EP0836209B1 - Circuit breaker - Google Patents

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EP0836209B1
EP0836209B1 EP97810661A EP97810661A EP0836209B1 EP 0836209 B1 EP0836209 B1 EP 0836209B1 EP 97810661 A EP97810661 A EP 97810661A EP 97810661 A EP97810661 A EP 97810661A EP 0836209 B1 EP0836209 B1 EP 0836209B1
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EP
European Patent Office
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contact
breaker according
power circuit
arcing
volume
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP97810661A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP0836209A2 (en
EP0836209A3 (en
Inventor
Lukas Dr. Zehnder
Kurt Dr. Kaltenegger
Benedikt Löpfe
Lorenz Dr. Müller
Manfred Seidel
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ABB Schweiz AG
Original Assignee
ABB Schweiz AG
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Publication date
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Publication of EP0836209A3 publication Critical patent/EP0836209A3/en
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/70—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/88—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts
    • H01H33/90—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism
    • H01H33/901—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/70—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/7015—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid characterised by flow directing elements associated with contacts

Definitions

  • the nominal current contact tube 17 is on the contact cylinder 15 facing side designed dielectric favorable. In the nominal current contact tube 17 is on this side electrically conductive cylinder bottom 18 embedded. On this The cylinder base 18 is the contact basket 8 electrically conductive molded on in the direction of the Burn-up contact arrangement 6 extends.
  • the cap 7 is in 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.
  • the heating volume 13 is in the Usually symmetrical to the annular gap-shaped distance a arranged. Openings 19 are in the cylinder base 18 incorporated by means of a schematically represented Check valve 20 are closable so that during the switching off of the extinguishing chamber in the heating volume 13 stored pressurized hot gas not through these breakthroughs 19 can escape.
  • this inflow only takes place if 13 in the heating volume the pressure is lower than that Compression volume 21. This is for example before the Contact separation the case or before the zero current crossing of the Breaking current or when the arc 35 so Low current is that the arcing zone is not intense 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 specified limit 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.
  • the outflow of hot gas from the arc zone into the Volume 31 can be controlled using the switching pin 3 because the annular discharge cross section between the Switch pin 3 and the holding part 11 with increasing stroke of Switch pin 3 becomes larger. It is also possible to have the wall of the holding part 11, which limits the volume 31 radially, so to train that, depending on the hub, the desired optimal discharge cross-section results.

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  • Circuit Breakers (AREA)
  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

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 Abbrandkontakts ist ein Heizvolumen vorgesehen, welches von der Lichtbogenzone der Löschkammer her mit Heissgas unter erhöhtem Druck beaufschlagt wird. 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 Druckwellen reflektiert. Diese Druckwellen blockieren 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.A circuit breaker is known from the published patent application DE 42 11 158 A1, 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 in the interior of the movable erosion contact, which is 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 channel. 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 because it reflects pressure waves. These pressure waves temporarily block 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 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, 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 delayed somewhat because of the heating of the insulating gas in the intermediate volume in advance must be used.

Aus der Offenlegungsschrift DE 42 00 896 A1 ist ein Leistungsschalter bekannt, der eine Löschkammer aufweist mit einer aussenliegenden Nennstrombahn und zwei feststehenden, voneinander beabstandeten Abbrandkontakten. Die Löschkammer ist mit einem Isoliergas, vorzugsweise SF6-Gas unter Druck, gefüllt. Im eingeschalteten Zustand der Löschkammer werden die beiden Abbrandkontakte mittels eines beweglichen Überbrückungskontakts elektrisch leitend miteinander verbunden. Der Überbrückungskontakt umgibt die zylindrisch ausgebildeten Abbrandkontakte konzentrisch. Der Überbrückungskontakt und die beiden Abbrandkontakte bilden eine Leistungsstrombahn, welche lediglich beim Ausschalten strombeaufschlagt ist. Bei einer Ausschaltung gleitet der Überbrückungskontakt von einem ersten der Abbrandkontakte herunter und zieht einen Lichtbogen, der zunächst zwischen dem ersten Abbrandkontakt und dem ihm zugewandten Ende des Überbrückungskontakts brennt. Sobald dieses Ende den zweiten Abbrandkontakt erreicht, kommutiert der Lichtbogenfusspunkt von dem Ende des Überbrückungskontakts auf den zweiten Abbrandkontakt, der Lichtbogen brennt nun zwischen den beiden Abbrandkontakten. Das in der Lichtbogenzone aufgeheizte Gas strömt durch einen langen Heizkanal in ein im Innern des Überbrückungskontakts angeordnetes Heizvolumen, wo es vorübergehend gespeichert wird. Das Heizvolumen wird beim Ausschalten von einem Kompressionsvolumen her auf bekannte Weise zusätzlich mit Kaltgas gespeist. Das für die Beblasung des Lichtbogens nötige druckbeaufschlagte Isoliergas wird dann durch den Heizkanal in die Lichtbogenzone eingebracht. Der vergleichsweise lang ausgebildete Heizkanal verursacht erhebliche Strömungswiderstände, und die durch Strömungsverluste verlorene Energie fehlt dann bei der Beblasung des Lichtbogens. From the published patent application DE 42 00 896 A1, a circuit breaker is known which has an arcing chamber with an external nominal current path and two fixed, spaced-apart erosion contacts. The quenching chamber is filled with an insulating gas, preferably SF 6 gas under pressure. When the arcing chamber is switched on, the two erosion contacts are connected to one another in an electrically conductive manner by means of a movable bridging contact. The bridging contact concentrically surrounds the cylindrical erosion contacts. The bridging contact and the two erosion contacts form a power current path which is only subjected to current when it is switched off. When switched off, the bypass contact slides down from a first of the erosion contacts and draws an arc, which initially burns between the first erosion contact and the end of the bypass contact facing it. As soon as this end reaches the second erosion contact, the arc base commutates from the end of the bridging contact to the second erosion contact, the arc now burns between the two erosion contacts. The gas heated in the arcing zone flows through a long heating channel into a heating volume arranged inside the bridging contact, where it is temporarily stored. The heating volume is additionally supplied with cold gas in a known manner when switching off from a compression volume. The pressurized insulating gas required for blowing the arc is then introduced through the heating duct into the arc zone. The comparatively long heating duct causes considerable flow resistance, and the energy lost due to flow losses is then lacking when the arc is blown.

