EP0817228B1 - Power switch - Google Patents

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Publication number
EP0817228B1
EP0817228B1 EP97810388A EP97810388A EP0817228B1 EP 0817228 B1 EP0817228 B1 EP 0817228B1 EP 97810388 A EP97810388 A EP 97810388A EP 97810388 A EP97810388 A EP 97810388A EP 0817228 B1 EP0817228 B1 EP 0817228B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
circuit breaker
breaker according
contact
designed
annular gap
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP97810388A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0817228A2 (en
EP0817228A3 (en
Inventor
Lorenz Dr. Müller
Benedikt Löpfe
Martin Dr. Seeger
Joachim Stechbarth
Kurt Dr. Kaltenegger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Asea Brown Boveri Ltd
ABB AB
Original Assignee
ABB Asea Brown Boveri Ltd
Asea Brown Boveri AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB Asea Brown Boveri Ltd, Asea Brown Boveri AB filed Critical ABB Asea Brown Boveri Ltd
Publication of EP0817228A2 publication Critical patent/EP0817228A2/en
Publication of EP0817228A3 publication Critical patent/EP0817228A3/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0817228B1 publication Critical patent/EP0817228B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/70Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/88Switches 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
    • H01H33/90Switches 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 this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism
    • H01H33/901Switches 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 this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism making use of the energy of the arc or an auxiliary arc
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/70Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/7015Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid characterised by flow directing elements associated with contacts
    • H01H33/7023Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid characterised by flow directing elements associated with contacts characterised by an insulating tubular gas flow enhancing nozzle
    • H01H33/703Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid characterised by flow directing elements associated with contacts characterised by an insulating tubular gas flow enhancing nozzle having special gas flow directing elements, e.g. grooves, extensions

Definitions

  • the invention is based on a circuit breaker according to the preamble of claim 1.
  • a circuit breaker which has an arcing chamber with two erosion contacts, one of which is designed to be movable.
  • the quenching chamber is filled with an insulating gas, preferably SF 6 gas under pressure.
  • a nominal current path is arranged concentrically around the erosion contacts and carries the current when the arcing chamber is switched on.
  • a heating volume is provided inside the movable nominal current contact, which can be supplied with hot gas from the arc zone of the quenching chamber under increased pressure.
  • the heating volume is connected to the arc zone by means of a narrow heating duct. This heating channel is comparatively long, and it also has a right-angled bend.
  • the heating volume is additionally supplied with cold gas in a known manner when switching off from a compression volume.
  • the Heating volume is rigid with the fixed erosion contact connected.
  • the circuit breaker is the mixing of the cold in the heating volume Insulating gas with the hot gas flowing in when it is switched off not be particularly effective.
  • the Pressure increase in the heating volume somewhat delayed, because for the heating of the insulating gas in the intermediate volume in advance must be used.
  • the invention as set out in the independent claims is marked, solves the task one To create circuit breakers at which the mixing of the cold insulating gas in the heating volume with the inflowing hot gas is significantly improved and at which the pressure increase in the heating volume is no temporal Experiencing delay.
  • Heating volume immediately adjacent to the arc zone is arranged occur both when the hot gases flow away in the heating volume as well as when blowing the Arc out of the heating volume only small Flow losses, making it a particularly effective Cooling of the arc is guaranteed.
  • the pressure build-up in the heating volume is advantageously rapid since no intermediate dead volume is delayed can impact.
  • the switch pin is in the center of the contact zone along the central axis extends, arranged and can with a advantageously small diameter and thus with a particularly small mass can be executed.
  • This low mass Switch pin can be used with a comparatively small and advantageous cheap drive effectively accelerated and reliably braked again at the end of the switch-off movement become.
  • the arc zone is in the area inside the insulating tube arranged.
  • the nominal current path in particular their Contact fingers and the contact surfaces on which they slide, are therefore very good against the direct effects of Arc protected, making their stability and so that their lifespan is advantageously increased.
  • the Maintenance intervals of the circuit breaker are thereby extended, so its availability is essential is increased.
  • the related to the Geometry of the annular gap symmetrical arrangement of the Heating volume means that the entire heating volume evenly filled and mixed, so that total volume for storing the for blowing the Arc gas mixture to be provided can.
  • the targeted partial closing of the ring gap when Hot gas enters the heating volume by means of Breakthrough rings made of insulating material brings the advantage that on the one hand disturbing, from Arc-related influences from the heating volume be kept away, and on the other hand that hot gas flowing through is effectively swirled so that in the heating volume a particularly intensive mixing of the Hot gas can be done with the compressed insulating gas.
  • FIG. 1 shows a greatly simplified section through the contact zone 1 of a first embodiment of the arcing chamber of a circuit breaker according to the invention in the switched-on state.
  • This quenching chamber is arranged symmetrically about a central axis 2.
  • the housing which generally encloses this contact zone 1 is not shown.
  • This housing is filled with an insulating medium, for example SF 6 gas under pressure.
  • a centrally arranged, cylindrical, metallic switching pin 3 extends along this central axis 2 and can be moved along the central axis 2 by means of a drive (not shown).
  • the switching pin 3 has a dielectrically favorably shaped tip 4, which can be provided with an electrically conductive, erosion-resistant material if required.
  • the switching pin 3 In the switched-on state, the switching pin 3 covers an annular gap-like distance a, which is provided between an rotationally symmetrical insulating nozzle 6 and a contact cover 5 made of an insulating material and likewise rotationally symmetrical.
  • the switching pin 3 is electrically conductive and generally slidably connected to a first, not shown, power connection of the arcing chamber arranged on the left side.
  • the insulating nozzle 6 and the contact cover 5 are mechanical rigidly connected and are common along the central axis 2 movable.
  • the insulating nozzle 6 and the Contact cover 5 close the when switching off Arc zone of the circuit breaker.
  • the Contact cover 5 is made of an erosion-resistant Made of insulating material.
  • the contact cover 5 surrounds a springy, on the surface of the Switch pin 3 overlying, electrically conductive Contact basket 8.
  • the contact cover 5 is mechanically rigid connected to the contact basket 8.
  • the insulating nozzle 6 is on similar to the side facing the contact cover 5 formed like the contact cover 5, it has a cap 9, which consists of erosion-resistant insulating material.
  • the insulating nozzle 6 has a holding part 10 made of a Insulating material, which on the one hand carries the cap 9 and on the other hand with a holding flange 11 made of metal connected is.
  • a holding flange 11 made of metal connected is.
  • the actuators attached which is connected to the retaining flange 11 Move assembly.
  • a cylindrical one Insulated tube 12 which is concentric with central axis 2 is arranged and which is the insulating nozzle 6 and the contact cover 5 mechanically rigidly connects and a heating volume 13 encompassing this in a radial manner Direction limited.
  • the holding flange 11 has an outside Collar 14 on the in a fixed metallic Contact cylinder 15 slides.
  • the contact cylinder 15 facing outside of the collar 14 is not shown guide rings made of plastic, provided.
  • the fixed contact cylinder 15 is on the left side with the first power connection, not shown, the Extinguishing chamber rigidly connected.
  • the contact cylinder 15 is in the area located radially outside the insulating tube 12 provided with resilient contact fingers 16, one side is rigidly connected to the contact cylinder 15, for example by means of soldering or by caulking or pressing or by means of a screw connection.
  • the resilient ends of the contact fingers 16 lie on the Outside of a cylindrical shape, along the central axis 2 movable counter contact 17, whereby, when the arcing chamber is switched on, the perfect one Current transfer between the counter contact 17 and the Contact cylinder 15 is ensured.
  • the counter contact 17 is by means of sliding contacts, not shown, with a second power connection, also not shown Extinguishing chamber connected on the right side. This last The current path described is referred to as the nominal current path.
  • the counter contact 17 is on the contact cylinder 15 facing side designed dielectric favorable. Of the Mating contact 17 is on this side with an electrical conductive cylinder bottom 18 provided. At this cylinder bottom 18, the contact basket 8 is integrally formed or electrically conductive attached, which in the direction of the insulating nozzle 6 extends.
  • the contact cover 5 made of insulating material is on attached to the cylinder bottom 18, the insulating tube 12 is on this side of the heating volume 13 also by the Cylinder base 18 held.
  • Breakthroughs 19 incorporated by means of a valve flap 20 of a schematically illustrated check valve can be locked that during the switch-off process the extinguishing chamber stored in the heating volume 13 pressurized hot gas not through these openings 19 can escape.
  • a ring-shaped Compression volume 21 admitted.
  • the compression volume 21 is on the one hand through the cylinder bottom 18 and on the other hand by a fixed compression piston 22 limited.
  • the compression piston 22 leads the counter contact 17, which slides on it, and this cylindrical The sliding surface limits the compression volume 21 radially Outward direction.
  • On the cylinder bottom 18 is a tube 23 to be extended on the compression piston 22 molded, which the compression volume 21 to the inside limited.
  • the tube 23 slides inside the compression piston 22 load-bearing piston skirt 24.
  • One in the piston skirt 24 inserted sliding seal 25 seals the compression volume 21 at this point.
  • One in the outer cylinder surface of the compression piston 22 inserted sliding seal 26 seals the compression volume 21 at this point.
  • the Sliding seals 25 and 26 are designed here so that the Mating contact 17 the compression piston 22 or the Piston shaft 24 does not touch metallic, so that over the Compression piston 22 can not flow stray currents. It but is quite possible, the compression piston 22 with the not shown, second power connection of the arcing chamber to connect on the right side, and the sliding contacts, which transfer the current from the counter contact 17 to enable the power supply to the arcing chamber, in the outer cylinder surface of the compression piston 22 to install.
  • Openings 27 are in the compression piston 22 incorporated by means of a schematically represented Check valve, which has a valve flap 28, so can be locked that during the switch-off process the quenching chamber generated in the compression volume 21 pressurized gas not through these breakthroughs 27 can escape. If the check valve is open, it is Compression volume 21 with the quench chamber volume 29, which surrounds the illustrated contact zone 1, and which usually even from the one not shown Extinguishing chamber housing is connected.
  • the inner Volume 30 of tube 23 is as well as one of the holding part 10 and the holding flange 11 enclosed volume 31 with the Quench chamber volume 29 connected.
  • FIG. 2 shows a somewhat modified version compared to FIG. 1 Embodiment of the contact zone 1, namely in the area of the check valve provided with the valve flap 20 in Inside the heating volume 13 a ring-shaped Baffle 32 attached, which the contact cover 5th concentric and which for a better one Whirling through the openings 19 inflowing cold gas with the in the heating volume 13th stored hot gas.
  • the check valve is open, the valve flap 20 covers the inner opening of the baffle 32, so that the inflowing on the Valve flap 20 is deflected cold gas and flows between baffle 32 and insulating tube 12. This Redirection creates a swirl, which has the consequence that the cold gas and the hot gas in the heating volume 13 mix particularly intimately.
  • This baffle 32 can be on the outside be provided with appropriate guide vanes or other components influencing the gas flow exhibit.
  • the others belonging to contact zone 1 Components are designed the same as those in Fig.1 components shown.
  • the position shown in Fig.2 shows the arcing chamber while switching off. First it was the external nominal current path interrupted and the The breaking current then commutated to the inside Power track. When switched off, the moves to Power track belonging switching pin 3 to the left, like an arrow 33 indicates, and that assigned to the nominal current path Counter contact 17 to the right, as indicated by an arrow 34.
  • the switching pin 3 has already moved out of the contact basket 8, i.e. the Power current path is already interrupted and a through the switching pin 3 initiated arc 35 burns between the tip 4 of the switching pin 3 and the contact basket 8 in the interior of the arc zone Insulating nozzle 6 and the contact cover 5.
  • Through this Movement of the contacts becomes an annular gap 36 between the Contact cover 5 and the insulating nozzle 6 released. By this annular gap 36 can now be pressurized hot gas flow into the heating volume 13 from the arc zone.
  • FIG. 3 shows the extinguishing chamber in the off position already extinguished arc.
  • the check valve is shown here in the open position.
  • This arcing chamber has another, somewhat, compared to that shown in Fig.2 modified embodiment of the guide plate 32.
  • the Baffle 32 which inside the heating volume 13 in Area of the check valve is attached so that it is the Contact cover 5 surrounds is frustoconical here trained, namely the truncated cone tapers in Direction to the insulating nozzle 6.
  • the breakthroughs 19 are in this version, in contrast to the version according to Fig. 2, offset radially outwards.
  • the valve flap 20 covers the opening between the baffle 32 and the Isolation tube 12 and is supported against the Cylinder bottom 18 facing edge of the guide plate 32.
  • the Cold gas is released through the inner, tapered opening of the Guide plate 32 guided and accelerated.
  • the cold gas then reaches the area where the inflow of the Hot gas can take place in the heating volume 13.
  • At the a tapered end of the guide plate 32 forms a vortex so that a particularly intimate mixture of hot and Cold gas takes place.
  • This baffle 32 can be inside appropriate guide vanes or other, have components influencing the gas flow.
  • the further components belonging to contact zone 1 designed the same as those shown in Fig.1 Components.
  • Figures 1 to 3 show a circuit breaker, at which both the counter contact 17 and the switching pin 3 is designed to be movable.
  • the Mating contact 17 and the switching pin 3 with the same Speed in opposite directions emotional.
  • the patent EP 0 313 813 B1 gives for example a circuit breaker with a drive, with which this described course of movement is achieved.
  • Circuit breaker design a baffle 32 as Modification built into the heating volume 13.
  • the baffle 32 and the arrangement of the breakthroughs 19 can, as already described, modified.
  • the remaining Components are of the same design as those in FIGS. 1 to 3 components shown, so here is another No need to describe contact zone 1.
  • Circuit breaker variants can be Make spare parts management particularly cost-effective.
  • the Fig.5a shows a first constructive variant, such as the Annular gap 36, which is the connection between the Heating volume 13 and the arc zone one represents circuit breaker according to the invention, trained can be.
  • the annular gap 36 between the contact cover 5 and the cap 9 is by means of this cap 9 and Contact cover 5 attached perforated ring 38th bridged.
  • the ring 38 is usually made of one Made of insulating material. Basically, however, it is at this and the following variants, for example also possible, the insulating nozzle 6 and the electrically to form insulating contact cover 5 in one piece, and the breakthroughs required in the area of the annular gap to work directly into this part.
  • the ring 38 the is shown in section in the right part of FIG.
  • 5b shows a ring 38 which has two rows of distributed over the circumference and offset against each other Bores 43 and 44 is provided. These holes 43.44 each have an axis 45, 46, the axes 45 den Bores 43 and the axes 46 assigned to the bores 44 are.
  • the axes 45 and 46 intersect in one Intersection 47, which lies on the central axis 2.
  • Each of the axes 45 and 46 has an intersection angle ⁇ the central axis 2.
  • the cutting angle ⁇ points preferably values in the range from 45 ° to 75 ° however, other values are also conceivable, especially must axes 45 and 46 do not have the same cutting angle exhibit.
  • the cutting angle ⁇ of 65 ° has the present version of the circuit breaker as special proven favorable.
  • the holes 43 and 44 are in this Execution cylindrical, but it is also possible to make these holes 43 and 44 conical, such as this is shown in Fig.5c. Bores 43 and 44 expand towards this in this version Heating volume 13 to, otherwise they are arranged the same as the corresponding holes in Fig.5b.
  • 5d shows a ring 38 which has two rows of holes 43 and 44 distributed over the circumference are provided. These bores 43, 44 each have an axis 45, 46, the axes 45 the bores 43 and the axes 46 the Bores 44 are assigned. Cut axes 45 and 46 at an intersection 47, which is on the central Axis 2 lies.
  • the axis 45 has one Intersection angle ⁇ with the central axis 2.
  • the axis 46 each has an intersection angle ⁇ with the central axis 2 on. The intersection angle ⁇ is somewhat smaller than that Cutting angle a executed. This embodiment is then useful if the heating volume 13 is not symmetrical to Annular gap 36 is arranged.
  • Example is the part of the heating volume 13 that is to the left of Annular gap 36, or to the left of ring 38, is somewhat larger failed as the right part.
  • the greater inclination of the Bores 44 facilitate the inflow of hot gas, so that the inherently unfavorable effects of the mentioned Asymmetry of the heating volume 13 can be compensated for what a improved mixing of the heating volume 13 results.
  • Figures 6a to 6c show further constructive Design options for the direct connection between the heating volume 13 and the arc zone, and show they unwind the ring 38 with others in principle possible cross-sectional variants of the predominantly radial aligned holes 43.
  • These holes 43 lead radially away from the central axis 2, they point comparatively small cross sections.
  • the axes of these bores 43 perpendicular to the central axis 2 arranged, but it is possible to under these axes an intersection angle other than a right angle to have the central axis 2 cut.
  • For the aerodynamically favorable Design of the holes 43 are the tools of Fluid physics available.
  • annular gap 36 If no ring 38 is provided in the annular gap 36, it has proved to be particularly advantageous in terms of flow technology, form the annular gap 36 so that it is radial Direction expanded. If a particularly high hot gas pressure should be generated, the annular gap 36 is formed so that it tapers in the radial direction. They are one Many constructions of the annular gap 36 are conceivable, so that for each of the possible geometries of the heating volume 13 an optimal shape of the annular gap 36 can be achieved can.
  • the cross-section Q 1 is the area of the inner opening of the insulating nozzle 6 at its narrowest point.
  • the cross-section Q 2 is the area of the inner opening of the contact cover 5 at its narrowest point, whereby depending on the design of the contact basket 8, this narrowest point may also be in the area of the contact basket 8. This condition formulated above is also advantageously taken into account when dimensioning the openings 40 and 42 and the bores 43 and 44.
  • the contact basket 8 a blow coil is connected in series.
  • the through the Blow coil causes forced rotation of the arc 35 a higher pressure of the hot gas in the arc zone. This is particularly advantageous if the Circuit breakers for particularly low-current shutdowns is designed because then the thermal effect of the Arc 35 is significantly increased.
  • the pressurized insulating gas flows through the annular gap 36 into the heating volume 13 and there saved temporarily. Part of the pressurized However, insulating gas flows through volume 30 on the one hand into the quench chamber volume 29 and on the other hand through the Volume 31 into the quench chamber volume 29.
  • the counter contact 17 interacts with a piston-cylinder arrangement, in whose compression volume 21 during the switch-off process fresh insulating gas is compressed. This compressed fresh insulating gas becomes thermal in addition to that generated pressurized insulating gas by the Breakthroughs 19 introduced into the heating volume 13.
  • the circuit breaker according to the invention is both for Switchgear in the medium voltage range as well High-voltage switchgear particularly well suited.

