EP2316122B1 - High-voltage power switch with a switch gap - Google Patents

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EP2316122B1
EP2316122B1 EP09781679.7A EP09781679A EP2316122B1 EP 2316122 B1 EP2316122 B1 EP 2316122B1 EP 09781679 A EP09781679 A EP 09781679A EP 2316122 B1 EP2316122 B1 EP 2316122B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
switching gas
channel
switching
flow
storage volume
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP09781679.7A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP2316122A1 (en
Inventor
Shibani Bose
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.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP2316122A1 publication Critical patent/EP2316122A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP2316122B1 publication Critical patent/EP2316122B1/en
Not-in-force legal-status Critical Current
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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
    • 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
    • H01H2033/888—Deflection of hot gasses and arcing products

Definitions

  • the invention relates to a high-voltage circuit breaker with a switching path, which is at least partially surrounded by an insulating nozzle having a gas opening into a storage volume gas channel, and with a at least partially disposed within the storage volume flow deflecting device.
  • Such a high-voltage circuit breaker is for example from the European patent application EP 0 783 173 A1 known.
  • a high-voltage circuit breaker is described, which has a switching path which is surrounded by a Isolierstoffdüse.
  • the insulating material nozzle has a switching gas channel, which opens into a storage volume.
  • a flow deflecting device is arranged within the storage volume.
  • the flow-deflecting device has a valve, which carries out a need-based opening or closing of a recess.
  • the arrangement of the flow-deflecting device is designed such that a buffering of switching gas is controlled in the storage volume via the position of the local valve.
  • the known valve has a movable valve body, which can be pressed in front of the recess spring-loaded. With frequent operation of the circuit breaker is also a frequent actuation of the valve. Movable parts within the storage volume are subject to wear. Due to the structural design of the storage volume immediate access, for example, to perform repairs is not readily possible.
  • EP 1 605 485 A1 known to equip a high-voltage circuit breaker with a Isolierstoffdüse whose switching gas channel opens into a storage volume.
  • the local storage volume is provided with a flow deflection device, which is intended to force a swirling of switching gas in so-called recirculation areas.
  • the invention has for its object to provide a circuit breaker of the type mentioned, which has a robust design and as possible wear a switching gas flow can steer.
  • the flow deflecting device has a Weggaseinbergskanalwandung limited switching gas inlet channel in which the switching gas channel switching gas radiating in the radiation and a wall of the insulating material in which the switching gas channel opens and the Weggaseinbergskanalwandung an annular gap limit, wherein the wall is spaced from the flow deflection device to form the annular gap.
  • a switching gas inlet channel in the flow-deflecting device causes a favorable flow during filling or emptying thereof within the storage volume. It can be dispensed with moving parts in the interior of the storage volume. About the arrangement of an annular gap between the wall, in which the switching gas channel opens, and the Heidelberggaseintrittskanalwandung is created a way to use a bypass to the switching gas inlet channel for switching gas control in the case of particularly large volumes of volatile switching gas occurring. Under regular conditions, a majority of the switching gas is passed through the switching gas inlet channel in a remote from the mouth region of the switching gas channel of the insulating material portion of the storage volume. This provides a possibility to provide sections within the storage volume which have different gas temperatures.
  • switching gas injected into the storage volume has a higher temperature than cold insulating gas not directly involved in the storage volume at a switching operation. Limited now one swirling of the cold insulating gas and the hot switching gas, if necessary, either preferably cool insulating gas or hot switching gas can be pressed out of the storage volume.
  • annular gap Due to the choice of an annular gap, it is possible on the one hand to influence the flow in the interior of the storage volume in order to provide sections in which cold insulating gas is swirled to a small extent with hot switching gas. On the other hand, a risk of the occurrence of undesirable overpressures in the area of the switching point can be reduced via the annular gap.
  • a further advantageous embodiment can provide that the switching gas inlet channel is an annular channel.
  • High-voltage circuit breakers of proven design typically have coaxially opposed arcing contact pieces and coaxially opposed rated current contacts on.
  • the arc and rated current contact pieces are also arranged coaxially to each other, so that space is provided between an arcing contact piece and a rated current contact piece in which, for example, a storage volume is located.
  • the storage volume preferably has a shape of a hollow cylinder, wherein filling and removal openings of the storage volume may preferably be arranged in frontal areas.
  • the switching gas channel of the insulating material can be designed, for example, in the region of its mouth as an annular channel with a substantially hollow cylindrical cross-section, wherein it is penetrated at least in a section of one of the arcing contact pieces.
  • an arc contact piece projecting into the switching gas channel is shielded by an electrically insulating auxiliary nozzle, so that the switching gas channel is designed as an annular channel whose surfaces on the shell side are formed from insulating material.
  • An outlet opening of the switching gas channel in the storage volume has an annular cross-section. Since flowing through the switching gas channel flooding switching gas almost completely and uniformly within the switching gas channel due to the pressure conditions arising, it is advantageous to design a low-resistance path for the switching gas, the switching gas inlet channel also designed as an annular channel.
  • the annular channel should have at its input, ie at the side at which the switching gas flows from the switching gas channel in the switching gas inlet channel, a corresponding cross-sectional area to the mouth opening of the switching gas channel.
  • the flowing from the switching gas channel in the storage volume switching gas can flow under low turbulence in the flow control device and continued there and forwarded.
  • the switching gas inlet channel has an input lying in the emission in front of an output, wherein the input has a smaller cross section than the output.
  • the flow resistance is reduced in the course of the switching gas inlet channel.
  • the pressure of the hot switching gas is reduced during the passage of the switching gas deflecting device.
  • a continuous flow through the switching gas inlet channel can be effected with switching gas, on the other hand, a calming of the forwarded from the switching point heated switching gas is made possible at a relatively early stage.
  • a further advantageous embodiment can provide that at least one, in particular a plurality of return flow channel (s) is / are arranged in the switching gas inlet channel wall.
  • a further advantageous embodiment can provide that at least one return flow passage penetrates a switching gas inlet passage wall in the emission direction.
  • a further advantageous embodiment can provide that at least one return flow passage penetrates a switching gas inlet passage wall radially to the emission direction.
  • the switching gas channel for loading and unloading of the storage volume, but also the switching gas inlet channel after a successful filling of the storage volume with hot switching gas, this hot switching gas at least in sections also via the switching gas inlet channel in the direction to guide the mouth of the switching gas channel.
  • the hot switching gas or cold insulating gas can be introduced into the switching gas inlet channel via the return flow and there directed opposite to the emission direction of the switching gas channel and introduced into this.
  • the Heidelberggaseinbergskanalwandung has a circumferential to the switching gas inlet channel protruding shoulder.
  • a protruding shoulder makes it possible to provide an additional barrier within the storage volume, which inhibits unwanted crossing or strong mixing of switching gas or cold insulating gas. It is advantageous if the protruding shoulder rotates about the switching gas inlet channel.
  • a circulation can be provided in such a way that the shoulder extends in the radial direction and forms a barrier in the axial direction.
  • the projecting shoulder also extends in the axial direction and forms a barrier acting in the radial direction.
  • At least one return flow passage penetrates the protruding shoulder.
  • a switching contact piece projects into the switching gas channel.
  • the switching gas channel of the insulating material nozzle can preferably be penetrated by at least one switching contact piece. It can be provided that the switching gas channel at least temporarily is dammed by one of the switching contact pieces. However, it can also be provided that one of the switching contact pieces projects permanently into the switching gas channel. For example, it is possible for a contact piece projecting permanently into the switching gas channel to be surrounded by a so-called auxiliary nozzle in order to protect the contact piece protruding into the switching gas channel from hot switching gas.
  • the switching gas channel is rotationally symmetrical, which may have different cross sections in the course of a path. If a switching contact piece, for example an arcing contact piece, is arranged within the switching gas channel, then the cross section of the switching gas channel is reduced in this area and the switching gas channel has the shape of an annular channel.
  • an annular gap is formed between an outer lateral surface of the switching gas channel inlet wall and an inner lateral surface of the storage volume.
  • annular gap between an inner lateral surface of the storage volume and an outer lateral surface of the switching gas channel inlet wall makes it possible to provide an overflow path in addition to the annular gap between the wall in which the switching gas channel opens and the switching gas channel inlet wall.
  • this also flows over and flows through the annular gap in addition to the switching gas inlet channel.
  • the ratio of the flow resistance of the annular channels to the flow resistance of the flow inlet channel is in such a ratio that a preferred flow and guidance of the hot switching gases through the switching gas inlet channel through.
  • annular gaps may provide additional flow paths to guide, direct and direct switching gases.
  • the switching gas can flow into the portion of the storage volume in which cold insulating gas is kept. As a result, a swirling of hot switching gas and cold insulating gas is reduced. The cold switching gas can then flow via the switching channel in the switching path.
  • the switching gas inlet channel wall has a hollow truncated cone-shaped section and a return flow passage passes through the section.
  • a hollow frusto-conical portion of the switching gas inlet passageway wall may correspond to a flared one Be formed switching gas inlet channel.
  • a reducing flow resistance along the path of the flow inlet channel is provided inside the switching gas inlet channel.
  • a further advantageous embodiment can provide that the flow-deflecting device is kept at a distance from walls of the storage volume via at least one stud bolt which generates tensioning forces in the flow direction.
  • the flow deflecting device can be fixed to a wall bounding the storage volume.
  • wall for example, offers an end wall of the storage volume.
  • Elongated bolts for example threaded bolts, via which the flow-deflecting device can be screwed to a wall of the storage volume are suitable stud bolts. It should advantageously be provided that a contact of the flow-deflecting device with a wall of the storage volume is carried out exclusively via the stud bolt (s), so that the flow-deflecting device is subsequently free of contacting points with the storage volume bounding walls.