Aus der Patentanmeldung EP 0 664 551 A2 ist ein Leistungsschalter bekannt, der eine Löschkammer mit einem rohrförmig ausgebildeten Überbrückungskontakt aufweist. Die Löschkammer weist zudem zwei in der Leistungsstrombahn angeordnete, auf der zentralen Achse liegende, voneinander in axialer Richtung beabstandete und eine Lichtbogenzone begrenzende Abbrandkontaktanordnungen auf, zwischen welchen ein Ringspalt vorgesehen ist. Der Überbrückungskontakt umschliesst im eingeschalteten Zustand der Löschkammer die beiden Abbrandkontaktanordnungen.From patent application EP 0 664 551 A2 is a Circuit breaker known, the one with a quenching chamber has tubular bridging contact. The Arcing chamber also has two in the power path arranged, lying on the central axis, from each other in axially spaced and an arc zone limiting erosion contact arrangements on between which one Annular gap is provided. The bypass contact encloses the two in the switched-on state of the arcing chamber Consumable contact.

Aus der Patentanmeldung EP 0 800 190 A1 ist ein Leistungsschalter bekannt, der mit einer mit einem isolierenden Medium gefüllten, rotationssymmetrisch ausgebildeten, entlang einer zentralen Achse erstreckten, eine Leistungsstrombahn aufweisenden Löschkammer versehen ist. Diese Löschkammer weist zwei in der Leistungsstrombahn angeordnete, auf der zentralen Achse liegende, voneinander in axialer Richtung beabstandete und eine Lichtbogenzone begrenzende Abbrandkontaktanordnungen auf. Diese Löschkammer weist zudem ein mit der Lichtbogenzone verbundenes Heizvolumen und einen, die Abbrandkontaktanordnungen im eingeschalteten Zustand elektrisch leitend verbindenden Überbrückungskontakt auf, wobei der Überbrückungskontakt entlang der zentralen Achse erstreckt und zentral im Innern der Abbrandkontaktanordnungen angeordnet ist. Zwischen den Abbrandkontaktanordnungen ist ein Ringspalt vorgesehen, welcher direkt in ein die Abbrandkontaktanordnungen umgebendes ringförmiges Heizvolumen übergeht.From patent application EP 0 800 190 A1 is a Circuit breaker known with one with an insulating Medium-filled, rotationally symmetrical, along a central axis, a power track extinguishing chamber is provided. This arcing chamber points two located in the power track, on the central one Axial, spaced from each other in the axial direction and burnout contact assemblies delimiting an arcing zone on. This quenching chamber also has an arc zone connected heating volume and one that Burn-up contact arrangements when switched on electrically conductive connecting bridging contact, the Bridging contact extends along the central axis and is arranged centrally in the interior of the erosion contact arrangements. There is an annular gap between the erosion contact arrangements provided, which directly into a the erosion contact arrangements surrounding annular heating volume passes.

Aus der Patentschrift US 3,801,763 ist ein weiterer Leistungsschalter bekannt, der ebenfalls die wesentlichen Merkmale des vorab beschriebenen Leistungsschalters aufweist. Another is from US Pat. No. 3,801,763 Circuit breaker known, which is also the essential Features of the circuit breaker described above.

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 Strömungsverhältnisse im Bereich zwischen Lichtbogenzone und Heizvolumen wesentlich verbessert sind.The invention as set out in the independent claims is marked, solves the task one To create circuit breakers at which the Flow conditions in the area between the arc zone and Heating volumes are significantly improved.

Da bei dem erfindungsgemässen Leistungsschalter das Heizvolumen unmittelbar benachbart der Lichtbogenzone und symmetrisch zu dieser angeordnet ist, treten sowohl beim Abströmen der Heissgase in das Heizvolumen als auch bei der Beblasung des Lichtbogens aus dem Heizvolumen heraus keine Strömungsverluste auf, sodass einerseits ein schneller Druckaufbau im Heizvolumen und andererseits eine besonders wirkungsvolle Kühlung des Lichtbogens gewährleistet ist. Das Heizvolumen kann wegen dieser speziellen Anordnung auch besser mit druckbeaufschlagtem Heissgas gefüllt werden bzw. eine grössere Menge Heissgas speichern, wodurch eine intensivere Beblasung des Lichtbogens möglich wird.Since in the circuit breaker according to the invention Heating volume immediately adjacent to the arc zone and arranged symmetrically to this, occur both at Outflow of the hot gases into the heating volume as well Blowing the arc out of the heating volume none Flow losses on, so that on the one hand a faster Pressure build-up in the heating volume and on the other hand a special one effective cooling of the arc is guaranteed. The Heating volume can also because of this special arrangement better filled with pressurized hot gas or store a large amount of hot gas, causing a more intense blowing of the arc is possible.

Der als Überbrückungskontakt dienende Schaltstift ist im Innern der Abbrandkontaktanordnungen, entlang der zentralen Achse erstreckt, angeordnet und kann mit einem vorteilhaft kleinen Durchmesser und damit mit einer besonders kleinen Masse ausgeführt werden. Dieser massearme Überbrückungskontakt kann mit einem vergleichsweise kleinen und vorteilhaft billigen Antrieb wirkungsvoll beschleunigt und am Ende der Ausschaltbewegung wieder zuverlässig abgebremst werden.The switching pin serving as a bridging contact is in Inside the erosion contact arrangements, along the central one Axis extends, arranged and can be advantageous with one small diameter and thus with a particularly small Mass run. This low mass Bridging contact can be made with a comparatively small and advantageously cheap drive accelerated effectively and reliable again at the end of the switch-off movement be slowed down.

Die Abbrandkontaktanordnungen sind im Innern des Gegenkontakts angeordnet. Die aussenliegende 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 für die Nennstromkontakte des Leistungsschalters werden dadurch vorteilhaft vergrössert, sodass die Verfügbarkeit des Leistungsschalters wesentlich gesteigert wird.The erosion contact arrangements are inside the Counter contact arranged. The external nominal current path, especially their contact fingers and the contact surfaces which they glide against are very good against the direct ones The effects of the arc are protected, reducing their Stability and thus their lifespan advantageous is increased. The maintenance intervals for the This will result in rated current contacts of the circuit breaker advantageously increased, so that the availability of the Circuit breaker is increased significantly.

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 blowing is beneficial.

Mit der Hilfe des im Heizvolumen angeordneten Leitblechs wird eine günstige Wirbelbildung und infolgedessen eine besonders innige Vermischung des Heissgases mit dem komprimierten Isoliergas erreicht, wodurch eine weitere Steigerung der Ausschaltleistung des Leistungsschalters erreicht wird. Die bezogen auf die Geometrie der Abbrandkontaktanordnungen 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 favorable vortex formation and consequently one particularly intimate mixing of the hot gas with the compressed insulating gas is reached, causing another Increase in the breaking capacity of the circuit breaker is achieved. The related to the geometry of the Burning contact arrangements 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 zwischen den Abbrandkontaktanordnungen 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 annular gap between the erosion contact arrangements by means of openings having rings made of insulating material brings the advantage with that on the one hand distracting from the arc any influences are kept away from the heating volume, and that on the other hand the hot gas flowing through is swirled effectively, so that a particularly intensive mixing of the hot gas with the compressed insulating gas can take place.