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Description

Die Erfindung geht aus von einem Leistungsschalter gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention is based on a circuit breaker according to the preamble of claim 1.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Aus der Patentschrift EP 0 313 813 B1 ist ein Leistungsschalter bekannt, dessen Löschkammer Abbrandkontakte aufweist, welche beide in entgegengesetzter Richtung bewegt werden, und zwar durch einen nicht dargestellten Antrieb in Verbindung mit zwei einander diametral gegenüberstehend angeordneten Zahnstangen in Verbindung mit entsprechenden Zahnrädern.From patent EP 0 313 813 B1 is a Circuit breaker known, its arcing chamber Combustion contacts, both in opposite directions Direction, and not by one shown drive in connection with two each other racks arranged diametrically opposite each other in Connection with corresponding gears.

Aus der Offenlegungsschrift DE 42 11 158 A1 ist ein Leistungsschalter bekannt, der eine Löschkammer aufweist mit zwei Abbrandkontakten, von denen einer beweglich ausgebildet ist. Die Löschkammer ist mit einem Isoliergas, vorzugsweise SF6-Gas unter Druck, gefüllt. Um die Abbrandkontakte herum ist eine Nennstrombahn konzentrisch angeordnet, welche im eingeschalteten Zustand der Löschkammer den Strom führt. Im Innern des beweglichen Nennstromkontakts ist ein Heizvolumen vorgesehen, welches von der Lichtbogenzone der Löschkammer her mit Heissgas unter erhöhtem Druck beaufschlagt werden kann. Das Heizvolumen ist mittels eines engen Heizkanals mit der Lichtbogenzone verbunden. Dieser Heizkanal ist vergleichsweise lang ausgebildet, zudem weist er eine rechtwinklige Abknickung auf. Diese Abknickung behindert die Strömung des durch den Lichtbogen erzeugten Heissgases in das Heizvolumen, da sie einen Strömungswiderstand darstellt, welcher Druckverluste bewirkt, und da sie Druckwellen reflektiert. Diese Druckwellen behindern zeitweise die Strömung in Richtung Heizvolumen. Wenn die Beblasung des Lichtbogens einsetzt, so behindert diese Abknickung auch die Strömung in die Lichtbogenzone, die Kühlwirkung der Beblasung wird demnach etwas reduziert. Das Heizvolumen wird beim Ausschalten von einem Kompressionsvolumen her auf bekannte Weise zusätzlich mit Kaltgas gespeist.From the published patent application DE 42 11 158 A1 a circuit breaker is known which has an arcing chamber with two erosion contacts, one of which is designed to be movable. The quenching chamber is filled with an insulating gas, preferably SF 6 gas under pressure. A nominal current path is arranged concentrically around the erosion contacts and carries the current when the arcing chamber is switched on. A heating volume is provided inside the movable nominal current contact, which can be supplied with hot gas from the arc zone of the quenching chamber under increased pressure. The heating volume is connected to the arc zone by means of a narrow heating duct. This heating channel is comparatively long, and it also has a right-angled bend. This kinking hinders the flow of the hot gas generated by the arc into the heating volume, since it represents a flow resistance, which causes pressure losses, and because it reflects pressure waves. These pressure waves temporarily hinder the flow towards the heating volume. If the arc starts blowing, this kinking also hinders the flow into the arc zone, and the cooling effect of the blowing is therefore somewhat reduced. The heating volume is additionally supplied with cold gas in a known manner when switching off from a compression volume.