  • FIG. 1 a section of an interrupter unit of a high-voltage circuit breaker is shown in section.
  • the interrupter unit of the high-voltage circuit breaker is constructed essentially coaxially to a longitudinal axis 1.
  • the interrupter unit of the high-voltage circuit breaker has a first arcing contact piece 2 and a second arcing contact piece 3.
  • the two arcing contact pieces 2, 3 are aligned coaxially with the longitudinal axis 1 and arranged opposite one another.
  • the first arcing contact piece 2 is equipped at its end facing the second arcing contact piece 3 with a contact finger having a sleeve-shaped contact element.
  • the second arcing contact piece 3 is configured bolt-shaped and dimensioned for insertion into the socket-shaped contact element of the first arcing contact piece 3.
  • a first rated current contact piece 4 Coaxially with the first arcing contact piece 2, a first rated current contact piece 4 is arranged. Coaxially to the second arcing contact piece 3, a second rated current contact piece 5 is arranged.
  • the two rated current contact pieces 4, 5 each have a substantially hollow cylindrical basic structure on, wherein the first arcing contact piece 2 and the first rated current contact piece 4 have the same potential even in the open state of the high-voltage circuit breaker and the second arcing contact piece 3 and the second rated current contact piece 5 also perform the same electrical potential even with the high-voltage circuit breaker open.
  • the second rated current contact piece 5 is provided at its the first rated current contact piece 4 end facing with contact fingers, which ascend on an outer circumferential surface of the first rated current contact piece 4 and so can cause a galvanic contacting of the two rated current contact pieces 4, 5.
  • the arcing contact pieces 2, 3 and the rated current contact pieces 4, 5 are arranged to each other such that in a relative movement of the first arcing contact piece 2 and the first rated current contact piece 4 and the second arcing contact piece 3 and the second rated current contact piece 5 at a power-up first contacting the arcing contact pieces 2, 3 and then a contacting of the rated current contact pieces 4, 5 takes place.
  • a Isolierstoffdüse 6 is arranged to guide and guide a burning between the arcing contact pieces 2, 3 arc coaxial with the longitudinal axis 1.
  • the Isolierstoffdüse 6 is arranged such that a switching path between the two arcing contact pieces 3 is at least partially disposed within a limited by the insulating material 6 switching gas channel 7.
  • the switching gas channel 7 has a constriction, which is at least temporarily dammed during a switching operation of the second arcing contact piece 3.
  • the storage volume 8 extends coaxially to the longitudinal axis 1 and has a substantially hollow cylindrical shape.
  • the insulating material 6 is fixed by means of a Verspannringes 9.
  • the Isolierstoffdüse 6 limited with its adjacent to the storage volume 6 walls or in the storage volume 8 projecting walls, the storage volume 8 partially.
  • the storage volume 8 is penetrated by the first arcing contact piece 2, the first arcing contact piece 2 protruding into the switching gas channel 7 as far as the constriction.
  • the first arcing contact piece 2 is protected on the shell side by a so-called auxiliary nozzle 10.
  • the switching gas channel 7 is designed in the form of an annular channel at its end projecting in the direction of the storage volume.
  • the bottleneck is released by the second arcing contact piece 3 at a subsequent time, thereby reducing the pressure in the switching path.
  • the initially registered in the storage volume 8 switching gas is pressed out together with the previously there cooler insulating gas due to the pressure generated in the storage volume 8 during the heating by the arc over the switching gas channel 7.
  • the arc which continues to be burned between the arcing contact pieces 2, 3 is cooled by the gas coming from the storage volume 8, and extinction thereof can take place at a current zero crossing. Due to cooling and blowing of the arc and the consequent removal of the switching path from a plasma generated by the arc by means of the gases emerging from the storage volume 8, reignition of the arc can often be prevented.
  • FIGS. 2, 3 . 4 and 5 various design variants of a flow deflection device are shown, which in the interior of the Storage volume 8 are arranged.
  • the FIGS. 2, 3 . 4 and 5 each show excerpts from the in the FIG. 1 principle illustrated interrupter unit of a high-voltage circuit breaker.
  • the FIG. 2 showed a first embodiment variant of a flow deflecting device 11a.
  • the first variant embodiment of a flow-deflecting device 11a has a main body formed rotationally symmetrically with respect to the longitudinal axis 1.
  • the flow deflecting device 11a is arranged at a distance from the wall in which the switching gas channel 7 opens. In the present case, this wall is formed by an end face of the insulating material 6.
  • the first embodiment variant of the flow-deflecting device 11a has a switching-gas inlet channel 12a.
  • the switching gas inlet channel 12a extends in the direction of the longitudinal axis 1 and is penetrated by the first arc contact piece 2 surrounding auxiliary nozzle 10 as well as the first arcing contact piece 2.
  • the switching gas inlet channel 12a of the first variant of the flow deflecting device 11a thus has an annular channel-shaped structure.
  • An annular gap 13 is formed between the outlet opening of the switching gas channel 7 in the storage volume 8 and a switching gas inlet channel wall of the first variant of the flow deflection device 11a.
  • the first variant of the flow-deflecting device 11a has a section 14, in which the flow inlet channel wall has a substantially frusto-conical hollow cylindrical configuration, so that an enlargement of the cross section of the switching gas inlet channel 12a takes place in the emission direction.
  • a plurality of return flow channels 15a, 15b are arranged in the section 14 .
  • the return flow channels 15a, 15b are aligned substantially radially to the longitudinal axis 1 and arranged on two circumferential circular paths, so that the Section 14 evenly distributed on its circumference return flow channels 15a, 15b has.
  • the switching gas inlet channel wall bounding the switching gas inlet channel 12a has an essentially constant wall thickness within the section 14, wherein a projecting shoulder 16a is formed in the region of the base surface of the hollow truncated cone-shaped section 14.
  • the projecting shoulder 16 has the shape of a radially encircling annular disc.
  • the radially encircling annular disc is dimensioned such that an annular gap 17 is formed on an outer lateral surface of the annular disc and thus on an outer lateral surface of the switching gas inlet channel wall.
  • the projecting shoulder 16a is penetrated by a return flow channel 15c, which passes through the flow-deflecting device substantially in the direction of the emission direction of the switching gas channel 7.
  • the emission direction substantially corresponds to the direction of the longitudinal axis 1.
  • a plurality of return flow channels 15c are arranged distributed on a circular path, so that a sufficient cross section of the return flow channels is provided.
  • Both the radial and the axially arranged return flow channels 15a, 15b, 15c may, for example, have circular cross sections. However, it can also be provided that deviating example, slot-shaped, curved configurations of the cross sections of the return flow channels are provided.
  • the switching gas When an influx of hot switching gas from the switching gas channel 7 in the storage volume 8, the switching gas is directed in the emission of the switching gas channel 7 in the switching gas inlet channel 12a. Due to the correspondence of the surface of the mouth opening of the switching gas channel 7 and the opening of the inlet of the switching gas inlet channel 12, the switching gas passes through the annular gap 13 with little turbulence. From the switching gas inlet channel 12a the switching gas in a portion of the storage volume 8, which faces away from the region of the mouth of the switching gas channel 7, forwarded. Protected by the switching gas deflecting device 11a, cold insulating gas is first separated from the hot switching gas flowing into the remote section of the storage volume 8.
  • the annular gaps 17, 13 can also be used to convey switching gas or cool insulating gas out of the storage volume 8 and let it flow off via the switching gas channel 7.
  • one or more stud bolts 18 are mounted in an end wall of the storage volume 8. On the stud bolts 18 corresponding fittings of the first variant of the switching gas steering device 11a can be made.
  • Kunststoffschlenk issued 11a is divided from the total volume of the storage volume 8, a portion which extends radially behind a Weggaseinbergskanalwandung. After an irradiation of the hot switching gases via the switching gas channel 7 and the switching gas inlet channel 12a can be protected in the section held cold insulating before strong mixing with incoming hot switching gases.
  • the cold insulating gas is driven in front of the hot switching gas and ejected from the storage volume 8 before the hot switching gas.
  • FIG. 3 shows a second embodiment variant of a Heidelberggaslenk worn 11b, which follows the design principle of the first variant of the switching gas deflecting device 11a.
  • a hollow cylindrical section 20 adjoins a hollow frustoconical section 14.
  • the hollow cylindrical portion 20 of the second variant of the flow deflector 11 b separated section for maintaining cool insulating gas within the storage volume 8 is increased.
  • a larger amount of cold insulating gas can be stored in the storage volume 8.
  • an arrangement of return flow channels extending radially within the projecting shoulder 16a has been dispensed with.
  • the FIG. 4 shows a reduced third variant of a flow deflector 11c.
  • the flow-deflecting device 11c has a hollow-cylindrical structure in the form of a disk.
  • the hollow cylindrical disk is penetrated by a switching gas inlet channel 12c, which is formed in the form of several in the flow direction of the switching gas channel 7 in the Strömungseintrittskanalwandung the third variant of the flow deflector 11c introduced recesses.
  • annular gap 21 between the Wegmaneinbergskanalwandung the third variant of the flow deflector 11c and the auxiliary nozzle 10 is formed, which also contributes to the formation of the switching gas inlet channel 12c.
  • the third embodiment variant of the flow-deflecting device 11c is surrounded by a plurality of return flow channels 5c distributed in a circular path. Between an outer circumferential surface of the third variant of the flow-deflecting device 11c and an inner circumferential surface of the storage volume 8, an annular gap 17 is formed.
  • Such an annular disc-like configuration of a flow-deflecting device 11c has the advantage that a cost-effective production of such a flow barrier is made possible.
  • FIG. 5 a fourth variant of a flow deflector 11d is shown.
  • the fourth variant of a flow-deflecting device 11d is based on the construction of the third variant of a flow-deflecting device 11c shown in FIG.
  • a protruding shoulder 22 is arranged on the outer circumference, wherein the protruding shoulder 22 extends relative to the longitudinal axis 1 or the emission direction of the switching gas channel 7 substantially in the axial direction.
  • a plurality of return flow channels 15a, 15b are introduced, which are arranged distributed uniformly around the circumference and allows in the fourth variant of the flow deflector 11d in the projecting shoulder substantially in the radial direction, an overflow of gases.
  • FIG. 6 shows the first variant of the flow deflecting device 11a in a section and in a plan view.
  • the section in particular the hollow truncated cone Section 14 of the Heidelberggaskanaleintrittswandung, at which adjoins the base of the projecting shoulder 16a.
  • a plurality of mounting holes 23a, b, c, d are provided, which serve to receive studs 18.
  • a plurality of radially directed return flow passages 15a, 15b are arranged on two circular orbits circulating radially about the longitudinal axis 1.
  • the projecting shoulder 16 is penetrated by a plurality of extending in the emission direction return flow channels 15c.
  • the return flow channels 15c extending in the emission direction each have a sector-shaped cross-section in the manner of a slot.
  • the cross section of the inlet of the switching gas inlet channel 12a is less than the outlet of the switching gas inlet channel 12a.