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 weitere 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 another 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 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 überbrückt der Schaltstift 3 elektrisch leitend einen ringspaltartig ausgebildeten Abstand a ab, der zwischen zwei zylindrisch ausgebildeten, einander gegenüber stehenden Abbrandkontaktanordnungen 5 und 6 vorgesehen ist. In der Regel ist der Schaltstift 3 elektrisch leitend und 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 centrally symmetrically about a central axis 2. The housing enclosing 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 bridges an electrically gap-shaped distance a, which is provided between two cylindrical, mutually opposing erosion contact arrangements 5 and 6. As a rule, the switching pin 3 is electrically conductively and slidably connected to a first, not shown, power connection of the arcing chamber arranged on the left side.

    Diese Abbrandkontaktanordnungen 5 und 6 sind mechanisch starr miteinander verbunden und sind gemeinsam entlang der zentralen Achse 2 beweglich. Während des Ausschaltvorgangs ist zwischen den Abbrandkontaktanordnungen 5 und 6 und zum Teil in deren innerer Bohrung die Lichtbogenzone des Leistungsschalters vorgesehen. Die Abbrandkontaktanordnung 5 weist eine Kappe 7 aus einem temperaturbeständigen Isoliermaterial auf, welche einen federnden, auf der Oberfläche des Schaltstifts 3 aufliegenden, elektrisch leitenden Kontaktkorb 8 umgibt. Die Abbrandkontaktanordnung 6 kann ähnlich ausgebildet sein wie die Abbrandkontaktanordnung 5 mit einem federnd ausgebildeten, elektrisch leitenden Kontaktkorb 10 im Innern, welcher auf der Oberfläche des Schaltstifts 3 aufliegt. Die Abbrandkontaktanordnung 6 ist ebenfalls mit einer Kappe 9 aus einem temperaturbeständigen Isoliermaterial versehen, welche den Kontaktkorb 10 umgibt. Es sind auch andere Ausführungen von Abbrandkontaktanordungen vorstellbar, wie beispielsweise über die Kontaktkörbe 8 und 10 hinaus vorgezogene spezielle Abbrandkontakte, welche ein Abbrennen der Kontaktkörbe 8 und 10 verhindern. Besonders bei hohen Abschaltströmen werden derartige Abbrandkontakte eingesetzt, um die Standfestigkeit der Kontaktkörbe 8 und 10 zu verbessern. Prinzipiell ist es auch möglich, eine der Kappen 7 oder 9 elektrisch leitend auszuführen, und die betreffende Kappe als Abbrandkontakt zu nutzen.These erosion contact arrangements 5 and 6 are mechanical rigidly connected and are common along the central axis 2 movable. During the switch-off process is between the erosion contact arrangements 5 and 6 and Part in the inner bore of the arc zone of the Circuit breaker provided. The erosion contact arrangement 5 has a cap 7 made of a temperature-resistant Insulating material on which a resilient, on the Surface of the switch pin 3 lying, electrically conductive contact basket 8 surrounds. The erosion contact arrangement 6 can be similar to that Burn-up contact arrangement 5 with a resilient, electrically conductive contact basket 10 inside, which on the surface of the switching pin 3 rests. The The erosion contact arrangement 6 is also provided with a cap 9 made of a temperature-resistant insulating material, which surrounds the contact basket 10. There are others too Designs of erosion contact arrangements conceivable, such as for example beyond the contact baskets 8 and 10 advanced burnout contacts, which burn off prevent the contact baskets 8 and 10. Especially at high Switch-off currents are used such erosion contacts, to the stability of the contact baskets 8 and 10 improve. In principle, it is also possible to use one of the caps Execute 7 or 9 electrically conductive, and the relevant Use the cap as a burn-up contact.

    Die Abbrandkontaktanordnung 6 weist ein aus einem Metall gefertigtes Halteteil 11 auf, welches elektrisch leitend mit dem Kontaktkorb 10 verbunden ist. Das Halteteil 11 trägt zudem die Kappe 9 und ein zylindrisch ausgebildetes Isolierrohr 12, welches zentrisch zur zentralen Achse 2 angeordnet ist und welches die beiden Abbrandkontaktanordnungen 5 und 6 mechanisch starr verbindet und ein diese ringförmig umfassendes Heizvolumen 13 auf der der zentralen Achse 2 abgewandten Seite begrenzt. Das Halteteil 11 weist 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 Kontaktelementen, beispielsweise mit Spiralkontakten und den zugehörigen Führungsringen aus Kunststoff, versehen, welche den Stromübergang vom Bund 14 des Halteteils 11 auf den Kontaktzylinder 15 sicherstellen.The erosion contact arrangement 6 has a metal manufactured holding part 11, which is electrically conductive with the contact basket 10 is connected. The holding part 11 carries also the cap 9 and a cylindrical one Insulating tube 12, which is centered on the central axis 2 is arranged and which of the two Burn-up contact arrangements 5 and 6 mechanically rigidly connects and a heating volume 13 encompassing this in an annular manner on the limited the side facing away from the central axis 2. The Holding part 11 has a collar 14 which in one fixed metallic contact cylinder 15 slides. The the outside of the collar 14 facing the contact cylinder 15 is with contact elements, not shown, for example with spiral contacts and the associated guide rings Plastic, which provides the current transfer from the collar 14 ensure the holding part 11 on the contact cylinder 15.

    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. Diese Kontaktfinger 16 sind ein Teil der Nennstrombahn. Die federnden Enden der Kontaktfinger 16 liegen bei eingeschalteter Löschkammer auf der Aussenseite eines zylindrisch ausgebildeten, entlang der zentralen Achse 2 beweglichen, elektrisch leitend ausgeführten Nennstromkontaktrohrs 17 auf, wodurch der einwandfreie Stromübergang zwischen dem Nennstromkontaktrohr 17 und dem Kontaktzylinder 15 sichergestellt wird. Das Nennstromkontaktrohr 17 ist mittels nicht dargestellter Gleitkontakte mit einem ebenfalls nicht dargestellten zweiten Stromanschluss der Löschkammer auf der rechten Seite starr verbunden.The fixed contact cylinder 15 is on the left side with the first, not shown power connection 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. These contact fingers 16 are part of the Rated current path. The resilient ends of the contact fingers 16 are on the outside with the extinguishing chamber switched on a cylindrical one, along the central axis 2 movable, electrically conductive Nominal current contact tube 17, which makes the flawless Current transfer between the nominal current contact tube 17 and the Contact cylinder 15 is ensured. The Nominal current contact tube 17 is by means of not shown Sliding contacts with a likewise not shown second power connection of the extinguishing chamber on the right side rigidly connected.

