In dem Durchlaß 90 ist, wie oben erwähnt, ein Rückschlagventil 92 eingesetzt, welches eine Gasströmung lediglich aus dem Raum zwischen dem Zylinder 14 und dem äußeren Zylinder 74 hin zur Blasdüse gestattet. Dieses Ventil öffnet zwangsläufig immer dann, wenn der Druck im Raum zwischen dem Zylinder 14 und dem äußeren Zylinder 74 größer ist als der in dem Raum 28. Eine umgekehrte Strömung, die vielleicht zur Verschmutzung oder zur Unwirksamkeit der zusätzlichen Zylinderanordnung führen könnte, ist nicht möglich.As mentioned above, a
Es ist zweckmäßig, ein entsprechendes Rückschlagventil 110 auch in dem beweglichen Kolben 96 anzuordnen; dieses Rückschlagventil würde dann, wenn der bewegliche Kolben 96 entgegen der Pfeilrichtung B wieder in seine Ruhestellung gelangt, öffnen, so daß der Raum zwischen den beiden Kolben 88 und 96 wieder mit Gas gefüllt werden kann. Dieses Rückschlagventil läßt eine Gasströmung nur in den Raum zwischen den beiden Kolben 88 und 96 zu. Damit nicht in dem Raum zwischen,dem Flansch 76 und dem beweglichen Kolben 96 ein Unterdruck entsteht, der die Kraftwirkung der Feder aufheben könnte, ist in dem Flansch 76 eine Öffnung 112 vorgesehen.It is expedient to also arrange a
Eine ähnliche Ausgestaltung ist auch bei der Anordnung gem. der Figur 1 zweckmäßig, dort kann ein Rückschlagventil entweder in den feststehenden Kolben 34 oder in den beweglichen Kolben 36 eingesetzt werden, so daß lediglich ein Eintreten des Gases in den Raum zwischen den Zylinder 14 und dem äußeren Zylinder 32 ermöglicht wird.A similar configuration is also according to the arrangement. 1, where a check valve can be used either in the fixed
In Figur 4 ist die zweite Variante des Blaskolbenschalters gem. Fig. 3 in ausgeschalteter Stellung im stromloseen Zutand nach erfolgter Lichtbogenlöschung dargestellt. Der bewegliche Kolben 96 ist aufgrund der mechanischen Federkraft der zuvor durch die magnetische Kraftwirkung des Stromes gespannten Feder 106 in Bewegungsrichtung C in seine Ausgangslage zurückgekehrt.In Figure 4, the second variant of the blow piston switch according to. Fig. 3 shown in the off position in the de-energized state after the arc has been extinguished. The
Sinnvoll ist es, die Länge des Bereichs 102 so zu bemessen, daß während der Schalthandlung ein Stromfluß über den Bereich 100 hin zum Kolben 68 nicht erfolgen kann. Man kann letzteres auch dadurch verhindert, daß auch die Außenfläche des Kolbens mit einer Isolierschicht 127 belegt ist.It makes sense to dimension the length of the
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