Landscapes

  • Circuit Breakers (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochspannungs-Leistungsschalter mit einer Schaltstrecke, welche von einer einen in einem Speichervolumen mündenden Schaltgaskanal aufweisenden Isolierstoffdüse zumindest teilweise umgeben ist, sowie mit einer zumindest teilweise innerhalb des Speichervolumens angeordneten Strömungslenkeinrichtung.The invention relates to a high-voltage circuit breaker with a switching path, which is at least partially surrounded by an insulating nozzle having a gas opening into a storage volume gas channel, and with a at least partially disposed within the storage volume flow deflecting device.

Ein derartiger Hochspannungs-Leistungsschalter ist beispielsweise aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 783 173 A1 bekannt. Dort ist ein Hochspannungs-Leistungsschalter beschrieben, der eine Schaltstrecke aufweist, die von einer Isolierstoffdüse umgeben ist. Die Isolierstoffdüse weist einen Schaltgaskanal auf, welcher in einem Speichervolumen mündet. Innerhalb des Speichervolumens ist eine Strömungslenkeinrichtung angeordnet. Die Strömungslenkeinrichtung weist ein Ventil auf, welches ein bedarfsweises Öffnen bzw. Schließen einer Ausnehmung vornimmt. Dabei ist die Anordnung der Strömungslenkeinrichtung derart ausgeführt, dass ein Zwischenspeichern von Schaltgas in dem Speichervolumen über die Stellung des dortigen Ventils gesteuert wird.Such a high-voltage circuit breaker is for example from the European patent application EP 0 783 173 A1 known. There, a high-voltage circuit breaker is described, which has a switching path which is surrounded by a Isolierstoffdüse. The insulating material nozzle has a switching gas channel, which opens into a storage volume. Within the storage volume, a flow deflecting device is arranged. The flow-deflecting device has a valve, which carries out a need-based opening or closing of a recess. In this case, the arrangement of the flow-deflecting device is designed such that a buffering of switching gas is controlled in the storage volume via the position of the local valve.