Aus der Patentschrift EP 0 163 943 B1 ist ein konzentrisch aufgebauter Leistungsschalter gemäß Oberbegriff von Patentanspruch 1 bekannt, der eine Leistungsstrombahn aufweist, die von einem axial erstreckten Heizvolumen konzentrisch umgeben ist. Die Leistungsstrombahn weist einen beweglichen und einen feststehenden Abbrandkontakt auf. Zwischen den Abbrandkontakten und dem Heizvolumen liegt ein Zwischenvolumen. Nach der Kontakttrennung wird durch den dann entstehenden Lichtbogen zuerst das Isoliergas im Zwischenvolumen aufgeheizt. Dieses Zwischenvolumen vergrössert die Lichtbogenzone dieses Leistungsschalters. Die Lichtbogenzone dieses Leistungsschalters ist mittels eines sich radial nach aussen erstreckenden Ringspalts mit dem symmetrisch zum Ringspalt angeordneten Heizvolumen verbunden, in welches das in der Lichtbogenzone erzeugte Heissgas strömt. In diesem Heizvolumen wird das Heissgas kurzzeitig gespeichert. Das Heizvolumen ist starr mit dem feststehenden Abbrandkontakt verbunden. Bei dieser Ausführungsform des Leistungsschalters wird die Vermischung des im Heizvolumen befindlichen kalten Isoliergases mit dem beim Ausschalten einströmenden Heissgas nicht besonders effektiv sein. Zudem erfolgt der Druckanstieg im Heizvolumen zeitlich etwas verzögert, da für das Aufheizen des Isoliergases im Zwischenvolumen vorab Zeit aufgewendet werden muss.From patent EP 0 163 943 B1 is a concentric built circuit breaker known according to the preamble of claim 1, the one Power pathway that extends from an axially Heating volume is surrounded concentrically. The power track has a movable and a fixed Burn contact on. Between the erosion contacts and the Heating volume is an intermediate volume. After Contact separation is caused by the resulting arc first the insulating gas is heated in the intermediate volume. This Intermediate volume increases the arcing zone Circuit breaker. The arc zone of this Circuit breaker is by means of a radially outward extending annular gap with the symmetrical to the annular gap arranged heating volume, in which the in the Hot gas generated in the arc zone flows. In this Heating volume, the hot gas is temporarily stored. The Heating volume is rigid with the fixed erosion contact connected. In this embodiment of the circuit breaker is the mixing of the cold in the heating volume Insulating gas with the hot gas flowing in when it is switched off not be particularly effective. In addition, the Pressure increase in the heating volume somewhat delayed, because for the heating of the insulating gas in the intermediate volume in advance must be used.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION OF THE INVENTION

Die Erfindung, wie sie in den unabhängigen Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, einen Leistungsschalter zu schaffen, bei welchem die Vermischung des im Heizvolumen befindlichen kalten Isoliergases mit dem einströmenden Heissgas wesentlich verbessert ist und bei welchem der Druckanstieg im Heizvolumen keine zeitliche Verzögerung erfährt.The invention as set out in the independent claims is marked, solves the task one To create circuit breakers at which the mixing of the cold insulating gas in the heating volume with the inflowing hot gas is significantly improved and at which the pressure increase in the heating volume is no temporal Experiencing delay.

Da bei dem erfindungsgemässen Leistungsschalter das Heizvolumen unmittelbar benachbart der Lichtbogenzone angeordnet ist, treten sowohl beim Abströmen der Heissgase in das Heizvolumen als auch bei der Beblasung des Lichtbogens aus dem Heizvolumen heraus nur geringe Strömungsverluste auf, sodass eine besonders wirkungsvolle Kühlung des Lichtbogens gewährleistet ist. Insbesondere erfolgt der Druckaufbau im Heizvolumen vorteilhaft rasch, da sich kein zwischengeschaltetes Totvolumen verzögernd auswirken kann.Since in the circuit breaker according to the invention Heating volume immediately adjacent to the arc zone is arranged occur both when the hot gases flow away in the heating volume as well as when blowing the Arc out of the heating volume only small Flow losses, making it a particularly effective Cooling of the arc is guaranteed. Especially the pressure build-up in the heating volume is advantageously rapid since no intermediate dead volume is delayed can impact.

Der Schaltstift ist im Zentrum der Kontaktzone entlang der zentralen Achse erstreckt, angeordnet und kann mit einem vorteilhaft kleinen Durchmesser und damit mit einer besonders kleinen Masse ausgeführt werden. Dieser massearme Schaltstift kann mit einem vergleichsweise kleinen und vorteilhaft billigen Antrieb wirkungsvoll beschleunigt und am Ende der Ausschaltbewegung wieder zuverlässig abgebremst werden. The switch pin is in the center of the contact zone along the central axis extends, arranged and can with a advantageously small diameter and thus with a particularly small mass can be executed. This low mass Switch pin can be used with a comparatively small and advantageous cheap drive effectively accelerated and reliably braked again at the end of the switch-off movement become.

Die Lichtbogenzone ist im Bereich innerhalb des Isolierrohrs angeordnet. Die Nennstrombahn, insbesondere deren Kontaktfinger und die Kontaktflächen auf denen sie gleiten, sind dadurch sehr gut gegen die direkten Auswirkungen des Lichtbogens geschützt, wodurch deren Standfestigkeit und damit ihre Lebensdauer vorteilhaft gesteigert wird. Die Wartungsintervalle des Leistungsschalters werden dadurch verlängert, sodass dessen Verfügbarkeit wesentlich gesteigert wird.The arc zone is in the area inside the insulating tube arranged. The nominal current path, in particular their Contact fingers and the contact surfaces on which they slide, are therefore very good against the direct effects of Arc protected, making their stability and so that their lifespan is advantageously increased. The Maintenance intervals of the circuit breaker are thereby extended, so its availability is essential is increased.

Wenn dem für die Beblasung des Lichtbogens gespeicherten Heissgas frisches, von einer Kolben-Zylinder-Anordnung komprimiertes Isoliergas beigemischt wird, so erhöht sich die Wirkung der Beblasung vorteilhaft.If that is saved for blowing the arc Hot gas fresh, from a piston-cylinder arrangement compressed insulating gas is added, so increases the effect of the blowing advantageous.

Mit der Hilfe des im Heizvolumen angeordneten Leitblechs wird eine besonders günstige Wirbelbildung und damit eine besonders innige Vermischung des Heissgases mit dem komprimierten Isoliergas erreicht. Die bezogen auf die Geometrie des Ringspalts symmetrische Anordnung des Heizvolumens hat zur Folge, dass das gesamte Heizvolumen gleichmässig gefüllt und durchmischt wird, sodass das gesamte Volumen für das Speichern des für die Beblasung des Lichtbogens bereitzustellenden Gasgemisches genutzt werden kann.With the help of the baffle arranged in the heating volume becomes a particularly favorable vortex formation and thus one particularly intimate mixing of the hot gas with the compressed insulating gas reached. The related to the Geometry of the annular gap symmetrical arrangement of the Heating volume means that the entire heating volume evenly filled and mixed, so that total volume for storing the for blowing the Arc gas mixture to be provided can.

Das gezielte teilweise Verschliessen des Ringspalts beim Eintritt des Heissgases in das Heizvolumen mittels Durchbrüche aufweisenden Ringen aus Isoliermaterial bringt den Vorteil mit sich, dass einerseits störende, vom Lichtbogen herrührende Einflüsse vom Heizvolumen ferngehalten werden, und dass andererseits das durchströmende Heissgas wirkungsvoll verwirbelt wird, sodass im Heizvolumen eine besonders intensive Durchmischung des Heissgases mit dem komprimierten Isoliergas erfolgen kann. The targeted partial closing of the ring gap when Hot gas enters the heating volume by means of Breakthrough rings made of insulating material brings the advantage that on the one hand disturbing, from Arc-related influences from the heating volume be kept away, and on the other hand that hot gas flowing through is effectively swirled so that in the heating volume a particularly intensive mixing of the Hot gas can be done with the compressed insulating gas.

Die weiteren Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstände der abhängigen Ansprüche.The further refinements of the invention are objects of the dependent claims.

Die Erfindung, ihre Weiterbildung und die damit erzielbaren Vorteile werden nachstehend anhand der Zeichnung, welche lediglich einen möglichen Ausführungsweg darstellt, näher erläutert.The invention, its further development and the achievable with it Advantages are shown below using the drawing, which represents only one possible way of execution, closer explained.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING

Es zeigen:

  • Fig.1 einen stark vereinfachten Schnitt durch die Kontaktzone einer ersten Ausführungsform der Löschkammer eines erfindungsgemässen Leistungsschalters im eingeschalteten Zustand,
  • Fig.2 einen stark vereinfachten Schnitt durch die Kontaktzone einer zweiten Ausführungsform der Löschkammer eines erfindungsgemässen Leistungsschalters während des Ausschaltens,
  • Fig.3 einen stark vereinfachten Schnitt durch die Kontaktzone einer dritten Ausführungsform der Löschkammer eines erfindungsgemässen Leistungsschalters im ausgeschalteten Zustand,
  • Fig.4 einen stark vereinfachten Schnitt durch die Kontaktzone einer vierten Ausführungsform der Löschkammer eines erfindungsgemässen Leistungsschalters, wobei in der oberen Hälfte der eingeschaltete Zustand und in der unteren Hälfte der ausgeschaltete Zustand dargestellt ist,
  • Fig. 5a bis 5d mehrere Beispiele, wie die Verbindung zwischen einem Heizvolumen und der Lichtbogenzone eines erfindungsgemässen Leistungsschalters konstruktiv gestaltet werden kann,
  • Fig.6a bis 6c weitere Beispiele für die konstruktive Gestaltung der Verbindung zwischen dem Heizvolumen und der Lichtbogenzone, und
  • Fig.7 eine zusätzliche Gestaltungsmöglichkeit für die Verbindung zwischen dem Heizvolumen und der Lichtbogenzone.
  • Show it:
  • 1 shows a greatly simplified section through the contact zone of a first embodiment of the arcing chamber of a circuit breaker according to the invention in the switched-on state,
  • 2 shows a greatly simplified section through the contact zone of a second embodiment of the arcing chamber of a circuit breaker according to the invention during the opening,
  • 3 shows a greatly simplified section through the contact zone of a third embodiment of the arcing chamber of a circuit breaker according to the invention in the switched-off state,
  • 4 shows a greatly simplified section through the contact zone of a fourth embodiment of the arcing chamber of a circuit breaker according to the invention, the switched-on state being shown in the upper half and the switched-off state in the lower half,
  • 5a to 5d show several examples of how the connection between a heating volume and the arcing zone of a circuit breaker according to the invention can be designed,
  • 6a to 6c further examples of the structural design of the connection between the heating volume and the arcing zone, and
  • 7 shows an additional design option for the connection between the heating volume and the arcing zone.
  • Bei allen Figuren sind gleich wirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der besseren Verständlichkeit halber sind in den Figuren zum Teil die Sichtkanten weggelassen. Alle für das unmittelbare Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Elemente sind nicht dargestellt.In all figures, elements with the same effect are the same Provide reference numerals. For the sake of clarity the visible edges are partly omitted in the figures. None for the immediate understanding of the invention required elements are not shown.

    WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNGWAYS OF CARRYING OUT THE INVENTION

    Die Fig.1 zeigt einen stark vereinfachten Schnitt durch die Kontaktzone 1 einer ersten Ausführungsform der Löschkammer eines erfindungsgemässen Leistungsschalters im eingeschalteten Zustand. Diese Löschkammer ist zentrisch symmetrisch um eine zentrale Achse 2 angeordnet. Das diese Kontaktzone 1 in der Regel einschliessende Gehäuse ist nicht dargestellt. Dieses Gehäuse ist mit einem isolierenden Medium, beispielsweise SF6-Gas unter Druck, gefüllt. Entlang dieser zentralen Achse 2 erstreckt sich ein zentral angeordneter, zylindrisch ausgebildeter, metallischer Schaltstift 3, der mittels eines nicht dargestellten Antriebs entlang der zentralen Achse 2 beweglich ist. Der Schaltstift 3 weist eine dielektrisch günstig geformte Spitze 4 auf, die bei Bedarf mit einem elektrisch leitenden, abbrandbeständigen Material versehen werden kann. Im eingeschalteten Zustand deckt der Schaltstift 3 einen ringspaltartig ausgebildeten Abstand a ab, der zwischen einer rotationssymmetrisch ausgebildeten Isolierdüse 6 und einer aus einem Isoliermaterial gefertigten, ebenfalls rotationssymmetrisch ausgebildeten Kontaktabdeckung 5 vorgesehen ist. Der Schaltstift 3 ist elektrisch leitend und in der Regel gleitend mit einem auf der linken Seite angeordneten ersten, nicht dargestellten Stromanschluss der Löschkammer verbunden.1 shows a greatly simplified section through the contact zone 1 of a first embodiment of the arcing chamber of a circuit breaker according to the invention in the switched-on state. This quenching chamber is arranged symmetrically about a central axis 2. The housing which generally encloses this contact zone 1 is not shown. This housing is filled with an insulating medium, for example SF 6 gas under pressure. A centrally arranged, cylindrical, metallic switching pin 3 extends along this central axis 2 and can be moved along the central axis 2 by means of a drive (not shown). The switching pin 3 has a dielectrically favorably shaped tip 4, which can be provided with an electrically conductive, erosion-resistant material if required. In the switched-on state, the switching pin 3 covers an annular gap-like distance a, which is provided between an rotationally symmetrical insulating nozzle 6 and a contact cover 5 made of an insulating material and likewise rotationally symmetrical. The switching pin 3 is electrically conductive and generally slidably connected to a first, not shown, power connection of the arcing chamber arranged on the left side.

    Die Isolierdüse 6 und die Kontaktabdeckung 5 sind mechanisch starr miteinander verbunden und sind gemeinsam entlang der zentralen Achse 2 beweglich. Die Isolierdüse 6 und die Kontaktabdeckung 5 schliessen beim Ausschaltvorgang die Lichtbogenzone des Leistungsschalters ein. Die Kontaktabdeckung 5 ist aus einem abbrandbeständigen Isoliermaterial gefertigt. Die Kontaktabdeckung 5 umgibt einen federnd ausgebildeten, auf der Oberfläche des Schaltstifts 3 aufliegenden, elektrisch leitenden Kontaktkorb 8. Die Kontaktabdeckung 5 ist mechanisch starr mit dem Kontaktkorb 8 verbunden. Die Isolierdüse 6 ist auf der der Kontaktabdeckung 5 zugewandten Seite ähnlich ausgebildet wie die Kontaktabdeckung 5, sie weist eine Kappe 9 auf, welche aus abbrandfestem Isoliermaterial besteht.The insulating nozzle 6 and the contact cover 5 are mechanical rigidly connected and are common along the central axis 2 movable. The insulating nozzle 6 and the Contact cover 5 close the when switching off Arc zone of the circuit breaker. The Contact cover 5 is made of an erosion-resistant Made of insulating material. The contact cover 5 surrounds a springy, on the surface of the Switch pin 3 overlying, electrically conductive Contact basket 8. The contact cover 5 is mechanically rigid connected to the contact basket 8. The insulating nozzle 6 is on similar to the side facing the contact cover 5 formed like the contact cover 5, it has a cap 9, which consists of erosion-resistant insulating material.

    Die Isolierdüse 6 weist ein Halteteil 10 aus einem Isoliermaterial auf, welches einerseits die Kappe 9 trägt und andererseits mit einem Halteflansch 11 aus Metall fest verbunden ist. Am Halteflansch 11 sind, axial nach links erstreckt und nicht dargestellt, die Betätigungselemente befestigt, welche die mit dem Halteflansch 11 verbundene Baugruppe bewegen. Zwischen dem Halteteil 10 und dem Halteflansch 11 ist ein zylindrisch ausgebildetes Isolierrohr 12 eingespannt, welches konzentrisch zur zentralen Achse 2 angeordnet ist und welches die Isolierdüse 6 und die Kontaktabdeckung 5 mechanisch starr verbindet und ein diese ringförmig umfassendes Heizvolumen 13 in radialer Richtung begrenzt. Der Halteflansch 11 weist aussen einen Bund 14 auf, der in einem feststehenden metallischen Kontaktzylinder 15 gleitet. Die dem Kontaktzylinder 15 zugewandte Aussenseite des Bunds 14 ist mit nicht dargestellten Führungsringen aus Kunststoff, versehen.The insulating nozzle 6 has a holding part 10 made of a Insulating material, which on the one hand carries the cap 9 and on the other hand with a holding flange 11 made of metal connected is. Are on the retaining flange 11, axially to the left extends and not shown, the actuators attached, which is connected to the retaining flange 11 Move assembly. Between the holding part 10 and the Retaining flange 11 is a cylindrical one Insulated tube 12, which is concentric with central axis 2 is arranged and which is the insulating nozzle 6 and the contact cover 5 mechanically rigidly connects and a heating volume 13 encompassing this in a radial manner Direction limited. The holding flange 11 has an outside Collar 14 on the in a fixed metallic Contact cylinder 15 slides. The contact cylinder 15 facing outside of the collar 14 is not shown guide rings made of plastic, provided.

    Der feststehende Kontaktzylinder 15 ist auf der linken Seite mit dem ersten, nicht dargestellten Stromanschluss der Löschkammer starr verbunden. Der Kontaktzylinder 15 ist in dem radial ausserhalb des Isolierrohrs 12 gelegenen Bereich mit federnden Kontaktfingern 16 versehen, deren eine Seite starr mit dem Kontaktzylinder 15 verbunden ist, beispielsweise mittels einer Lötung oder mittels Verstemmens oder Verpressens oder mittels einer Verschraubung. Hier sind auch andere Kontaktfingerausführungen vorstellbar, die jedoch alle einen grösseren Gesamtdurchmesser der Kontaktzone 1 bedingen würden als die gezeigte Ausführung. Die federnden Enden der Kontaktfinger 16 liegen auf der Aussenseite eines zylindrisch ausgebildeten, entlang der zentralen Achse 2 beweglichen Gegenkontakts 17 auf, wodurch, wenn die Löschkammer eingeschaltet ist, der einwandfreie Stromübergang zwischen dem Gegenkontakt 17 und dem Kontaktzylinder 15 sichergestellt wird. Der Gegenkontakt 17 ist mittels nicht dargestellter Gleitkontakte mit einem, ebenfalls nicht dargestellten, zweiten Stromanschluss der Löschkammer auf der rechten Seite verbunden. Diese zuletzt beschriebene Strombahn wird als Nennstrombahn bezeichnet.The fixed contact cylinder 15 is on the left side with the first power connection, not shown, the Extinguishing chamber rigidly connected. The contact cylinder 15 is in the area located radially outside the insulating tube 12 provided with resilient contact fingers 16, one side is rigidly connected to the contact cylinder 15, for example by means of soldering or by caulking or pressing or by means of a screw connection. Here are other contact finger designs are also conceivable, the however, all have a larger overall diameter Contact zone 1 would be required as the version shown. The resilient ends of the contact fingers 16 lie on the Outside of a cylindrical shape, along the central axis 2 movable counter contact 17, whereby, when the arcing chamber is switched on, the perfect one Current transfer between the counter contact 17 and the Contact cylinder 15 is ensured. The counter contact 17 is by means of sliding contacts, not shown, with a second power connection, also not shown Extinguishing chamber connected on the right side. This last The current path described is referred to as the nominal current path.

    Der Gegenkontakt 17 ist auf der dem Kontaktzylinder 15 zugewandten Seite dielektrisch günstig ausgebildet. Der Gegenkontakt 17 ist auf dieser Seite mit einem elektrisch leitenden Zylinderboden 18 versehen. An diesen Zylinderboden 18 ist der Kontaktkorb 8 angeformt oder elektrisch leitend befestigt, der sich in der Richtung auf die Isolierdüse 6 zu erstreckt. Die Kontaktabdeckung 5 aus Isoliermaterial ist an dem Zylinderboden 18 befestigt, das Isolierrohr 12 wird auf dieser Seite des Heizvolumens 13 ebenfalls durch den Zylinderboden 18 gehalten. In den Zylinderboden 18 sind Durchbrüche 19 eingearbeitet, die mittels einer Ventilklappe 20 eines schematisch dargestellten Rückschlagventils so verschliessbar sind, dass das während des Ausschaltvorgangs der Löschkammer im Heizvolumen 13 gespeicherte druckbeaufschlagte Heissgas nicht durch diese Durchbrüche 19 entweichen kann.The counter contact 17 is on the contact cylinder 15 facing side designed dielectric favorable. Of the Mating contact 17 is on this side with an electrical conductive cylinder bottom 18 provided. At this cylinder bottom 18, the contact basket 8 is integrally formed or electrically conductive attached, which in the direction of the insulating nozzle 6 extends. The contact cover 5 made of insulating material is on attached to the cylinder bottom 18, the insulating tube 12 is on this side of the heating volume 13 also by the Cylinder base 18 held. In the cylinder bottom 18 are Breakthroughs 19 incorporated by means of a valve flap 20 of a schematically illustrated check valve can be locked that during the switch-off process the extinguishing chamber stored in the heating volume 13 pressurized hot gas not through these openings 19 can escape.

    In den Gegenkontakt 17 ist ein ringförmig ausgebildetes Kompressionsvolumen 21 eingelassen. Das Kompressionsvolumen 21 wird einerseits durch den Zylinderboden 18 und andererseits durch einen feststehenden Kompressionskolben 22 begrenzt. Der Kompressionskolben 22 führt den Gegenkontakt 17, der auf ihm gleitet, und diese zylindrisch ausgebildete Gleitfläche begrenzt das Kompressionsvolumen 21 in radialer Richtung nach aussen. An den Zylinderboden 18 ist ein sich auf den Kompressionskolben 22 zu erstreckendes Rohr 23 angeformt, welches das Kompressionsvolumen 21 nach innen zu begrenzt.In the counter contact 17 is a ring-shaped Compression volume 21 admitted. The compression volume 21 is on the one hand through the cylinder bottom 18 and on the other hand by a fixed compression piston 22 limited. The compression piston 22 leads the counter contact 17, which slides on it, and this cylindrical The sliding surface limits the compression volume 21 radially Outward direction. On the cylinder bottom 18 is a tube 23 to be extended on the compression piston 22 molded, which the compression volume 21 to the inside limited.