    Das Nennstromkontaktrohr 17 ist auf der dem Kontaktzylinder 15 zugewandten Seite dielektrisch günstig ausgebildet. In das Nennstromkontaktrohr 17 ist auf dieser Seite ein elektrisch leitender Zylinderboden 18 eingelassen. An diesen Zylinderboden 18 ist der Kontaktkorb 8 elektrisch leitend angeformt, der sich in der Richtung auf die Abbrandkontaktanordnung 6 zu erstreckt. Die Kappe 7 ist in dem Zylinderboden 18 befestigt, das Isolierrohr 12 wird auf dieser Seite des Heizvolumens 13 ebenfalls durch den Zylinderboden 18 gehalten. Das Heizvolumen 13 ist in der Regel symmetrisch zu dem ringspaltförmigen Abstand a angeordnet. In den Zylinderboden 18 sind Durchbrüche 19 eingearbeitet, die mittels eines schematisch dargestellten Rückschlagventils 20 so verschliessbar sind, dass das während des Ausschaltvorgangs der Löschkammer im Heizvolumen 13 gespeicherte druckbeaufschlagte Heissgas nicht durch diese Durchbrüche 19 entweichen kann.The nominal current contact tube 17 is on the contact cylinder 15 facing side designed dielectric favorable. In the nominal current contact tube 17 is on this side electrically conductive cylinder bottom 18 embedded. On this The cylinder base 18 is the contact basket 8 electrically conductive molded on in the direction of the Burn-up contact arrangement 6 extends. The cap 7 is in 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. The heating volume 13 is in the Usually symmetrical to the annular gap-shaped distance a arranged. Openings 19 are in the cylinder base 18 incorporated by means of a schematically represented Check valve 20 are closable so that during the switching off of the extinguishing chamber in the heating volume 13 stored pressurized hot gas not through these breakthroughs 19 can escape.

    In das Nennstromkontaktrohr 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 das Nennstromkontaktrohr 17, welches auf ihm gleitet, und diese zylindrisch ausgebildete Gleitfläche begrenzt zugleich das Kompressionsvolumen 21 in radialer Richtung nach aussen. An den Zylinderboden 18 ist ein sich auf den Kompressionskolben 22 zu erstreckendes Rohr 23 druckdicht angeformt, welches das Kompressionsvolumen 21 radial nach innen begrenzt.In the nominal current contact tube 17 is an annular formed compression volume 21 let in. The Compression volume 21 is on the one hand by the Cylinder base 18 and on the other hand by a fixed Compression piston 22 limited. The compression piston 22 leads the nominal current contact tube 17, which slides on it, and limits this cylindrical sliding surface at the same time the compression volume 21 in the radial direction outward. On the cylinder bottom 18 is on the Compression piston 22 to extend pipe 23 pressure-tight molded on, which the compression volume 21 radially after limited inside.

    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 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. In den Kompressionskolben 22 sind Durchbrüche 27 eingearbeitet, die mittels eines schematisch dargestellten Rückschlagventils 28 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 28 offen, so ist das Kompressionsvolumen 21 mit dem Löschkammervolumen 29, welches die dargestellte Kontaktzone 1 umgibt und welches selbst von dem nicht dargestellten Löschkammergehäuse umschlossen ist, verbunden. Das innere Volumen 30 des Rohrs 23 ist ebenso wie ein von dem Halteteil 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 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 flow no stray currents. In breakthroughs 27 are incorporated into compression piston 22, which is represented by a schematically Check valve 28 are closable so that during the shutdown of the extinguishing chamber in the Compression volume 21 did not produce pressurized gas can escape through these openings 27. Is this Check valve 28 is open, so is the compression volume 21 with the quench chamber volume 29, which is shown Contact zone 1 surrounds and which of them does not Extinguishing chamber housing shown is connected. The inner volume 30 of the tube 23 is as well as one of the holding part 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 Rückschlagventils 20 im Innern des Heizvolumens 13 ein ringförmig ausgebildetes Leitblech 32 angebracht, welches die Abbrandkontaktanordnung 5 konzentrisch umgibt und welches für eine Verwirbelung des gegebenenfalls durch das Rückschlagventil 20 einströmenden Kaltgases mit dem im Heizvolumen 13 gespeicherten Heissgas sorgt. Dieses Leitblech 32 kann 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 contact zone 1, namely in the area of the check valve 20 inside the heating volume 13 attached ring-shaped baffle 32, which surrounds the erosion contact arrangement 5 concentrically and which for a swirling of the possibly by the Check valve 20 inflowing cold gas with the im Heating volume 13 stored hot gas. This Guide plate 32 can be provided with corresponding guide vanes be or other that influence the gas flow Have components. The others to contact zone 1 belonging components are designed in the same way as in Fig.1 components shown.

    Die in Fig.2 dargestellte Position zeigt die Löschkammer während des Ausschaltens. Zuerst wurde 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 gleichzeitig das der Nennstrombahn zugeordnete Nennstromkontaktrohr 17 nach rechts, wie ein Pfeil 34 andeutet. In der gezeigten Position der Kontaktzone 1 überbrückt der Schaltstift 3 die Abbrandkontaktanordnungen 5 und 6, bzw. die Kontaktkörbe 8 und 10, bereits nicht mehr, d.h. die Leistungsstrombahn ist bereits unterbrochen und ein durch den Schaltstift 3 eingeleiteter Lichtbogen 35 brennt zwischen den Kontaktkörben 8 und 10. Die durch den Lichtbogen 35 erzeugten heissen Gase strömen zum Teil durch den Ringspalt 36 zwischen den beiden isolierenden Kappen 7 und 9 in das Heizvolumen 13 ein.The position shown in Figure 2 shows the arcing chamber while switching off. First was the outside Rated current path interrupted and the breaking current then commutated to the internal power path. When switched off, it moves to the power path belonging switching pin 3 to the left, like an arrow 33 indicates, and at the same time that assigned to the nominal current path Nominal current contact tube 17 to the right, like an arrow 34 suggests. In the shown position of contact zone 1 the switching pin 3 bridges the erosion contact arrangements 5 and 6, or the contact baskets 8 and 10, no longer, i.e. the power path is already broken and on through the switching pin 3 initiated arc 35 burns between the contact baskets 8 and 10. The through the Arc 35 generated hot gases flow through in part the annular gap 36 between the two insulating caps 7 and 9 in the heating volume 13.