Das bekannte Ventil weist einen bewegbaren Ventilkörper auf, welcher federbelastet vor die Ausnehmung gepresst werden kann. Bei einem häufigen Betätigen des Leistungsschalters erfolgt auch eine häufige Betätigung des Ventils. Bewegbare Teile innerhalb des Speichervolumens unterliegen einem Verschleiß. Aufgrund der konstruktiven Ausgestaltung des Speichervolumens ist ein unmittelbarer Zugang beispielsweise um Reparaturen durchzuführen nicht ohne Weiteres möglich.The known valve has a movable valve body, which can be pressed in front of the recess spring-loaded. With frequent operation of the circuit breaker is also a frequent actuation of the valve. Movable parts within the storage volume are subject to wear. Due to the structural design of the storage volume immediate access, for example, to perform repairs is not readily possible.

Weiterhin ist aus der europäischen Patentanmeldung EP 1 605 485 A1 bekannt, einen Hochspannungs-Leistungsschalter mit einer Isolierstoffdüse auszustatten, deren Schaltgaskanal in einem Speichervolumen mündet. Das dortige Speichervolumen ist mit einer Strömungslenkeinrichtung versehen, die ein Verwirbeln von Schaltgas in sogenannten Rezirkulationsgebieten erzwingen soll.Furthermore, from the European patent application EP 1 605 485 A1 known to equip a high-voltage circuit breaker with a Isolierstoffdüse whose switching gas channel opens into a storage volume. The local storage volume is provided with a flow deflection device, which is intended to force a swirling of switching gas in so-called recirculation areas.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Leistungsschalter der eingangs genannten Art anzugeben, welcher eine robuste Ausgestaltung aufweist und möglichst verschleißarm eine Schaltgasströmung lenken kann.Therefore, the invention has for its object to provide a circuit breaker of the type mentioned, which has a robust design and as possible wear a switching gas flow can steer.

Erfindungsgemäß wird dies bei einem Hochspannungs-Leistungsschalter der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Strömungslenkeinrichtung einen von einer Schaltgaseintrittskanalwandung begrenzten Schaltgaseintrittskanal aufweist, in welchen der Schaltgaskanal Schaltgas in Abstrahlrichtung einstrahlt und eine Wandung der Isolierstoffdüse, in welcher der Schaltgaskanal mündet und die Schaltgaseintrittskanalwandung einen Ringspalt begrenzen, wobei zur Bildung des Ringspaltes die Wandung zu der Strömungslenkeinrichtung beabstandet ist.According to the invention this is achieved in a high-voltage circuit breaker of the type mentioned above in that the flow deflecting device has a Schaltgaseintrittskanalwandung limited switching gas inlet channel in which the switching gas channel switching gas radiating in the radiation and a wall of the insulating material in which the switching gas channel opens and the Schaltgaseintrittskanalwandung an annular gap limit, wherein the wall is spaced from the flow deflection device to form the annular gap.

Durch die Verwendung eines Schaltgaseintrittskanales in der Strömungslenkeinrichtung wird innerhalb des Speichervolumens eine günstige Strömung bei einem Befüllen oder einem Entleeren desselben hervorgerufen. Dabei kann auf bewegte Teile im Innern des Speichervolumens verzichtet werden. Über die Anordnung eines Ringspaltes zwischen der Wandung, in welcher der Schaltgaskanal mündet, und der Schaltgaseintrittskanalwandung ist eine Möglichkeit geschaffen, im Falle von besonders großen sprunghaft auftretenden Volumina an Schaltgas einen Bypass zu dem Schaltgaseintrittskanal zur Schaltgaslenkung zu nutzen. Unter regulären Bedingungen wird ein Großteil des Schaltgases durch den Schaltgaseintrittkanal in einem von dem Mündungsbereich des Schaltgaskanals der Isolierstoffdüse abgewandten Abschnitt des Speichervolumens fortgeleitet. Dadurch ist eine Möglichkeit gegeben, innerhalb des Speichervolumens Abschnitte bereitzustellen, welche unterschiedliche Gastemperaturen aufweisen. Typischerweise weist in das Speichervolumen eingestrahltes Schaltgas eine höhere Temperatur auf, als an einem Schaltvorgang nicht unmittelbar beteiligtes in dem Speichervolumen vorgehaltenes kaltes Isoliergas. Begrenzt man nunmehr ein Verwirbeln des kalten Isoliergases und des heißen Schaltgases, kann bedarfsweise entweder vorzugsweise kühles Isoliergas oder heißes Schaltgas aus dem Speichervolumen herausgepresst werden.The use of a switching gas inlet channel in the flow-deflecting device causes a favorable flow during filling or emptying thereof within the storage volume. It can be dispensed with moving parts in the interior of the storage volume. About the arrangement of an annular gap between the wall, in which the switching gas channel opens, and the Schaltgaseintrittskanalwandung is created a way to use a bypass to the switching gas inlet channel for switching gas control in the case of particularly large volumes of volatile switching gas occurring. Under regular conditions, a majority of the switching gas is passed through the switching gas inlet channel in a remote from the mouth region of the switching gas channel of the insulating material portion of the storage volume. This provides a possibility to provide sections within the storage volume which have different gas temperatures. Typically, switching gas injected into the storage volume has a higher temperature than cold insulating gas not directly involved in the storage volume at a switching operation. Limited now one swirling of the cold insulating gas and the hot switching gas, if necessary, either preferably cool insulating gas or hot switching gas can be pressed out of the storage volume.

Bei einem Entstehen von großen Schaltgasmengen während kurzer Zeiträume kann es jedoch notwendig sein, dass die großen Schaltgasmengen möglichst rasch in das Speichervolumen eingeleitet werden müssen. Dabei verzichtet man auf eine ursprünglich erwünschte Separierung von kaltem Isoliergas und heißem Schaltgas und nutzt beispielsweise auch den Ringspalt zwischen Schaltgaskanaleintrittswandung und der Wandung,in welcher der Schaltgaskanal mündet, um das Schaltgas über alle zur Verfügung stehenden Wege so rasch wie möglich aus der Schaltstrecke herauszuleiten. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, in der Schaltstrecke expandiertes und erhitztes Schaltgas möglichst rasch fortzuleiten und so einen unerwünschten Überdruck im Bereich der Schaltstrecke zu verhindern.However, in the event of generation of large quantities of switching gas during short periods of time, it may be necessary for the large quantities of switching gas to be introduced into the storage volume as quickly as possible. This dispenses with an originally desired separation of cold insulating gas and hot switching gas and, for example, also uses the annular gap between the switching gas channel inlet wall and the wall in which the switching gas channel opens to conduct the switching gas over all available paths as quickly as possible from the switching path. As a result, there is the possibility of forwarded as quickly as possible in the switching path expanded and heated switching gas and thus to prevent an undesirable overpressure in the region of the switching path.