    Das Rohr 23 gleitet im Innern des den Kompressionskolben 22 tragenden Kolbenschaftes 24. Eine in den Kolbenschaft 24 eingelegte Gleitdichtung 25 dichtet das Kompressionsvolumen 21 an dieser Stelle ab. Eine in die äussere Zylinderfläche des Kompressionskolbens 22 eingelegte Gleitdichtung 26 dichtet das Kompressionsvolumen 21 an dieser Stelle ab. Die Gleitdichtungen 25 und 26 sind hier so ausgelegt, dass der Gegenkontakt 17 den Kompressionskolben 22 bzw. den Kolbenschaft 24 nicht metallisch berührt, sodass über den Kompressionskolben 22 keine Streuströme fliessen können. Es ist aber durchaus möglich, den Kompressionskolben 22 mit dem nicht dargestellten, zweiten Stromanschluss der Löschkammer auf der rechten Seite elektrisch leitend zu verbinden, und die Gleitkontakte, welche den Stromübergang vom Gegenkontakt 17 zum Stromanschluss der Löschkammer ermöglichen sollen, in die äussere Zylinderfläche des Kompressionskolbens 22 einzubauen. In den Kompressionskolben 22 sind Durchbrüche 27 eingearbeitet, die mittels eines schematisch dargestellten Rückschlagventils, welches eine Ventilklappe 28 aufweist, so verschliessbar sind, dass das während des Ausschaltvorgangs der Löschkammer im Kompressionsvolumen 21 erzeugte druckbeaufschlagte Gas nicht durch diese Durchbrüche 27 entweichen kann. Ist das Rückschlagventil offen, so ist das Kompressionsvolumen 21 mit dem Löschkammervolumen 29, welches die dargestellte Kontaktzone 1 umgibt, und welches in der Regel selbst von dem nicht dargestellten Löschkammergehäuse umschlossen ist, verbunden. Das innere Volumen 30 des Rohrs 23 ist ebenso wie ein von dem Halteteil 10 und dem Halteflansch 11 umschlossenes Volumen 31 mit dem Löschkammervolumen 29 verbunden.The tube 23 slides inside the compression piston 22 load-bearing piston skirt 24. One in the piston skirt 24 inserted sliding seal 25 seals the compression volume 21 at this point. One in the outer cylinder surface of the compression piston 22 inserted sliding seal 26 seals the compression volume 21 at this point. The Sliding seals 25 and 26 are designed here so that the Mating contact 17 the compression piston 22 or the Piston shaft 24 does not touch metallic, so that over the Compression piston 22 can not flow stray currents. It but is quite possible, the compression piston 22 with the not shown, second power connection of the arcing chamber to connect on the right side, and the sliding contacts, which transfer the current from the counter contact 17 to enable the power supply to the arcing chamber, in the outer cylinder surface of the compression piston 22 to install. Openings 27 are in the compression piston 22 incorporated by means of a schematically represented Check valve, which has a valve flap 28, so can be locked that during the switch-off process the quenching chamber generated in the compression volume 21 pressurized gas not through these breakthroughs 27 can escape. If the check valve is open, it is Compression volume 21 with the quench chamber volume 29, which surrounds the illustrated contact zone 1, and which usually even from the one not shown Extinguishing chamber housing is connected. The inner Volume 30 of tube 23 is as well as one of the holding part 10 and the holding flange 11 enclosed volume 31 with the Quench chamber volume 29 connected.

    Die Fig.2 zeigt eine gegenüber der Fig.1 etwas modifizierte Ausführungsform der Kontaktzone 1, und zwar ist im Bereich des mit der Ventilklappe 20 versehenen Rückschlagventils im Innern des Heizvolumens 13 ein ringförmig ausgebildetes Leitblech 32 angebracht, welches die Kontaktabdeckung 5 konzentrisch umgibt und welches für eine bessere Verwirbelung des gegebenenfalls durch die Durchbrüche 19 einströmenden Kaltgases mit dem im Heizvolumen 13 gespeicherten Heissgas sorgt. Wenn das Rückschlagventil offen ist, so deckt die Ventilklappe 20 die innere Öffnung des Leitblechs 32 ab, sodass das nachströmende, auf die Ventilklappe 20 auftreffende Kaltgas umgelenkt wird und zwischen Leitblech 32 und Isolierrohr 12 weiterströmt. Diese Umlenkung erzeugt eine Verwirbelung, welche zur Folge hat, dass sich das Kaltgas und das Heissgas im Heizvolumen 13 besonders innig vermischen. Dieses Leitblech 32 kann aussen mit entsprechenden Leitschaufeln versehen sein oder sonstige, die Gasströmung beeinflussende Bauelemente aufweisen. Die weiteren zur Kontaktzone 1 gehörenden Komponenten sind gleich ausgebildet, wie die in Fig.1 dargestellten Komponenten. FIG. 2 shows a somewhat modified version compared to FIG. 1 Embodiment of the contact zone 1, namely in the area of the check valve provided with the valve flap 20 in Inside the heating volume 13 a ring-shaped Baffle 32 attached, which the contact cover 5th concentric and which for a better one Whirling through the openings 19 inflowing cold gas with the in the heating volume 13th stored hot gas. If the check valve is open, the valve flap 20 covers the inner opening of the baffle 32, so that the inflowing on the Valve flap 20 is deflected cold gas and flows between baffle 32 and insulating tube 12. This Redirection creates a swirl, which has the consequence that the cold gas and the hot gas in the heating volume 13 mix particularly intimately. This baffle 32 can be on the outside be provided with appropriate guide vanes or other components influencing the gas flow exhibit. The others belonging to contact zone 1 Components are designed the same as those in Fig.1 components shown.

    Die in Fig.2 dargestellte Position zeigt die Löschkammer während des Ausschaltens. Zuerst wurde dabei die aussenliegende Nennstrombahn unterbrochen und der Ausschaltstrom kommutierte danach auf die innenliegende Leistungsstrombahn. Beim Ausschalten bewegt sich der zur Leistungsstrombahn gehörende Schaltstift 3 nach links, wie ein Pfeil 33 andeutet, und der der Nennstrombahn zugeordnete Gegenkontakt 17 nach rechts, wie ein Pfeil 34 andeutet. In der gezeigten Position der Kontaktzone 1 ist der Schaltstift 3 bereits aus dem Kontaktkorb 8 herausgefahren, d.h. die Leistungsstrombahn ist bereits unterbrochen und ein durch den Schaltstift 3 eingeleiteter Lichtbogen 35 brennt zwischen der Spitze 4 des Schaltstifts 3 und dem Kontaktkorb 8 im als Lichtbogenzone ausgebildeten Innenraum der Isolierdüse 6 und der Kontaktabdeckung 5. Durch diese Bewegung der Kontakte wird ein Ringspalt 36 zwischen der Kontaktabdeckung 5 und der Isolierdüse 6 freigegeben. Durch diesen Ringspalt 36 kann nun druckbeaufschlagtes Heissgas aus der Lichtbogenzone in das Heizvolumen 13 einströmen.The position shown in Fig.2 shows the arcing chamber while switching off. First it was the external nominal current path interrupted and the The breaking current then commutated to the inside Power track. When switched off, the moves to Power track belonging switching pin 3 to the left, like an arrow 33 indicates, and that assigned to the nominal current path Counter contact 17 to the right, as indicated by an arrow 34. In The position of the contact zone 1 shown is the switching pin 3 has already moved out of the contact basket 8, i.e. the Power current path is already interrupted and a through the switching pin 3 initiated arc 35 burns between the tip 4 of the switching pin 3 and the contact basket 8 in the interior of the arc zone Insulating nozzle 6 and the contact cover 5. Through this Movement of the contacts becomes an annular gap 36 between the Contact cover 5 and the insulating nozzle 6 released. By this annular gap 36 can now be pressurized hot gas flow into the heating volume 13 from the arc zone.

    Die Fig.3 zeigt die Löschkammer in Ausschaltstellung bei bereits erloschenem Lichtbogen. Das Rückschlagventil ist hier in geöffneter Stellung dargestellt. Diese Löschkammer weist gegenüber der in Fig.2 gezeigten eine weitere, etwas modifizierte Ausführungsform des Leitblechs 32 auf. Das Leitblech 32, welches im Innern des Heizvolumens 13 im Bereich des Rückschlagventils so angebracht ist, dass es die Kontaktabdeckung 5 umgibt, ist hier kegelstumpfförmig ausgebildet, und zwar verjüngt sich der Kegelstumpf in Richtung auf die Isolierdüse 6 zu. Die Durchbrüche 19 sind bei dieser Ausführung, im Gegensatz zu der Ausführung gemäss Fig.2, radial nach aussen versetzt. Die Ventilklappe 20 deckt die Öffnung zwischen dem Leitblech 32 und dem Isolierrohr 12 ab und stützt sich dabei gegen den dem Zylinderboden 18 zugewandten Rand des Leitblechs 32 ab. Das Kaltgas wird durch die innere, sich verjüngende Öffnung des Leitblechs 32 geführt und dabei beschleunigt. Das Kaltgas gelangt danach in den Bereich, wo die Einströmung des Heissgases in das Heizvolumen 13 erfolgen kann. Am verjüngten Ende des Leitblechs 32 bildet sich ein Wirbel aus, sodass eine besonders innige Vermischung von Heiss- und Kaltgas stattfindet. Dieses Leitblech 32 kann innen mit entsprechenden Leitschaufeln versehen sein oder sonstige, die Gasströmung beeinflussende Bauelemente aufweisen. Die weiteren zur Kontaktzone 1 gehörenden Komponenten sind gleich ausgebildet, wie die in Fig.1 dargestellten Komponenten.3 shows the extinguishing chamber in the off position already extinguished arc. The check valve is shown here in the open position. This arcing chamber has another, somewhat, compared to that shown in Fig.2 modified embodiment of the guide plate 32. The Baffle 32, which inside the heating volume 13 in Area of the check valve is attached so that it is the Contact cover 5 surrounds is frustoconical here trained, namely the truncated cone tapers in Direction to the insulating nozzle 6. The breakthroughs 19 are in this version, in contrast to the version according to Fig. 2, offset radially outwards. The valve flap 20 covers the opening between the baffle 32 and the Isolation tube 12 and is supported against the Cylinder bottom 18 facing edge of the guide plate 32. The Cold gas is released through the inner, tapered opening of the Guide plate 32 guided and accelerated. The cold gas then reaches the area where the inflow of the Hot gas can take place in the heating volume 13. At the a tapered end of the guide plate 32 forms a vortex so that a particularly intimate mixture of hot and Cold gas takes place. This baffle 32 can be inside appropriate guide vanes or other, have components influencing the gas flow. The further components belonging to contact zone 1 designed the same as those shown in Fig.1 Components.