    Die Fig.3 zeigt die Löschkammer in Ausschaltstellung bei bereits erloschenem Lichtbogen. Diese Löschkammer weist gegenüber der in Fig.2 gezeigten eine etwas modifizierte Ausführungsform der Kontaktzone 1 auf, im Bereich des Rückschlagventils 20 ist im Innern des Heizvolumens 13 ein kegelstumpfförmig ausgebildetes Leitblech 32 angebracht, welches die Abbrandkontaktanordnung 5 konzentrisch umgibt, und welches für eine Verwirbelung des durch das Rückschlagventil 20 einströmenden Kaltgases mit dem im Heizvolumen 13 gespeicherten Gas sorgt. Das Rückschlagventil 20 ist hier im offenen Zustand dargestellt. Dieses Leitblech 32 kann 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. This arcing chamber points compared to that shown in Fig.2 a slightly modified Embodiment of the contact zone 1, in the area of Check valve 20 is in the interior of the heating volume 13 frustoconical guide plate 32 attached, which concentrically surrounds the erosion contact arrangement 5, and what a swirl of the by Check valve 20 inflowing cold gas with the im Heating volume 13 stored gas ensures. The check valve 20 is shown here in the open state. This baffle 32 can be provided with corresponding 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 Fig. 1 bis 3 zeigen einen Leistungsschalter, bei welchem sowohl das Nennstromkontaktrohr 17 als auch der Schaltstift 3 beweglich ausgebildet ist. In der Regel werden das Nennstromkontaktrohr 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 das Nennstromkontaktrohr 17 und der Schaltstift 3 mit unterschiedlichen gegenläufigen, den jeweiligen Betriebsanforderungen angepassten Geschwindigkeiten arbeiten.1 to 3 show a circuit breaker, in which both the nominal current contact tube 17 and the switching pin 3 is designed to be movable. As a rule, they will Rated current contact tube 17 and the switching pin 3 with the same speed in opposite to each other Directions moved. 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 Rated current contact tube 17 and the switching pin 3 with different opposing, the respective Speeds adapted to operating requirements work.

    Ferner ist es auch möglich, den Leistungsschalter mit nur einem bewegten Kontakt auszustatten, wenn beispielsweise nur eine vergleichsweise kleine Ausschaltleistung verlangt wird, genügt diese etwas preiswertere Leistungsschalterausführung vollauf. 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, seine Spitze 4 ragt nicht mehr über die Vorderkante 37 des Kontaktzylinders 15 hinaus. Der Schaltstift 3 ist hier elektrisch leitend und starr mit dem Kontaktzylinder 15 verbunden. 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. Das Nennstromkontaktrohr 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. Die übrigen Bauelemente sind gleich ausgebildet wie die in Fig.1 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. It is also possible to use the circuit breaker with only to equip a moving contact if, for example, only a comparatively low breaking capacity is required, This somewhat cheaper circuit breaker version is sufficient fully. 4 is such a simplified and particularly inexpensive circuit breaker shown. The basic structure is the same as that shown in Fig.1 Circuit breaker, only the switching pin 3 is shorter trained, its tip 4 no longer protrudes above the Front edge 37 of the contact cylinder 15 also. The Switch pin 3 is electrically conductive and rigid with that Contact cylinder 15 connected. In the upper half of Fig.4 is the contact zone 1 in the switched-on state shown. In the lower half of Fig.4 is the Contact zone 1 shown in the switched-off state. The Nominal current contact tube 17 is in its right Switched off position. In addition, in the in the lower half of Fig.4 shown Circuit breaker version a baffle 32 as Modification built into the heating volume 13. The remaining Components are the same as those in Fig.1 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 Make spare parts management particularly cost-effective.

    Die Fig.5a zeigt ein erstes konstruktives Detail der Verbindung zwischen dem Heizvolumen 13 und der Lichtbogenzone eines erfindungsgemässen Leistungsschalters. Der axiale Abstand a zwischen den Kappen 7 und 9 ist mittels eines an diesen Kappen 7 und 9 befestigten durchbrochenen Rings 38 aus einem temperaturbeständigen Isoliermaterial aufgefüllt. Der Ring 38 kann aber auch an eine der Kappen 7 oder 9 direkt angeformt sein. 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 Wärmestrahlung, und auch die durch den Lichtbogen verursachten Druckwellen, nicht direkt in das Heizvolumen 13 einwirken und dort eventuell zu hohe Druckanstiege verursachen können.5a shows a first constructive detail of the Connection between the heating volume 13 and Arc zone of a circuit breaker according to the invention. The axial distance a between the caps 7 and 9 is by means of an openwork attached to these caps 7 and 9 Rings 38 made of a temperature-resistant insulating material refilled. The ring 38 can also on one of the caps 7th or 9 can be directly molded on. The ring 38, the one on the right Part of Fig.5a is shown in section, has a inner ring of webs 39, between which radial aligned openings 40 are arranged. An outer, spaced from the inner ring, ring of webs 41 between which radially aligned openings 42 are arranged, usually coaxially, the inner ring 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 Heat radiation, and also from the arc caused pressure waves, not directly into the heating volume 13 act and there may be too high pressure increases can cause.

    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 way 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 α 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 zumindest etwas kompensiert werden, was eine verbesserte Füllung und damit eine vorteilhaft grössere Speicherkapazität des Heizvolumens 13 zur Folge hat.5d shows a ring 38, which with two rows of bores 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 cutting angle β is somewhat smaller than that Cutting angle α 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 the hot gas, so that the inherently unfavorable effects of the mentioned Asymmetry of the heating volume 13 at least somewhat compensated be what an improved filling and therefore a advantageously larger storage capacity of the heating volume 13 has the consequence.

    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 radialen Durchbrüche 42. Figures 6a to 6c show further constructive Design options for the direct connection between the heating volume 13 and the arc zone, namely show they unwind the ring 38 in principle with others possible cross-sectional variants of the radial openings 42.