Aufgrund der Wahl eines Ringspaltes ist es möglich, zum einen die Strömung im Innern des Speichervolumens zu beeinflussen, um Abschnitte zur Verfügung zu stellen, in welchen kaltes Isoliergas in nur geringem Maße mit heißem Schaltgas verwirbelt wird. Andererseits kann über den Ringspalt eine Gefahr des Auftretens von unerwünschten Überdrücken im Bereich der Schaltstelle reduziert werden.Due to the choice of an annular gap, it is possible on the one hand to influence the flow in the interior of the storage volume in order to provide sections in which cold insulating gas is swirled to a small extent with hot switching gas. On the other hand, a risk of the occurrence of undesirable overpressures in the area of the switching point can be reduced via the annular gap.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass der Schaltgaseintrittskanal ein Ringkanal ist.A further advantageous embodiment can provide that the switching gas inlet channel is an annular channel.

Hochspannungs-Leistungsschalter erprobter Bauart weisen typischerweise einander koaxial gegenüberliegende Lichtbogenkontaktstücke sowie einander koaxial gegenüberliegende Nennstromkontaktstücke auf. Dabei sind die Lichtbogen- und Nennstromkontaktstücke, ebenfalls koaxial zueinander angeordnet, so dass zwischen einem Lichtbogenkontaktstück und einem Nennstromkontaktstück Bauraum zur Verfügung gestellt wird, in welchem beispielsweise ein Speichervolumen befindlich ist. Das Speichervolumen weist vorzugsweise eine Form eines Hohlzylinders auf, wobei Befüll- und Entnahmeöffnungen des Speichervolumens vorzugsweise in stirnseitigen Bereichen angeordnet sein können. Der Schaltgaskanal der Isolierstoffdüse kann beispielsweise im Bereich seiner Mündung als Ringkanal mit im Wesentlichen hohlzylindrischem Querschnitt ausgestaltet sein, wobei er zumindest in einem Abschnitt von einem der Lichtbogenkontaktstücke durchsetzt ist. Dazu kann vorgesehen sein, dass ein in den Schaltgaskanal hineinragendes Lichtbogenkontaktstück von einer elektrisch isolierenden Hilfsdüse abgeschirmt ist, so dass der Schaltgaskanal als Ringkanal ausgebildet ist, dessen mantelseitig begrenzende Flächen aus Isolierwerkstoff gebildet sind. Eine Mündungsöffnung des Schaltgaskanals in dem Speichervolumen weist dabei einen kreisringförmigen Querschnitt auf. Da sich durch den Schaltgaskanal flutendes Schaltgas aufgrund der entstehenden Druckverhältnisse nahezu allseitig und gleichmäßig innerhalb des Schaltgaskanals erstreckt, ist es vorteilhaft, zur Erzielung eines möglichst widerstandsarmen Weg für das Schaltgas den Schaltgaseintrittskanal ebenfalls als Ringkanal auszugestalten. Dabei sollte der Ringkanal an seinem Eingang, d. h. an der Seite, an welchem das Schaltgas aus dem Schaltgaskanal in dem Schaltgaseintrittskanal überströmt, eine korrespondierende Querschnittsfläche zu der Mündungsöffnung des Schaltgaskanals aufweisen. So kann das aus dem Schaltgaskanal in das Speichervolumen einströmende Schaltgas unter geringen Verwirbelungen in die Strömungslenkeinrichtung einströmen und dort weitergeführt und weitergeleitet werden.High-voltage circuit breakers of proven design typically have coaxially opposed arcing contact pieces and coaxially opposed rated current contacts on. In this case, the arc and rated current contact pieces are also arranged coaxially to each other, so that space is provided between an arcing contact piece and a rated current contact piece in which, for example, a storage volume is located. The storage volume preferably has a shape of a hollow cylinder, wherein filling and removal openings of the storage volume may preferably be arranged in frontal areas. The switching gas channel of the insulating material can be designed, for example, in the region of its mouth as an annular channel with a substantially hollow cylindrical cross-section, wherein it is penetrated at least in a section of one of the arcing contact pieces. For this purpose, it may be provided that an arc contact piece projecting into the switching gas channel is shielded by an electrically insulating auxiliary nozzle, so that the switching gas channel is designed as an annular channel whose surfaces on the shell side are formed from insulating material. An outlet opening of the switching gas channel in the storage volume has an annular cross-section. Since flowing through the switching gas channel flooding switching gas almost completely and uniformly within the switching gas channel due to the pressure conditions arising, it is advantageous to design a low-resistance path for the switching gas, the switching gas inlet channel also designed as an annular channel. In this case, the annular channel should have at its input, ie at the side at which the switching gas flows from the switching gas channel in the switching gas inlet channel, a corresponding cross-sectional area to the mouth opening of the switching gas channel. Thus, the flowing from the switching gas channel in the storage volume switching gas can flow under low turbulence in the flow control device and continued there and forwarded.

Vorteilhafterweise kann dabei vorgesehen sein, dass der Schaltgaseintrittskanal einen in Abstrahlrichtung vor einem Ausgang liegenden Eingang aufweist, wobei der Eingang einen geringeren Querschnitt aufweist als der Ausgang.Advantageously, it can be provided that the switching gas inlet channel has an input lying in the emission in front of an output, wherein the input has a smaller cross section than the output.

Durch einen möglichst kontinuierlichen Übergang von einem geringeren Querschnitt des Einganges zu einem vergrößerten Querschnitt des Ausganges des Schaltgaseintrittskanals wird im Verlauf des Schaltgaseintrittskanals der Strömungswiderstand vermindert. Dadurch ist es möglich, dass zum einen die Strömungsgeschwindigkeit des Schaltgases bereits beim Passieren des Schaltgaseintrittskanals aufgrund der Querschnittsvergrößerung reduziert wird. Weiterhin wird der Druck des heißen Schaltgases während des Durchströmens der Schaltgaslenkeinrichtung reduziert. Somit kann zum einen ein kontinuierliches Durchströmen des Schaltgaseintrittskanals mit Schaltgas bewirkt werden, zum anderen wird eine Beruhigung des von der Schaltstelle fortgeleiteten erhitzten Schaltgases zu einem relativ frühen Zeitpunkt ermöglicht.By a continuous transition from a smaller cross section of the input to an enlarged cross section of the output of the switching gas inlet channel, the flow resistance is reduced in the course of the switching gas inlet channel. This makes it possible, on the one hand, for the flow velocity of the switching gas to be already reduced when passing through the switching gas inlet channel due to the increase in cross-section. Furthermore, the pressure of the hot switching gas is reduced during the passage of the switching gas deflecting device. Thus, on the one hand, a continuous flow through the switching gas inlet channel can be effected with switching gas, on the other hand, a calming of the forwarded from the switching point heated switching gas is made possible at a relatively early stage.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass zumindest ein, insbesondere mehrere Rückströmkanal(e)in der Schaltgaseintrittskanalwandung angeordnet ist/sind.A further advantageous embodiment can provide that at least one, in particular a plurality of return flow channel (s) is / are arranged in the switching gas inlet channel wall.