    Die Figuren 1 bis 3 zeigen einen Leistungsschalter, bei welchem sowohl der Gegenkontakt 17 als auch der Schaltstift 3 beweglich ausgebildet ist. In der Regel werden der Gegenkontakt 17 und der Schaltstift 3 mit der gleichen Geschwindigkeit in einander entgegengesetzte Richtungen bewegt. Die Patentschrift EP 0 313 813 B1 gibt beispielsweise einen Leistungsschalter mit einem Antrieb an, mit dem dieser beschriebene Bewegungsverlauf erreicht wird. Es ist jedoch auch möglich, mit vergleichsweise geringem Aufwand einen Leistungsschalter zu schaffen, bei dem der Gegenkontakt 17 und der Schaltstift 3 mit unterschiedlichen, den jeweiligen Betriebsanforderungen angepassten Geschwindigkeiten arbeiten. Ferner ist es möglich, den Leistungsschalter mit nur einem bewegten Kontakt auszustatten.Figures 1 to 3 show a circuit breaker, at which both the counter contact 17 and the switching pin 3 is designed to be movable. As a rule, the Mating contact 17 and the switching pin 3 with the same Speed in opposite directions emotional. The patent EP 0 313 813 B1 gives for example a circuit breaker with a drive, with which this described course of movement is achieved. However, it is also possible with comparatively little Effort to create a circuit breaker where the Mating contact 17 and the switching pin 3 with different, adapted to the respective operating requirements Speeds work. It is also possible to Circuit breaker with only one moving contact equip.

    In der Fig.4 ist ein derart vereinfachter und besonders preiswerter Leistungsschalter dargestellt. Der prinzipielle Aufbau gleicht dem in Fig.1 gezeigten Leistungsschalter, lediglich der Schaltstift 3 ist kürzer ausgebildet und starr und elektrisch leitend mit dem Kontaktzylinder 15 verbunden. Der Schaltstift 3 ist zentral im Innern des Kontaktzylinders 15 so angeordnet, dass sichergestellt ist, dass etwaige Vorzündlichtbögen stets von seiner Spitze 4 ausgehen. Diese Spitze 4 ragt deshalb in der Regel nur wenig über die Vorderkante 37 des Kontaktzylinders 15 vor. In der oberen Hälfte der Fig.4 ist die Kontaktzone 1 im eingeschalteten Zustand dargestellt. In der unteren Hälfte der Fig.4 ist die Kontaktzone 1 im ausgeschalteten Zustand dargestellt. Der bewegliche Gegenkontakt 17 ist nach rechts in seine Ausschaltstellung gefahren. Zusätzlich ist in der in der unteren Hälfte der Fig.4 gezeigten Leistungsschalterausführung ein Leitblech 32 als Modifikation in das Heizvolumen 13 eingebaut. Das Leitblech 32 und auch die Anordnung der Durchbrüche 19 kann, wie bereits beschrieben, modifiziert werden. Die übrigen Bauelemente sind gleich ausgebildet wie die in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Bauelemente, sodass sich hier eine weitere Beschreibung der Kontaktzone 1 erübrigt. Durch diese grosse Anzahl Gleichteile für zwei unterschiedliche Leistungsschaltervarianten lässt sich die Eratzteilbewirtschaftung besonders kostengünstig gestalten.4 is such a simplified and special inexpensive circuit breaker shown. The principal Structure is the same as the circuit breaker shown in Fig.1, only the switching pin 3 is shorter and rigid and electrically conductively connected to the contact cylinder 15. The switching pin 3 is central in the interior of the contact cylinder 15 arranged so that it is ensured that any Pre-ignition arcs always start from its tip 4. This Tip 4 therefore usually protrudes little above the Front edge 37 of the contact cylinder 15 in front. In the top Half of Figure 4 is the contact zone 1 in the on State shown. In the lower half of Fig.4 is the Contact zone 1 shown in the switched-off state. Of the movable mating contact 17 is to its right Switched off position. In addition, in the in the lower half of Fig.4 shown Circuit breaker design a baffle 32 as Modification built into the heating volume 13. The baffle 32 and the arrangement of the breakthroughs 19 can, as already described, modified. The remaining Components are of the same design as those in FIGS. 1 to 3 components shown, so here is another No need to describe contact zone 1. Through this big one Number of identical parts for two different ones Circuit breaker variants can be Make spare parts management particularly cost-effective.

    Die Fig.5a zeigt eine erste konstruktive Variante, wie der Ringspalt 36, welcher die Verbindung zwischen dem Heizvolumen 13 und der Lichtbogenzone eines erfindungsgemässen Leistungsschalters darstellt, ausgebildet sein kann. Der Ringspalt 36 zwischen der Kontaktabdeckung 5 und der Kappe 9 ist mittels eines an dieser Kappe 9 und der Kontaktabdeckung 5 befestigten durchbrochenen Rings 38 überbrückt. Der Ring 38 ist in der Regel aus einem Isoliermaterial gefertigt. Grundsätzlich ist es jedoch bei dieser und den folgenden Ausführungsvarianten beispielsweise auch möglich, die Isolierdüse 6 und die elektrisch isolierende Kontaktabdeckung 5 einteilig auszubilden, und die im Bereich des Ringspalts benötigten Durchbrüche unmittelbar in dieses Teil einzuarbeiten. Der Ring 38, der im rechten Teil der Fig.5a geschnitten dargestellt ist, weist einen inneren Kranz von Stegen 39 auf, zwischen denen radial ausgerichtete Durchbrüche 40 angeordnet sind. Ein äusserer, von dem inneren Kranz beabstandeter, Kranz von Stegen 41, zwischen denen radial ausgerichtete Durchbrüche 42 angeordnet sind, umschliesst, in der Regel koaxial, den inneren Kranz so, dass die Stege 41 die Durchbrüche 40 abdecken. Diese Anordnung der Stege 39 und 41 bringt den Vorteil mit sich, dass die von der Lichtbogenzone ausgehende Strahlung, und auch die durch den Lichtbogen verursachten Druckwellen, nicht direkt in das Heizvolumen 13 einwirken können.The Fig.5a shows a first constructive variant, such as the Annular gap 36, which is the connection between the Heating volume 13 and the arc zone one represents circuit breaker according to the invention, trained can be. The annular gap 36 between the contact cover 5 and the cap 9 is by means of this cap 9 and Contact cover 5 attached perforated ring 38th bridged. The ring 38 is usually made of one Made of insulating material. Basically, however, it is at this and the following variants, for example also possible, the insulating nozzle 6 and the electrically to form insulating contact cover 5 in one piece, and the breakthroughs required in the area of the annular gap to work directly into this part. The ring 38, the is shown in section in the right part of FIG. has an inner ring of webs 39, between which radially aligned openings 40 are arranged. A outer, spaced from the inner wreath of Ridges 41, between which radially aligned openings 42 are arranged, usually coaxially, the inner rim so that the webs 41 the openings 40 cover. This arrangement of the webs 39 and 41 brings the Advantage with it that the outgoing from the arcing zone Radiation, and also those caused by the arc Pressure waves, do not act directly on the heating volume 13 can.

    Die Fig.5b zeigt einen Ring 38, welcher mit zwei Reihen von über den Umfang verteilten und gegeneinander versetzten Bohrungen 43 und 44 versehen ist. Diese Bohrungen 43,44 weisen jeweils eine Achse 45,46 auf, wobei die Achsen 45 den Bohrungen 43 und die Achsen 46 den Bohrungen 44 zugeordnet sind. Die Achsen 45 und 46 schneiden sich in einem Schnittpunkt 47, welcher auf der zentralen Achse 2 liegt. Jede der Achsen 45 und 46 weist einen Schnittwinkel α mit der zentralen Achse 2 auf. Der Schnittwinkel α weist vorzugsweise Werte im Bereich von 45° bis 75° auf, es sind jedoch auch andere Werte vorstellbar, insbesondere müssen die Achsen 45 und 46 nicht den gleichen Schnittwinkel aufweisen. Der Schnittwinkel α von 65° hat sich bei der vorliegenden Ausführung des Leistungsschalters als besonders günstig erwiesen. Die Bohrungen 43 und 44 sind bei dieser Ausführung zylindrisch ausgebildet, es ist jedoch auch möglich, diese Bohrungen 43 und 44 konisch auszubilden, wie dies in der Fig.5c dargestellt ist. Die Bohrungen 43 und 44 erweitern sich bei dieser Ausführung in Richtung auf das Heizvolumen 13 zu, im übrigen sind sie gleich angeordnet wie die entsprechenden Bohrungen in der Fig.5b.5b shows a ring 38 which has two rows of distributed over the circumference and offset against each other Bores 43 and 44 is provided. These holes 43.44 each have an axis 45, 46, the axes 45 den Bores 43 and the axes 46 assigned to the bores 44 are. The axes 45 and 46 intersect in one Intersection 47, which lies on the central axis 2. Each of the axes 45 and 46 has an intersection angle α the central axis 2. The cutting angle α points preferably values in the range from 45 ° to 75 ° however, other values are also conceivable, especially must axes 45 and 46 do not have the same cutting angle exhibit. The cutting angle α of 65 ° has the present version of the circuit breaker as special proven favorable. The holes 43 and 44 are in this Execution cylindrical, but it is also possible to make these holes 43 and 44 conical, such as this is shown in Fig.5c. Bores 43 and 44 expand towards this in this version Heating volume 13 to, otherwise they are arranged the same as the corresponding holes in Fig.5b.

    Die Fig.5d zeigt einen Ring 38, welcher mit zwei Reihen von über den Umfang verteilten Bohrungen 43 und 44 versehen ist. Diese Bohrungen 43,44 weisen jeweils eine Achse 45,46 auf, wobei die Achsen 45 den Bohrungen 43 und die Achsen 46 den Bohrungen 44 zugeordnet sind. Die Achsen 45 und 46 schneiden sich in einem Schnittpunkt 47, welcher auf der zentralen Achse 2 liegt. Die Achse 45 weist jeweils einen Schnittwinkel α mit der zentralen Achse 2 auf. Die Achse 46 weist jeweils einen Schnittwinkel β mit der zentralen Achse 2 auf. Der Schnittwinkel β ist hier etwas kleiner als der Schnittwinkel a ausgeführt. Diese Ausführungsform ist dann zweckmässig, wenn das Heizvolumen 13 nicht symmetrisch zum Ringspalt 36 angeordnet ist. In dem hier dargestellten Beispiel ist der Teil des Heizvolumens 13, der links vom Ringspalt 36, bzw. links des Rings 38 liegt etwas grösser ausgefallen als der rechte Teil. Die grössere Neigung der Bohrungen 44 erleichtert das Einströmen des Heissgases, sodass die an sich ungünstigen Auswirkungen der erwähnten Unsymmetrie des Heizvolumens 13 kompensiert werden, was eine verbesserte Durchmischung des Heizvolumens 13 zur Folge hat.5d shows a ring 38 which has two rows of holes 43 and 44 distributed over the circumference are provided. These bores 43, 44 each have an axis 45, 46, the axes 45 the bores 43 and the axes 46 the Bores 44 are assigned. Cut axes 45 and 46 at an intersection 47, which is on the central Axis 2 lies. The axis 45 has one Intersection angle α with the central axis 2. The axis 46 each has an intersection angle β with the central axis 2 on. The intersection angle β is somewhat smaller than that Cutting angle a executed. This embodiment is then useful if the heating volume 13 is not symmetrical to Annular gap 36 is arranged. In the illustrated here Example is the part of the heating volume 13 that is to the left of Annular gap 36, or to the left of ring 38, is somewhat larger failed as the right part. The greater inclination of the Bores 44 facilitate the inflow of hot gas, so that the inherently unfavorable effects of the mentioned Asymmetry of the heating volume 13 can be compensated for what a improved mixing of the heating volume 13 results.