    Diese Durchbrüche 42 führen radial von der zentralen Achse 2 weg, sie weisen vergleichsweise kleine Querschnitte auf. In der Regel werden die Achsen der Durchbrüche 42 senkrecht zur zentralen Achse 2 angeordnet, es ist jedoch möglich, diese Achsen unter einem von einem rechten Winkel abweichenden Winkel die zentrale Achse 2 schneiden zu lassen. Dabei können verschiedene Durchbrüche 42 eines Rings 38 verschiedene Schnittwinkel aufweisen. Für die strömungstechnisch günstige Ausgestaltung der Durchbrüche 42 stehen die Hilfsmittel der Strömungsphysik zur Verfügung.These openings 42 lead radially from the central axis 2 gone, they have comparatively small cross-sections. In usually the axes of the openings 42 are perpendicular to central axis 2 arranged, but it is possible to this Axes at a right angle Angle to cut the central axis 2. there can different openings 42 of a ring 38th have different cutting angles. For the Fluidically favorable design of the openings 42 the aids of flow physics are 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 Betriebsanforderungen 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 conceivable, so that for each of the possible operational requirements optimal shape of the annular gap 36 can be achieved.

    Die Fig.7 zeigt ein Beispiel für die Formgebung der Kappen 7 und 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 caps 7 and 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 3 Q 1 + Q 2 = 0.8 ÷ 1.6

    Dabei ist als Querschnitt Q1 die Fläche der inneren Öffnung der Kappe 9 an ihrer engsten Stelle einzusetzen, wobei hier eventuell, je nach Bauart des Kontaktkorbs 10, diese engste Stelle auch im Bereich des Kontaktkorbs 10 liegen kann. Als Querschnitt Q2 ist die Fläche der inneren Öffnung der Kappe 7 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 der übrigen Ausführungsvarianten berücksichtigt. In der Fig.7 sind die Querschnitte Q1 und Q2 unterschiedlich gross dargestellt, wie dies bei Leistungsschaltern durchaus möglich ist, auch in diesem Fall gilt die oben angegebene Beziehung.The cross-section Q 1 is to use the area of the inner opening of the cap 9 at its narrowest point, whereby, depending on the design of the contact basket 10, this narrowest point may also be in the area of the contact basket 10. The area of the inner opening of the cap 7 is to be used as the cross-section Q 2 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 advantageously also taken into account when dimensioning the openings 40 and 42 and the bores 43 and 44 of the other design variants. The cross sections Q 1 and Q 2 are shown in different sizes in FIG. 7, as is quite possible with circuit breakers; the relationship given above also applies in this case.

    Bei den hier beschriebenen Leistungsschaltervarianten ist eine aussenliegende Nennstrombahn, die im Bereich der Kontaktzone 1 vom Kontaktzylinder 15 über die Kontaktfinger 16 und das Nennstromkontaktrohr 17 führt, vorgesehen. Für Leistungsschalter, die für vergleichsweise kleine Nennströme oder nur für kurzzeitige Strombelastungen ausgelegt sind, kann diese Nennstrombahn entfallen, wodurch diese Leistungsschaltervariante sehr verbilligt wird. In diesem Fall würde die Leistungsstrombahn, die bei dieser Ausführung der Kontaktzone 1 beispielsweise vom Halteteil 11 über den Kontaktkorb 10, den Schaltstift 3, den Kontaktkorb 8 und das Rohr 23 führen würde, zugleich die Führung des Nennstroms übernehmen.In 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 rated current contact tube 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 variant is very cheap. In this Case would be the power track that is used in this design the contact zone 1, for example, from the holding part 11 via the Contact basket 10, the switching pin 3, the contact basket 8 and that Tube 23 would lead, at the same time the guidance of the nominal current take.

    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 durch die Rotation die thermische Wirkung des Lichtbogens 35 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 of the rotation, the thermal Effect of the arc 35 is amplified.

    Wenn der erfindungsgemässe Leistungsschalter für eine vergleichsweise kleine Ausschaltleistung ausgelegt wird, so kann unter Umständen auf das mit dem Heizvolumen 13 zusammenwirkende Kompressionsvolumen 21 verzichtet werden, sodass eine weitere Billigvariante des Leistungsschalters entsteht.If the circuit breaker according to the invention for a comparatively small breaking capacity is designed, so can possibly on the heating volume 13th cooperating compression volumes 21 are dispensed with, so another cheap variant of the circuit breaker arises.

    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 zwischen den Kontaktkörben 8 und 10 der Abbrandkontaktanordnungen 5 und 6 einen Lichtbogen 35. Die Länge des Lichtbogens 35 wird demnach im wesentlichen durch den Abstand zwischen den beiden Kontaktkörben 8 und 10 bestimmt, grössere Schwankungen der Lichtbogenlänge und damit verbundene Schwankungen der Heizleistung des Lichtbogens 35 können bei diesem Leistungsschalter deshalb nicht vorkommen, sodass bei der Dimensionierung des Heizvolumens 13 von einer, lediglich von der momentanen Stromstärke abhängigen und deshalb einfach zu berücksichtigenden, Heizleistung des Lichtbogens 35 ausgegangen werden kann. Das Ausschaltvermögen dieses Leistungsschalters lässt sich infolgedessen vergleichsweise einfach vorausberechnen, sodass der Umfang der nötigen Entwicklungsversuche und damit auch die hierfür nötigen Kosten vorteilhaft reduziert werden können.The figures are now used to explain the mode of operation a little closer. When you turn off, always first the rated current path is interrupted, whereupon the cut-off current the power current path commutates. The switch pin 3 pulls then in the course of its switch-off movement between the Contact baskets 8 and 10 of the erosion contact arrangements 5 and 6 an arc 35. The length of the arc 35 will therefore essentially by the distance between the two contact baskets 8 and 10 determined, larger Fluctuations in arc length and related Fluctuations in the heating power of the arc 35 can therefore this circuit breaker does not occur, so at the dimensioning of the heating volume 13 of one, only depend on the current current and therefore easy to take into account, heating power of the arc 35 can be assumed. The breaking capacity of this As a result, the circuit breaker can be compared just calculate in advance so that the scope of the necessary Attempts at development and thus also the necessary ones Costs can advantageously be reduced.

    Die Ausschaltgeschwindigkeit ist so gewählt, dass der Lichtbogen 35 nur kurzzeitig auf der Spitze 4 des Schaltstifts 3 brennt. Die Spitze 4 weist deshalb kaum Abbrandspuren auf. Die Kontaktkörbe 8 und 10 sind aus besonders abbrandfestem Material gefertigt, 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 switch-off speed is selected so that the Arc 35 only briefly on the tip 4 of the Switch pin 3 burns. The tip 4 therefore hardly points Burn marks on. The contact baskets 8 and 10 are off especially erosion-resistant material, they show therefore a comparatively long service life. The Circuit breakers therefore only have to be used comparatively rarely be revised, making it a comparatively large Availability.