Über Rückströmkanäle in der Schaltgaseintrittskanalwandung ist eine Möglichkeit gegeben, dass zunächst von der Mündungsöffnung des Schaltgaskanals fortgeleitete heiße Schaltgas wieder in den Bereich der Mündungsöffnung umzulenken und zurückzuführen. Damit ist die Möglichkeit gegeben, nach einem Befüllen des Speichervolumens mit heißem Schaltgasen dort befindliches kaltes Isoliergas gezielt aus dem Speichervolumen herauszutreiben, wobei der von dem heißen Schaltgas hervorgerufene Überdruck genutzt wird. Das kalte Isoliergas sollte einem Propfen gleich vor dem zwischengespeicherten und nunmehr über die Rückströmöffnungen wieder herausdrängenden heiße Schaltgas hergetrieben werden. Dabei soll durch die Lage und Anordnung der Rückströmkanäle ein möglichst geringes Durchmischen von kaltem Isoliergas und heißen Schaltgas verursacht. Aufgrund der Nutzung eines Ringkanals zwischen der Schaltgaseintrittskanalwandung und der Wandung, in welchem der Schaltgaskanal mündet, ist es möglich, für das Herausströmen und Herausdrücken des kalten Isoliergases und darauffolgend auch des heißen Schaltgases denselben Schaltgaskanal in der Isolierstoffdüse zu verwenden, wie für eine Befüllung des Speichervolumens mit heißen Schaltgasen. Somit wird eine Lenkung des innerhalb des Speichervolumens befindlichen kalten Isoliergases und heißen Schaltgases innerhalb des Speichervolumens organisiert, so dass eine vereinfacht konstruierte Isolierstoffdüse Verwendung finden kann, die lediglich einen Kanal aufweist, welcher zu einem Befüllen und zu einem Entleeren des Speichervolumens mit Schaltgas nutzbar ist. Somit kann die Geometrie der Isolierstoffdüse vereinfacht werden.About Rückströmkanäle in the Schaltgaseintrittskanalwandung a possibility is given that first redirected from the mouth opening of the switching gas channel forward hot switching gas in the region of the mouth opening and due. This gives the possibility, after filling the storage volume with hot switching gases located therein cold insulating gas deliberately drive out of the storage volume, wherein the induced by the hot switching gas pressure is used. The cold insulating gas should be grafted just before the caching and now hot switching gas which is forced out again via the return flow openings. It should be caused by the location and arrangement of the return flow as low as possible mixing of cold insulating gas and hot switching gas. Due to the use of an annular channel between the Schaltgaseintrittskanalwandung and the wall in which the switching gas channel opens, it is possible for the outflow and squeezing out of the cold insulating gas and subsequently also the hot switching gas to use the same switching gas channel in the insulating material, as for a filling of the storage volume with hot switching gases. Thus, a steering of the inside of the storage volume located cold insulating gas and hot switching gas is organized within the storage volume, so that a simplified constructed Isolierstoffdüse can be used, which has only one channel, which is used for filling and emptying of the storage volume with switching gas. Thus, the geometry of the insulating material nozzle can be simplified.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass zumindest ein Rückströmkanal eine Schaltgaseintrittskanalwandung in Abstrahlrichtung durchsetzt.A further advantageous embodiment can provide that at least one return flow passage penetrates a switching gas inlet passage wall in the emission direction.

Durch eine im Wesentlichen parallele Anordnung zumindest eines der Rückströmkanäle bezüglich der Abstrahlrichtung ist die Möglichkeit geschaffen, innerhalb der Strömungslenkeinrichtung eine Umkehr des Richtungssinnes einer Gasströmung um 180° zu bewirken. Damit können auf relativ kompaktem Bauraum Verlängerungen des Strömungsweges des Schaltgases innerhalb des Speichervolumens bewirkt werden. Somit ist es möglich, das Volumen des Speichervolumens in Gänze zu reduzieren und in dem reduzierten Bauraum einen ausreichend langen Weg zur Verfügung zu stellen, längs welchem das heiße Schaltgas bzw. von diesem getrieben innerhalb des Speichervolumens vorgehaltenes kühles Isoliergas entlangströmen kann.By a substantially parallel arrangement of at least one of the return flow channels with respect to the emission direction, it is possible to effect a reversal of the sense of direction of a gas flow through 180 ° within the flow deflection device. This can be effected within a relatively compact space extensions of the flow path of the switching gas within the storage volume. Thus, it is possible to reduce the volume of the storage volume in total and to provide in the reduced space a sufficiently long way along which the hot switching gas or driven by this driven within the storage volume vorhaltenes cool insulating gas can flow.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass zumindest ein Rückströmkanal eine Schaltgaseintrittskanalwandung radial zur Abstrahlrichtung durchsetzt.A further advantageous embodiment can provide that at least one return flow passage penetrates a switching gas inlet passage wall radially to the emission direction.

Durch eine Anordnung von radial ausgerichteten Rückströmkanälen ist es möglich, nicht nur den Schaltgaskanal zum Be- und Entfüllen des Speichervolumens zu nutzen, sondern auch den Schaltgaseintrittskanal nach einem erfolgten Befüllen des Speichervolumens mit heißem Schaltgas, dieses heiße Schaltgas zumindest abschnittsweise auch über den Schaltgaseintrittskanal in Richtung der Mündungsöffnung des Schaltgaskanals zu leiten. Dabei können über die Rückströmkanäle das heiße Schaltgas bzw. auch kaltes Isoliergas in den Schaltgaseintrittskanal eingeleitet werden und dort entgegengesetzt zur Abstrahlrichtung des Schaltgaskanals gelenkt und in diesen eingeleitet werden. Durch eine Nutzung des Schaltgaseintrittskanals zu einer Gaslenkung sowohl zum Befüllen als auch zum Entleeren des Speichervolumens kann eine weitere Reduzierung des benötigten Bauraumes für das Speichervolumen erzielt werden.By arranging radially oriented return flow channels, it is possible not only to use the switching gas channel for loading and unloading of the storage volume, but also the switching gas inlet channel after a successful filling of the storage volume with hot switching gas, this hot switching gas at least in sections also via the switching gas inlet channel in the direction to guide the mouth of the switching gas channel. In this case, the hot switching gas or cold insulating gas can be introduced into the switching gas inlet channel via the return flow and there directed opposite to the emission direction of the switching gas channel and introduced into this. By using the switching gas inlet channel to a gas control both for filling and for emptying the storage volume, a further reduction of the required space for the storage volume can be achieved.

Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Schaltgaseintrittskanalwandung eine um den Schaltgaseintrittskanal umlaufende vorspringende Schulter aufweist.Furthermore, it can be advantageously provided that the Schaltgaseintrittskanalwandung has a circumferential to the switching gas inlet channel protruding shoulder.

Eine vorspringende Schulter ermöglicht es, innerhalb des Speichervolumens eine zusätzliche Barriere vorzusehen, welche ein unerwünschtes Übertreten bzw. starkes Vermischen von Schaltgas bzw. kaltem Isoliergas hemmt. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die vorspringende Schulter um den Schaltgaseintrittskanal umläuft. Ein Umlauf kann derart vorgesehen sein, dass die Schulter sich in radialer Richtung erstreckt und eine Barriere in axialer Richtung ausbildet. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die vorspringende Schulter sich auch in axialer Richtung erstreckt und eine in radialer Richtung wirkende Barriere ausbildet.A protruding shoulder makes it possible to provide an additional barrier within the storage volume, which inhibits unwanted crossing or strong mixing of switching gas or cold insulating gas. It is advantageous if the protruding shoulder rotates about the switching gas inlet channel. A circulation can be provided in such a way that the shoulder extends in the radial direction and forms a barrier in the axial direction. However, it can also be provided that the projecting shoulder also extends in the axial direction and forms a barrier acting in the radial direction.

Dabei kann vorteilhaft vorgesehen sein, das zumindest ein Rückströmkanal die vorspringende Schulter durchsetzt.In this case, it can be advantageously provided that at least one return flow passage penetrates the protruding shoulder.