    Die Figuren 6a bis 6c zeigen weitere konstruktive Gestaltungsmöglichkeiten für die direkte Verbindung zwischen dem Heizvolumen 13 und der Lichtbogenzone, und zwar zeigen sie Abwicklungen des Rings 38 mit weiteren prinzipiell möglichen Querschnittsvarianten der überwiegend radial ausgerichteten Bohrungen 43. Diese Bohrungen 43 führen radial von der zentralen Achse 2 weg, sie weisen vergleichsweise kleine Querschnitte auf. In der Regel werden die Achsen dieser Bohrungen 43 senkrecht zur zentralen Achse 2 angeordnet, es ist jedoch möglich, diese Achsen unter einem von einem rechten Winkel abweichenden Schnittwinkel die zentrale Achse 2 schneiden zu lassen. Dabei können verschiedene Bohrungen 43 eines Rings 38 verschiedene Schnittwinkel aufweisen. Für die strömungstechnisch günstige Ausgestaltung der Bohrungen 43 stehen die Hilfsmittel der Strömungsphysik zur Verfügung. Figures 6a to 6c show further constructive Design options for the direct connection between the heating volume 13 and the arc zone, and show they unwind the ring 38 with others in principle possible cross-sectional variants of the predominantly radial aligned holes 43. These holes 43 lead radially away from the central axis 2, they point comparatively small cross sections. Usually will the axes of these bores 43 perpendicular to the central axis 2 arranged, but it is possible to under these axes an intersection angle other than a right angle to have the central axis 2 cut. You can different bores 43 of a ring 38 different Have cutting angles. For the aerodynamically favorable Design of the holes 43 are the tools of Fluid physics available.

    Wenn im Ringspalt 36 kein Ring 38 vorgesehen ist, hat es sich als strömungstechnisch besonders vorteilhaft erwiesen, den Ringspalt 36 so auszubilden, dass er sich in radialer Richtung erweitert. Wenn ein besonders hoher Heissgasdruck erzeugt werden soll, wird der Ringspalt 36 so ausgebildet, dass er sich in radialer Richtung verjüngt. Es sind eine Vielzahl von Ausbildungen des Ringspalts 36 vorstellbar, sodass für jede der möglichen Geometrien des Heizvolumens 13 eine optimale Formgebung des Ringspalts 36 erreicht werden kann.If no ring 38 is provided in the annular gap 36, it has proved to be particularly advantageous in terms of flow technology, form the annular gap 36 so that it is radial Direction expanded. If a particularly high hot gas pressure should be generated, the annular gap 36 is formed so that it tapers in the radial direction. They are one Many constructions of the annular gap 36 are conceivable, so that for each of the possible geometries of the heating volume 13 an optimal shape of the annular gap 36 can be achieved can.

    Die Fig.7 zeigt ein Beispiel für die Formgebung der Kontaktabdeckung 5 und der Kappe 9, deren einander zugewandte Stirnseiten hier so abgeschrägt sind, dass sich der Ringspalt 36 in Richtung Heizvolumen 13 verbreitert. Der als Zylinderfläche ausgebildete Querschnitt Q3 an der engsten Stelle des Ringspalts 36 wird, abgestimmt auf die jeweiligen betrieblichen Anforderungen, die an den Leistungsschalter gestellt werden, in der Regel die folgende Bedingung erfüllen: Q3 Q1 + Q2 = 0,8 ÷ 1,6 7 shows an example of the shape of the contact cover 5 and the cap 9, the mutually facing end faces of which are chamfered here in such a way that the annular gap 36 widens in the direction of the heating volume 13. The cross section Q 3 formed as a cylindrical surface at the narrowest point of the annular gap 36 will generally meet the following condition, in accordance with the respective operational requirements placed on the circuit breaker: Q 3rd Q 1 + Q 2nd = 0.8 ÷ 1.6

    Dabei ist als Querschnitt Q1 die Fläche der inneren Öffnung der Isolierdüse 6 an ihrer engsten Stelle einzusetzen. Als Querschnitt Q2 ist die Fläche der inneren Öffnung der Kontaktabdeckung 5 an ihrer engsten Stelle einzusetzen, wobei hier eventuell, je nach Bauart des Kontaktkorbs 8, diese engste Stelle auch im Bereich des Kontaktkorbs 8 liegen kann. Diese voranstehend formulierte Bedingung wird vorteilhaft auch bei der Dimensionierung der Durchbrüche 40 und 42 und der Bohrungen 43 und 44 berücksichtigt.The cross-section Q 1 is the area of the inner opening of the insulating nozzle 6 at its narrowest point. The cross-section Q 2 is the area of the inner opening of the contact cover 5 at its narrowest point, whereby depending on the design of the contact basket 8, this narrowest point may also be in the area of the contact basket 8. This condition formulated above is also advantageously taken into account when dimensioning the openings 40 and 42 and the bores 43 and 44.

    Bei den hier beschriebenen Leistungsschaltervarianten ist eine aussenliegende Nennstrombahn, die im Bereich der Kontaktzone 1 vom Kontaktzylinder 15 über die Kontaktfinger 16 und den Gegenkontakt 17 führt, vorgesehen. Für Leistungsschalter, die für vergleichsweise kleine Nennströme oder nur für kurzzeitige Strombelastungen ausgelegt sind, kann diese Nennstrombahn entfallen, wodurch dieser Leistungsschalter sehr verbilligt wird. In diesem Fall würde die Leistungsstrombahn, die in der Kontaktzone 1 vom Schaltstift 3 über den Kontaktkorb 8 und das Rohr 23 bzw. den Gegenkontakt 17 führt, zugleich die Führung des Nennstroms übernehmen.With the circuit breaker variants described here an external nominal current path, which in the range of Contact zone 1 from the contact cylinder 15 via the contact fingers 16 and the counter contact 17 leads provided. For Circuit breakers designed for comparatively small rated currents or are only designed for short-term current loads, this nominal current path can be omitted, making this Circuit breaker is very cheap. In this case the power current path in the contact zone 1 from Switch pin 3 via the contact basket 8 and the tube 23 or leads the counter contact 17, at the same time the leadership of Take over nominal current.

    Es ist auch vorstellbar, dass beispielsweise zum Kontaktkorb 8 eine Blasspule in Reihe geschaltet wird. Die durch die Blasspule erzwungene Rotation des Lichtbogens 35 verursacht einen höheren Druck des Heissgases in der Lichtbogenzone. Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn der Leistungsschalter für besonders stromschwache Abschaltungen ausgelegt ist, weil dann die thermische Wirkung des Lichtbogens 35 deutlich verstärkt wird.It is also conceivable that, for example, the contact basket 8 a blow coil is connected in series. The through the Blow coil causes forced rotation of the arc 35 a higher pressure of the hot gas in the arc zone. This is particularly advantageous if the Circuit breakers for particularly low-current shutdowns is designed because then the thermal effect of the Arc 35 is significantly increased.

    Zur Erläuterung der Wirkungsweise werden nun die Figuren etwas näher betrachtet. Beim Ausschalten wird stets zuerst die Nennstrombahn unterbrochen, worauf der Abschaltstrom auf die Leistungsstrombahn kommutiert. Der Schaltstift 3 zieht danach im Verlauf seiner Ausschaltbewegung den Lichtbogen 35, welcher zwischen der Spitze 4 und dem Kontaktkorb 8 brennt. Die Spitze 4 des Schaltstifts 3 und die Vorderkante des Kontaktkorbs 8 sind aus besonders abbrandfestem Material, sie weisen deshalb eine vergleichsweise hohe Lebensdauer auf. Der Leistungsschalter muss deshalb nur vergleichsweise selten revidiert werden, wodurch er eine vergleichsweise grosse Verfügbarkeit aufweist.The figures are now used to explain the mode of operation a little closer. When you turn off, it always comes first the rated current path is interrupted, whereupon the cut-off current the power current path commutates. The switch pin 3 pulls then the arc as it turns off 35, which between the tip 4 and the contact basket 8th burns. The tip 4 of the switch pin 3 and the front edge of the contact basket 8 are made of particularly erosion-resistant Material, they therefore have a comparatively high Lifespan. The circuit breaker therefore only has to comparatively rarely be revised, making it a has comparatively large availability.

    Bei vergleichsweise grossen Ausschaltströmen beaufschlagt der Lichtbogen 35 das ihn umgebende Isoliergas thermisch und erhöht dadurch kurzzeitig den Druck in der Lichtbogenzone der Löschkammer. Das druckbeaufschlagte Isoliergas strömt durch den Ringspalt 36 in das Heizvolumen 13 und wird dort kurzzeitig gespeichert. Ein Teil des druckbeaufschlagten Isoliergases strömt jedoch einerseits durch das Volumen 30 in das Löschkammervolumen 29 und andererseits durch das Volumen 31 in das Löschkammervolumen 29 ab. Der Gegenkontakt 17 wirkt mit einer Kolben-Zylinder-Anordnung zusammen, in deren Kompressionsvolumen 21 bei dem Ausschaltvorgang frisches Isoliergas komprimiert wird. Dieses komprimierte frische Isoliergas wird zusätzlich zu dem thermisch erzeugten druckbeaufschlagten Isoliergas durch die Durchbrüche 19 in das Heizvolumen 13 eingeleitet.Applied at comparatively large breaking currents the arc 35 thermally and the insulating gas surrounding it This increases the pressure in the arc zone for a short time the arcing chamber. The pressurized insulating gas flows through the annular gap 36 into the heating volume 13 and there saved temporarily. Part of the pressurized However, insulating gas flows through volume 30 on the one hand into the quench chamber volume 29 and on the other hand through the Volume 31 into the quench chamber volume 29. The counter contact 17 interacts with a piston-cylinder arrangement, in whose compression volume 21 during the switch-off process fresh insulating gas is compressed. This compressed fresh insulating gas becomes thermal in addition to that generated pressurized insulating gas by the Breakthroughs 19 introduced into the heating volume 13.