    Der Lichtbogen 35 wird wegen der Ausschaltbewegung des Schaltstifts 3 vergleichsweise schnell seine volle Länge, die im wesentlichen durch den Abstand zwischen den beiden Kontaktkörben 8 und 10 bestimmt wird, erreichen, sodass bereits kurz nach der Kontakttrennung die volle Lichtbogenenergie zur Verfügung steht für die Druckbeaufschlagung des Isoliergases in der im Bereich zwischen den Abbrandkontaktanordnungen 5 und 6 angeordneten Lichtbogenzone. Der Lichtbogen 35 beaufschlagt 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. In das Nennstromkontaktrohr 17 ist die Kolben-Zylinder-Anordnung eingebaut, in deren Kompressionsvolumen 21 bei dem Ausschaltvorgang Isoliergas komprimiert wird. Dieses komprimierte frische Isoliergas wird zusätzlich zu dem thermisch erzeugten druckbeaufschlagten Isoliergas durch die Durchbrüche 19 in das Heizvolumen 13 eingeleitet.The arc 35 is because of the switch-off movement of the Switching pin 3 comparatively quickly its full length, which is essentially due to the distance between the two Contact baskets 8 and 10 is determined, so that the full shortly after the disconnection Arc energy is available for that Pressurizing the insulating gas in the area arranged between the erosion contact arrangements 5 and 6 Arc zone. The arc 35 impacts it surrounding insulating gas thermally and thereby increases briefly the pressure in the arc zone of the quenching chamber. The pressurized insulating gas flows through the annular gap 36 into the heating volume 13 and is stored there temporarily. However, part of the pressurized insulating gas flows on the one hand through the volume 30 into the arcing chamber volume 29 and on the other hand through the volume 31 into the Extinguishing chamber volume 29. In the nominal current contact tube 17 the piston-cylinder assembly built into their Compression volume 21 when the insulating gas is switched off is compressed. This compressed fresh insulating gas is generated in addition to the thermally pressurized insulating gas through the openings 19 in the heating volume 13 initiated.

    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 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 weiteres, 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 if 13 in the heating volume the pressure is lower than that Compression volume 21. This is for example before the Contact separation the case or before the zero current crossing of the Breaking current or when the arc 35 so Low current is that the arcing zone is not intense 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 specified limit 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, opens after the If this predetermined limit value is exceeded, pressure relief valve, not shown, and the excess Compression pressure is directly into the quench chamber volume 29 degraded into it. In this way, with great certainty prevents an inadmissible in this area Exceeding the mechanical strength of the 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 sehr heisses ionisiertes 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 Heissgas 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 very hot ionized gas also by volume 30 and 31 into the quench chamber volume 29. The two gas flows form because of the similarly designed Flow cross sections similar, so that in the Arc build up pressure about evenly and flows out to both sides in a controlled manner, so that the Heating volume 13 for extinguishing the arc 35 Existing hot gas can be stored under pressure for as long can until a successful, leading to deletion blowing of the arc 35 can take place.

    Die Abströmung des Heissgases aus der Lichtbogenzone in das Volumen 31 kann mit Hilfe des Schaltstifts 3 gesteuert werden, da der ringförmige Abströmquerschnitt zwischen dem Schaltstift 3 und dem Halteteil 11 mit zunehmendem Hub des Schaltstifts 3 grösser wird. Es ist auch möglich, die Wand des Halteteils 11, welche das Volumen 31 radial begrenzt, so auszubilden, dass sich, abhängig vom Hub, der gewünschte optimale Abströmquerschnitt ergibt.The outflow of hot gas from the arc zone into the Volume 31 can be controlled using the switching pin 3 because the annular discharge cross section between the Switch pin 3 and the holding part 11 with increasing stroke of Switch pin 3 becomes larger. It is also possible to have the wall of the holding part 11, which limits the volume 31 radially, so to train that, depending on the hub, the desired optimal discharge cross-section results.

    Bei dem erfindungsgemässen Leistungsschalter ist das Heizvolumen 13 mit den beiden Abbrandkontaktanordnungen 5 und 6 starr gekoppelt, sodass das Heizvolumen 13 immer gleich, in der Regel sogar symmetrisch zum Ringspalt 36 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, die durch Strömungsinstabilitäten im Bereich des Ringspalts 36 des Leistungsschalters verursacht werden, 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 Einsatzbedingungen.In the circuit breaker according to the invention that is Heating volume 13 with the two erosion contact arrangements 5 and 6 rigidly coupled so that the heating volume 13 always same, usually even symmetrical to the annular gap 36 is positioned. During the entire shutdown process, So both during the heating phase and during the Blowing of the arc 35 changes at this position Nothing. The inflow of the hot gas into the heating volume 13 and also the outflow of the gas mixture from the heating volume 13 takes place during the blowing phase, because of the constant geometry, always in the same way, so fluctuations in breaking capacity caused by Flow instabilities in the area of the annular gap 36 of the Circuit breakers are caused not to occur can. The different flow-improving Measures in the area of the annular gap 36 allow one optimal adaptation of the circuit breaker to the am prevailing location of the switch Operating conditions.

    Der erfindungsgemässe Leistungsschalter ist besonders für Schaltanlagen im Mittelspannungsbereich geeignet, er kann jedoch, wenn entsprechend der höheren Spannungsbeanspruchung die Abmessung des Ringspalts 36 und der Abstand zwischen Kontaktzylinder 15 und Nennstromkontaktrohr 17 modifiziert wird, auch in Hochspannungsschaltanlagen eingesetzt werden. The circuit breaker according to the invention is particularly for Switchgear suitable in the medium voltage range, it can however, if corresponding to the higher stress the dimension of the annular gap 36 and the distance between Contact cylinder 15 and nominal current contact tube 17 modified will also be used in high-voltage switchgear.