Bei einem Vorsehen entsprechender Rückströmkanäle auch innerhalb der vorspringenden Schulter ist es möglich, einen zum Rückströmen zur Verfügung stehenden Querschnitt zu vergrößern. Durch eine günstige Positionierung der Rückströmkanäle kann zusätzlich eine unterstützende Lenkung des Schaltgases bzw. kühlen Isoliergases erfolgen. Dabei kann sowohl vorgesehen sein, dass die Schulter in radialer oder axialer Richtung von Rückströmkanälen durchsetzt ist. Dabei ist es vorteilhaft, wenn bei einer radialen Erstreckung der vorspringenden Schulter die Rückströmkanäle in axialer Richtung die vorspringende Schulter durchsetzen. Bei einer axialen Ausrichtung der vorspringenden Schulter ist es vorteilhaft, wenn die Rückströmkanäle eine derart angeformte Schulter in radialer Richtung durchsetzen. Natürlich kann auch vorgesehen sein, dass die Schulter sich sowohl in axialer als auch in radialer Richtung erstreckende Komponenten aufweist und dass je nach Bedarf sowohl Rückströmöffnungen in axialer als auch in radialer Richtung in der Schulter angeordnet sind.With provision of corresponding return flow channels also within the projecting shoulder, it is possible to increase a cross section available for the return flow. By a favorable positioning of the return flow channels, a supporting steering of the switching gas or cool insulating gas can additionally take place. It can be provided both that the shoulder is traversed in the radial or axial direction of Rückströmkanälen. It is advantageous if, in the case of a radial extension of the projecting shoulder, the return flow passages penetrate the projecting shoulder in the axial direction. In an axial alignment of the projecting shoulder, it is advantageous if the return flow pass through such a molded shoulder in the radial direction. Of course, it can also be provided that the shoulder has both in the axial and in the radial direction extending components and that are arranged as required both Rückströmöffnungen in the axial and in the radial direction in the shoulder.

Vorteilhafterweise kann weiter vorgesehen sein, dass in den Schaltgaskanal ein Schaltkontaktstück hineinragt.Advantageously, it can further be provided that a switching contact piece projects into the switching gas channel.

Der Schaltgaskanal der Isolierstoffdüse kann vorzugsweise zumindest von einem Schaltkontaktstück durchsetzt sein. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Schaltgaskanal zumindest zeitweise von einem der Schaltkontaktstücke verdämmt ist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass eines der Schaltkontaktstücke dauerhaft in den Schaltgaskanal hineinragt. So ist es beispielsweise möglich, dass ein dauerhaft in den Schaltgaskanal hineinragendes Kontaktstück von einer sogenannten Hilfsdüse umgeben ist, um das in den Schaltgaskanal hineinragende Kontaktstück vor heißem Schaltgas zu schützten. Vorzugsweise ist der Schaltgaskanal rotationssymmetrisch ausgeformt, wobei dieser unterschiedliche Querschnitte im Verlauf eines Weges aufweisen kann. Ist innerhalb des Schaltgaskanales ein Schaltkontaktstück, beispielsweise ein Lichtbogenkontaktstück, angeordnet, so wird der Querschnitt des Schaltgaskanals in diesem Bereich reduziert und der Schaltgaskanal weist die Form eines Ringkanals auf.The switching gas channel of the insulating material nozzle can preferably be penetrated by at least one switching contact piece. It can be provided that the switching gas channel at least temporarily is dammed by one of the switching contact pieces. However, it can also be provided that one of the switching contact pieces projects permanently into the switching gas channel. For example, it is possible for a contact piece projecting permanently into the switching gas channel to be surrounded by a so-called auxiliary nozzle in order to protect the contact piece protruding into the switching gas channel from hot switching gas. Preferably, the switching gas channel is rotationally symmetrical, which may have different cross sections in the course of a path. If a switching contact piece, for example an arcing contact piece, is arranged within the switching gas channel, then the cross section of the switching gas channel is reduced in this area and the switching gas channel has the shape of an annular channel.

Durch das Hineinragen eines Schaltkontaktstückes, insbesondere durch ein Verdämmen des Schaltkanals, ist es möglich, in der Schaltstrecke erhitztes und expandiertes Schaltgas vorzugsweise in eine Richtung abströmen zu lassen.By projecting a switching contact piece, in particular by damaging the switching channel, it is possible to allow switching gas heated and expanded in the switching path to flow off in one direction, preferably.

So ist es beispielsweise möglich, durch ein zumindest teilweises Verdämmen des Schaltgaskanals ein ausreichendes Volumen von heißem Schaltgas in das Speichervolumen hineinzutreiben und dort durch die Strömungslenkeinrichtung strömen zu lassen, um dabei in dem Speichervolumen vorgehaltenes kaltes Isoliergas wiederum in den Schaltgaskanal zurückpressen zu können.Thus, it is possible, for example, to drive through an at least partial damaging the switching gas channel a sufficient volume of hot switching gas in the storage volume and to flow through the flow deflecting device, while in the storage volume vorhaltenes cold insulating again press back into the switching gas channel.

Vorteilhafterweise kann weiter vorgesehen sein, dass zwischen einer Außenmantelfläche der Schaltgaskanaleintrittswandung und einer Innenmantelfläche des Speichervolumens ein Ringspalt ausgebildet ist.Advantageously, it can further be provided that an annular gap is formed between an outer lateral surface of the switching gas channel inlet wall and an inner lateral surface of the storage volume.

Ein Vorsehen eines Ringspaltes zwischen einer Innenmantelfläche des Speichervolumens und einer Außenmantelfläche der Schaltgaskanaleintrittswandung ermöglicht, zusätzlich zu dem Ringspalt zwischen der Wandung, in welcher der Schaltgaskanal mündet und der Schaltgaskanaleintrittswandung einen Überströmweg zur Verfügung zu stellen. So kann bei erhöhten Drücken bzw. erhöhten Volumina von heißem Schaltgas dieses auch neben dem Schaltgaseintrittskanal über den Ringspalt über- und durchströmen. Im regulären Betriebsfall ist das Verhältnis der Strömungswiderstände der Ringkanäle zu dem Strömungswiderstand des Strömungseintrittskanals jedoch in einem derartigen Verhältnis liegend, dass eine bevorzugte Strömung und Lenkung der heißen Schaltgase durch den Schaltgaseintrittskanal hindurch erfolgt. Bei Störfällen oder besonders großen Volumina von Schaltgase können Ringspalte jedoch zusätzliche Strömungswege zur Verfügung stellen, um Schaltgase zu führen, zu lenken und zu leiten.Provision of an annular gap between an inner lateral surface of the storage volume and an outer lateral surface of the switching gas channel inlet wall makes it possible to provide an overflow path in addition to the annular gap between the wall in which the switching gas channel opens and the switching gas channel inlet wall. Thus, at elevated pressures or increased volumes of hot switching gas, this also flows over and flows through the annular gap in addition to the switching gas inlet channel. In the regular operating case, however, the ratio of the flow resistance of the annular channels to the flow resistance of the flow inlet channel is in such a ratio that a preferred flow and guidance of the hot switching gases through the switching gas inlet channel through. However, in the event of major accidents or large volumes of switching gases, annular gaps may provide additional flow paths to guide, direct and direct switching gases.