    Dieses Einströmen erfolgt jedoch nur, wenn im Heizvolumen 13 ein niedrigerer Druck herrscht als in dem Kompressionsvolumen 21. Dies ist beispielsweise vor der Kontakttrennung der Fall oder bei vergleichsweise kleinen Ausschaltströmen vor dem Stromnulldurchgang des Ausschaltstroms oder dann, wenn der Lichtbogen 35 so stromschwach ist, dass er die Lichtbogenzone nicht intensiv genug aufheizen kann. Heizt jedoch ein stromstarker Lichtbogen 35 die Lichtbogenzone sehr stark auf, sodass ein vergleichsweise grosser Druck des Isoliergases im Heizvolumen 13 auftritt, so erfolgt bei diesem grossen Druck zunächst keine Einströmung des in der Kolben-Zylinder-Anordnung erzeugten Druckgases. Wird im Heizvolumen 13 ein vorgegebener Grenzwert des gespeicherten Drucks überschritten, so öffnet sich nach dem Überschreiten dieses vorgegebenen Grenzwerts ein nicht dargestelltes Überdruckventil und der überschüssige Druck wird direkt in das Löschkammervolumen 29 hinein abgebaut. Wird im Kompressionsvolumen 21 ein vorgegebener Grenzwert des Kompressionsdrucks überschritten, so öffnet sich nach dem Überschreiten dieses vorgegebenen Grenzwerts ein nicht dargestelltes Überdruckventil und der überschüssige Kompressionsdruck wird direkt in das Löschkammervolumen 29 hinein abgebaut. Auf diese Art wird mit grosser Sicherheit verhindert, dass in diesem Bereich eine unzulässige Überschreitung der mechanischen Belastbarkeit der Bauelemente vorkommen kann. Es ist aber auch möglich, wenn der Leistungsschalter beispielsweise nur für vergleichsweise kleine Ausschaltströme ausgelegt ist, auf diese Überdruckventile zu verzichten.However, this inflow only takes place when 13 in the heating volume the pressure is lower than that Compression volume 21. This is for example before Contact separation is the case or in the case of comparatively small Switch-off currents before the zero crossing of the Breaking current or when the arc 35 so Low current is that it does not intensify the arcing zone can heat up enough. However, heats a powerful one Arc 35 the arc zone very strongly, so that comparatively high pressure of the insulating gas in the Heating volume 13 occurs, so takes place at this high pressure initially no inflow in the piston-cylinder arrangement generated compressed gas. Will be in the heating volume 13 predefined limit value of the stored pressure exceeded, it opens after this is exceeded predetermined limit a not shown Pressure relief valve and the excess pressure is directly in the quenching chamber volume 29 is reduced. Will in Compression volume 21 a predetermined limit of Compression pressure exceeded, so opens after Do not exceed this specified limit shown pressure relief valve and the excess Compression pressure is applied directly to the quench chamber volume 29 degraded into it. In this way, with great certainty prevents an inadmissible in this area Mechanical load capacity exceeded Components can occur. But it is also possible if the circuit breaker, for example, only for comparative small breaking currents is designed for this Dispense with pressure relief valves.

    Solange in der Lichtbogenzone ein Überdruck herrscht, strömt heisses Gas auch durch die Volumen 30 und 31 ab in das Löschkammervolumen 29. Die beiden Gasströmungen bilden sich wegen der ähnlich gestalteten Strömungsquerschnitte ähnlich aus, sodass der in der Lichtbogenzone aufgebaute Druck etwa gleichmässig und kontrolliert nach beiden Seiten abströmt, wodurch das im Heizvolumen 13 für die Löschung des Lichtbogens 35 vorhandene Gas unter Druck so lange gespeichert werden kann, bis eine erfolgreiche, zum Löschen führende Beblasung des Lichtbogens 35 erfolgen kann.As long as there is overpressure in the arcing zone, there is current hot gas also through the volumes 30 and 31 into the Extinguishing chamber volume 29. The two gas flows form because of the similarly designed flow cross-sections so that the pressure built up in the arcing zone is about flows evenly and in a controlled manner to both sides, whereby the in the heating volume 13 for the deletion of Arc 35 existing gas under pressure for so long can be saved until successful, for deletion leading blowing of the arc 35 can take place.

    Bei dem erfindungsgemässen Leistungsschalter ist das Heizvolumen 13 mit der Isolierdüse 6 starr gekoppelt, sodass das Heizvolumen 13 immer, auf den Ringspalt 36 bezogen, gleich positioniert ist. Während des gesamten Ausschaltvorgangs, also sowohl während der Aufheizphase als auch während der Beblasung des Lichtbogens 35, ändert sich an dieser Position nichts. Die Einströmung des Heissgases in das Heizvolumen 13 und auch das Abströmen des Gasgemischs aus dem Heizvolumen 13 während der Beblasungsphase erfolgt, wegen der gleichbleibenden Geometrie immer auf die gleiche Weise, sodass Schwankungen des Ausschaltvermögens des Leistungsschalters nicht auftreten können. Die unterschiedlichen strömungsverbessernden Massnahmen im Bereich des Ringspalts 36 erlauben eine optimale Anpassung des Leistungsschalters an die am jeweiligen Einsatzort des Schalters herrschenden Ausschaltbedingungen. In the circuit breaker according to the invention that is Heating volume 13 rigidly coupled to the insulating nozzle 6, so that the heating volume 13 always referred to the annular gap 36, is positioned the same. Throughout the whole Switch-off process, i.e. both during the heating phase and also during the blowing of the arc 35, changes nothing at this position. The inflow of hot gas in the heating volume 13 and also the outflow of the gas mixture from the heating volume 13 during the blowing phase, always the same because of the constant geometry Way so that fluctuations in the breaking capacity of the Circuit breaker can not occur. The different flow-improving measures in The area of the annular gap 36 allow an optimal adaptation the circuit breaker to the respective location of the Switch prevailing switch-off conditions.

    Der erfindungsgemässe Leistungsschalter ist sowohl für Schaltanlagen im Mittelspannungsbereich als auch für Hochspannungsschaltanlagen besonders gut geeignet.The circuit breaker according to the invention is both for Switchgear in the medium voltage range as well High-voltage switchgear particularly well suited.

    BEZEICHNUNGSLISTELIST OF DESIGNATIONS

    11
    KontaktzoneContact zone
    22nd
    zentrale Achsecentral axis
    33rd
    SchaltstiftSwitching pin
    44th
    Spitzetop
    55
    KontaktabdeckungContact cover
    66
    IsolierdüseInsulating nozzle
    88th
    KontaktkorbContact basket
    99
    Kappecap
    1010th
    HalteteilHolding part
    1111
    HalteflanschRetaining flange
    1212th
    IsolierrohrInsulating tube
    1313
    HeizvolumenHeating volume
    1414
    BundFederation
    1515
    KontaktzylinderContact cylinder
    1616
    KontaktfingerContact finger
    1717th
    GegenkontaktCounter contact
    1818th
    ZylinderbodenCylinder bottom
    1919th
    DurchbrücheBreakthroughs
    2020th
    VentilklappeValve flap
    2121
    KompressionsvolumenCompression volume
    2222
    KompressionskolbenCompression piston
    2323
    Rohrpipe
    2424th
    KolbenschaftPiston skirt
    25,2625.26
    GleitdichtungSliding seal
    2727
    DurchbrücheBreakthroughs
    2828
    VentilklappeValve flap
    2929
    LöschkammervolumenArcing chamber volume
    30,3130.31
    Volumen volume
    3232
    LeitblechBaffle
    33,3433.34
    Pfeilarrow
    3535
    LichtbogenElectric arc
    3636
    RingspaltAnnular gap
    3737
    VorderkanteLeading edge
    3838
    Ringring
    3939
    Stegweb
    4040
    DurchbrücheBreakthroughs
    4141
    Stegweb
    4242
    DurchbrücheBreakthroughs
    43,4443.44
    BohrungenHoles
    45,4645.46
    Achseaxis
    4747
    SchnittpunktIntersection
    aa
    Abstanddistance
    α,βα, β
    SchnittwinkelCutting angle
    Q1,Q2,Q3 Q 1 , Q 2 , Q 3
    QuerschnitteCross sections

    Claims (17)

    1. Circuit breaker having at least one arcing chamber which is filled with an insulating medium, is designed to be rotationally symmetrical, extends along a central axis (2) and has at least one power current path, having a contact cover (5) and having an insulating nozzle (6) at a distance from it in the axial direction, having an annular gap (36), which opens into a heating area (13), between the contact cover (5) and the insulating nozzle (6), with at least two consumable contacts being provided in the power current path, characterized
      in that the annular gap (36) can be covered directly by one of the consumable contacts and merges directly, in the radial direction, into the heating area (13) which surrounds the consumable contacts.
    2. Circuit breaker according to Claim 1, characterized
      in that the annular gap (36) has side walls which are designed to assist the flow.
    3. Circuit breaker according to Claim 1, characterized
      in that the annular gap (36) is closed by means which have apertures and are provided for optimizing the flow conditions in this region.
    4. Circuit breaker according to Claim 2 or 3, characterized
      in that the remaining cross section (Q3) of the annular gap (36) or of the apertures at the narrowest point of the annular gap (36) satisfies the following condition: Q3 Q1 + Q2 = 0.8 ÷ 1.6,    where the area of the inner opening of the insulating nozzle (6) at its narrowest point can be used as the cross section (Q1), and the area of the inner opening in the contact cover (5) at its narrowest point can be used as the cross section (Q2).
    5. Circuit breaker according to one of Claims 1 to 4, characterized
      in that the annular gap (36) is at least partially closed by a ring (38) composed of an electrically insulating material, which has essentially radially aligned apertures (40, 42) or holes (43, 44).
    6. Circuit breaker according to Claim 5, characterized
      in that the ring (38) has an inner rim of first webs (39), between which radially aligned first apertures (40) are arranged, and
      in that, at a distance from the inner rim, an outer rim of second webs (41) (between which radially aligned second apertures (42) are arranged) encloses the inner rim such that the second webs (41) cover the first apertures (40).
    7. Circuit breaker according to Claim 5, characterized
      in that the ring (38) is provided with at least two rows of holes (43, 44) which are distributed over the circumference, are offset with respect to one another, are designed to be cylindrical or conical, and have axes (45, 46),
      in that the axes (45, 46) have a common intersection (47) located on the central axis (2) and
      in that the axes (45, 46) are inclined in opposite directions with respect to one another, and each intersect the central axis (2) at the same angle (a).
    8. Circuit breaker according to Claim 7, characterized
      in that the intersection angle (α) is in the range from 45° to 75°.
    9. Circuit breaker according to Claim 5, characterized
      in that the ring (38) is provided with at least two rows of holes (43, 44) which are distributed over the circumference, are designed to be cylindrical or conical and have axes (45, 46),
      in that the axes (45, 46) have a common intersection (47) located on the central axis (2) and
      in that the axes (45, 46) are inclined in opposite directions with respect to one another and intersect the central axis (2) at different angles (α, β).
    10. Circuit breaker according to one of Claims 1 to 9, characterized
      in that the heating area (13) is operatively connected to a piston/cylinder arrangement which applies pressure to the insulating medium.
    11. Circuit breaker according to Claim 10, characterized
      in that means are provided in the heating area (13), in the region of the connection to the piston/cylinder arrangement, in order to improve the mixing of the hot medium with the compressed, insulating material flowing in.
    12. Circuit breaker according to Claim 11, characterized
      in that the means for improving the mixing of the hot medium with the compressed insulating medium flowing in have at least one guide plate (32) which interacts with a valve flap (20).
    13. Circuit breaker according to Claim 12, characterized
      in that the guide plate (32) is arranged concentrically about the central axis (2), and
      in that the guide plate (32) is designed to be cylindrical or conical.
    14. Circuit breaker according to one of Claims 1 to 13, characterized
      in that the heating area (13) is designed in an annular shape and is arranged symmetrically or asymmetrically with respect to the annular gap (36) and extending in the axial direction, and
      in that the heating area (13) can move together with one of the consumable contacts.
    15. Circuit breaker according to one of Claims 1 to 14, characterized
      in that a first consumable contact, which is designed as a switching pin (3), and a second consumable contact, which is designed as a contact cage (8), can move at the same speed or at different speeds in the opposite direction.
    16. Circuit breaker according to one of Claims 1 to 14, characterized
      in that a first consumable contact, which is designed as a switching pin (3), and a second consumable contact, which is designed as a contact cage (8), can each move on their own.
    17. Circuit breaker according to one of Claims 1 to 16, characterized
      in that at least one of the consumable contacts is additionally connected in series with a blowout coil.
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