    BEZEICHNUNGSLISTENAME LIST

    11
    Kontaktzonecontact zone
    22
    zentrale Achsecentral axis
    33
    Schaltstiftswitch Probe
    44
    Spitzetop
    5,65.6
    Abbrandkontaktanordnungconsumable contact
    77
    Kappecap
    88th
    KontaktkorbContact basket
    99
    Kappecap
    1010
    KontaktkorbContact basket
    1111
    Halteteilholding part
    1212
    Isolierrohrinsulating
    1313
    Heizvolumenheating volume
    1414
    BundFederation
    1515
    Kontaktzylindercontact cylinder
    1616
    Kontaktfingercontact fingers
    1717
    NennstromkontaktrohrRated current contact tube
    1818
    Zylinderbodencylinder base
    1919
    Durchbrüchebreakthroughs
    2020
    Rückschlagventilcheck valve
    2121
    Kompressionsvolumencompression volume
    2222
    Kompressionskolbencompression piston
    2323
    Rohrpipe
    2424
    Kolbenschaftpiston shaft
    25,2625.26
    Gleitdichtungsliding seal
    2727
    Durchbrüchebreakthroughs
    2828
    Rückschlagventilcheck valve
    2929
    LöschkammervolumenArcing chamber volume
    30,3130.31
    Volumenvolume
    3232
    Leitblechbaffle
    33,3433.34
    Pfeilarrow
    3535
    LichtbogenElectric arc
    3636
    Ringspaltannular gap
    3737
    Vorderkante leading edge
    3838
    Ringring
    3939
    Stegweb
    4040
    Durchbrüchebreakthroughs
    4141
    Stegweb
    4242
    Durchbrüchebreakthroughs
    43,4443.44
    Bohrungdrilling
    45,4645.46
    Achseaxis
    4747
    Schnittpunktintersection
    aa
    Abstanddistance
    α,βα, β
    Schnittwinkelcutting angle
    Q1,Q2,Q3 Q 1 , Q 2 , Q 3
    Querschnittcross-section

    Claims (16)

    1. A circuit-breaker with at least one rotationally symmetrical arcing chamber that is filled with an insulating medium, extends along a central axis (2) and contains at least one power current path, wherein said arcing chamber is provided with at least two arcing contact arrangements (5, 6) that are arranged on the central axis (2) and axially spaced apart from one another by a constant distance, wherein the arcing contact arrangements lie in the power current path and limit an arc zone, wherein the arcing contact arrangements comprise a heating volume (13) that is connected to the arc zone, as well as a bridging contact that connects the arcing contact arrangements (5, 6) in an electrically conductive fashion in the on-state, wherein the short-circuit contact extends along the central axis (2) and is arranged centrally in the interior of the arcing contact arrangements (5, 6), wherein an annular gap (36) is formed between the arcing contact arrangements (5, 6), and wherein said annular gap directly transforms into an annular heating volume (13) that surrounds the arcing contact arrangements (5, 6), characterized in
      that a cross section Q3 of the annular gap (36) fulfills the following condition at the narrowest point of the annular gap (36): 0.8 ≤ Q3 Q1 + Q2 ≤ 1.6,
      wherein Q1 is the cross section of the inner opening of the first arcing contact arrangement (6) at its narrowest point, and wherein Q2 is the cross section of the inner opening of the second arcing contact arrangement (5) at its narrowest point, and in
      that movable transition contacts lying in the nominal current path are arranged in a region which is completely separated from the arc zone.
    2. The power circuit-breaker according to Claim 1, characterized in
      that the arcing contact arrangements (5, 6) are arranged in the interior of a mating contact that is realized in the form of a nominal current contact tube (17).
    3. The power circuit-breaker according to Claim 1 or 2, characterized in
      that the heating volume (13) is effectively connected to a compression volume (21), in which pressure acts upon the insulating medium.
    4. The power circuit-breaker according to one of Claims 1-3, characterized in
      that the heating volume (13) is arranged concentrically around the arcing contact arrangements (5, 6), and in
      that the heating volume (13) is arranged symmetrically or asymmetrically referred to the annular gap (36) and extends in the axial direction.
    5. The power circuit-breaker according to one of Claims 1-4, characterized in
      that the heating volume (13) can be moved together with one of the arcing contacts.
    6. The power circuit-breaker according to one of Claims 1-5, characterized in
      that the annular gap (36) is closed with a means that contains openings and serves for optimizing the flow conditions in this region.
    7. The power circuit-breaker according to Claim 6, characterized in
      that the annular gap (36) is closed at least partially with a ring (38) of an electrically insulating material that contains essentially radial openings (40, 42) or bores (43, 44).
    8. The power circuit-breaker according to Claim 6, characterized in
      that the ring (38) contains an inner collar of first webs (39), between which radially oriented first openings (40) are arranged, and in
      that an outer collar of second webs (41), between which radially oriented second openings (42) are arranged, surrounds the inner collar in such a way that the second webs (41) cover the first openings (40).
    9. The power circuit-breaker according to Claim 6, characterized in
      that the ring (38) is provided with at least two rows of circumferentially distributed and mutually offset bores (43, 44) that are realized cylindrically or conically and have axes (45, 46), in
      that the axes (45, 46) have a common intersecting point (47) that lies on the central axis (2), and in
      that the axes (45, 46) are oppositely inclined and respectively have the same angle of intersection (α) with the central axis (2).
    10. The power circuit-breaker according to Claim 9, characterized in
      that the angle of intersection (α) lies in the range of 45°-75°.
    11. The power circuit-breaker according to Claim 6, characterized in
      that the ring (38) is provided with at least two rows of circumferentially distributed bores (43, 44) that are realized cylindrically or conically and have axes (45, 46), in
      that the axes (45, 46) have a common point of intersection (47) that lies on the central axis (2), and in
      that the axes (45, 46) are oppositely inclined and have different angles of intersection (α, β) with the central axis (2).
    12. The power circuit-breaker according to one of Claims 2-11, characterized in
      that the short-circuit contact in the form of a contact pin (3) and the nominal current contact tube (17) can be moved in opposite directions with identical or different speeds.
    13. The power circuit-breaker according to one of Claims 2-11, characterized in
      that the short-circuit contact is realized in the form of a stationary contact and the mating contact with the nominal current contact tube (17) is realized in the form of a movable contact.
    14. The power circuit-breaker according to one of Claims 3-13, characterized in
      that a means for improving the mixing of the hot and the fresh insulating medium is provided in the heating volume (13) in the region of the connection to the compression volume (21).
    15. The power circuit-breaker according to Claim 14, characterized in
      that the means for improving the mixing consists of at least one concentrically arranged baffle plate (32) that cooperates with a check valve (20), and in
      that the at least one baffle plate (32) is realized cylindrically or in the shape of a truncated cone, wherein the central axis (2) forms the axis of the baffle plate (32).
    16. The power circuit-breaker according to one of Claims 1-15, characterized in
      that a blowout coil is connected in series to at least one of the arcing contact arrangements (5, 6).
    EP97810661A 1996-10-09 1997-09-15 Circuit breaker Expired - Lifetime EP0836209B1 (en)

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    DE19641550A DE19641550A1 (en) 1996-10-09 1996-10-09 Circuit breaker
    DE19641550 1996-10-09

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    EP0836209A2 EP0836209A2 (en) 1998-04-15
    EP0836209A3 EP0836209A3 (en) 1999-04-07
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    US (1) US5905243A (en)
    EP (1) EP0836209B1 (en)
    JP (1) JPH10149750A (en)
    KR (1) KR100498833B1 (en)
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