Nach einem erfolgten Befüllen des Speichervolumens mit heißem Schaltgas kann dieses auch über einen Ringspalt abströmen. Über den zwischen einer Außenmantelfläche der Schaltgaskanaleintrittswandung und einer Innenmantelfläche des Speichervolumens gebildeten Ringspalt kann das Schaltgas in den Abschnitt des Speichervolumens strömen, in welchem kaltes Isoliergas vorgehalten wird. Dadurch ist ein Verwirbeln von heißem Schaltgas und kaltem Isoliergas reduziert. Das kalte Schaltgas kann dann über den Schaltkanal in die Schaltstrecke strömen.After a successful filling of the storage volume with hot switching gas this can also flow through an annular gap. About the formed between an outer surface of the Schaltgaskanaleintrittswandung and an inner circumferential surface of the storage volume annular gap, the switching gas can flow into the portion of the storage volume in which cold insulating gas is kept. As a result, a swirling of hot switching gas and cold insulating gas is reduced. The cold switching gas can then flow via the switching channel in the switching path.

Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die Schaltgaseintrittskanalwandung einen hohlkegelstumpfförmigen Abschnitt aufweist und ein Rückströmkanal den Abschnitt durchsetzt.Advantageously, it can be provided that the switching gas inlet channel wall has a hollow truncated cone-shaped section and a return flow passage passes through the section.

Ein hohlkegelstumpfförmiger Abschnitt der Schaltgaseintrittskanalwandung kann korrespondierend zu einem sich erweiternden Schaltgaseintrittskanal ausgeformt sein. Zum einen wird im Inneren des Schaltgaseintrittskanals ein sich reduzierender Strömungswiderstand längs des Weges des Strömungseintrittskanals zur Verfügung gestellt. Über die Positionierung des Rückströmkanals kann eine Verwendung des Strömungseintrittskanals zumindest abschnittsweise auch für ein Entleeren des Speichervolumens genutzt werden. Dadurch kann auf einem geringen Bauraum ein strömungsgünstiges Um- und Fortlenken von heißen Schaltgasen innerhalb eines kompakten Speichervolumens erfolgen.A hollow frusto-conical portion of the switching gas inlet passageway wall may correspond to a flared one Be formed switching gas inlet channel. On the one hand, a reducing flow resistance along the path of the flow inlet channel is provided inside the switching gas inlet channel. By means of the positioning of the return flow channel, use of the flow inlet channel can also be used, at least in sections, for emptying the storage volume. This can be done within a compact storage volume on a small space a streamlined Um- and Fortlenken hot switching gases.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Strömungslenkeinrichtung über zumindest einen in Strömungsrichtung verlaufende Spannkräfte erzeugenden Stehbolzen zu Wandungen des Speichervolumens beabstandet gehalten ist.A further advantageous embodiment can provide that the flow-deflecting device is kept at a distance from walls of the storage volume via at least one stud bolt which generates tensioning forces in the flow direction.

Mittels zumindest eines Stehbolzens kann die Strömungslenkeinrichtung an einer das Speichervolumen begrenzenden Wandung fixiert werden. Als derartige Wandung bietet sich beispielsweise eine stirnseitige Wandung des Speichervolumens an. Als Stehbolzen eignen sich dabei langgestreckte Bolzen, beispielsweise Gewindebolzen, über welche die Strömungslenkeinrichtung mit einer Wandung des Speichervolumens verschraubt werden kann. Dabei sollte vorteilhaft vorgesehen sein, dass eine Berührung der Strömungslenkeinrichtung mit einer Wandung des Speichervolumens ausschließlich über den bzw. die Stehbolzen erfolgt, so dass die Strömungslenkeinrichtung im Weiteren frei von Kontaktierungspunkten mit das Speichervolumen begrenzenden Wandungen ist.By means of at least one stud bolt, the flow deflecting device can be fixed to a wall bounding the storage volume. As such wall, for example, offers an end wall of the storage volume. Elongated bolts, for example threaded bolts, via which the flow-deflecting device can be screwed to a wall of the storage volume are suitable stud bolts. It should advantageously be provided that a contact of the flow-deflecting device with a wall of the storage volume is carried out exclusively via the stud bolt (s), so that the flow-deflecting device is subsequently free of contacting points with the storage volume bounding walls.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend näher beschrieben.In the following, an embodiment of the invention is shown schematically in a drawing and described in more detail below.

Dabei zeigt dieIt shows the

Figur 1FIG. 1
einen Ausschnitt einer Unterbrechereinheit eines Hochspannungs-Leistungsschalters im Schnitt, diea section of an interrupter unit of a high-voltage circuit breaker in section, the
Figurencharacters
jeweils einen Ausschnitt der Figur 1 ergänzteach a section of FIG. 1 added
2,3,4,52,3,4,5
um verschiedene Ausführungsvarianten einer Strömungslenkeinrichtung und dieto various embodiments of a flow deflecting device and the
Figur 6FIG. 6
eine Draufsicht und einen Schnitt durch eine Strömungslenkeinrichtung.a plan view and a section through a flow deflecting device.

In der Figur 1 ist ein Ausschnitt einer Unterbrechereinheit eines Hochspannungs-Leistungsschalters im Schnitt dargestellt. Die Unterbrechereinheit des Hochspannungs-Leistungsschalters ist im Wesentlichen koaxial zu einer Längsachse 1 aufgebaut. Die Unterbrechereinheit des Hochspannungs-Leistungsschalters weist ein erstes Lichtbogenkontaktstück 2 sowie ein zweites Lichtbogenkontaktstück 3 auf. Die beiden Lichtbogenkontaktstücke 2, 3 sind koaxial zu der Längsachse 1 ausgerichtet und einander gegenüberstehend angeordnet. Dabei ist das erste Lichtbogenkontaktstück 2 an seinem dem zweiten Lichtbogenkontaktstück 3 zugewandten Ende mit einem mehrere Kontaktfinger aufweisenden buchsenförmigen Kontaktelement ausgestattet. Das zweite Lichtbogenkontaktstück 3 ist bolzenförmig ausgestaltet und zum Einschieben in das buchsenförmige Kontaktelement des ersten Lichtbogenkontaktstückes 3 dimensioniert.In the FIG. 1 a section of an interrupter unit of a high-voltage circuit breaker is shown in section. The interrupter unit of the high-voltage circuit breaker is constructed essentially coaxially to a longitudinal axis 1. The interrupter unit of the high-voltage circuit breaker has a first arcing contact piece 2 and a second arcing contact piece 3. The two arcing contact pieces 2, 3 are aligned coaxially with the longitudinal axis 1 and arranged opposite one another. In this case, the first arcing contact piece 2 is equipped at its end facing the second arcing contact piece 3 with a contact finger having a sleeve-shaped contact element. The second arcing contact piece 3 is configured bolt-shaped and dimensioned for insertion into the socket-shaped contact element of the first arcing contact piece 3.

Koaxial zu dem ersten Lichtbogenkontaktstück 2 ist ein erstes Nennstromkontaktstück 4 angeordnet. Koaxial zu dem zweiten Lichtbogenkontaktstück 3 ist ein zweites Nennstromkontaktstück 5 angeordnet. Die beiden Nennstromkontaktstücke 4, 5 weisen jeweils eine im Wesentlichen hohlzylindrische Grundstruktur auf, wobei das erste Lichtbogenkontaktstück 2 und das erste Nennstromkontaktstück 4 das gleich Potential auch im geöffnetem Zustand des Hochspannungs-Leistungsschalters aufweisen und das zweite Lichtbogenkontaktstück 3 und das zweite Nennstromkontaktstück 5 ebenfalls das gleiche elektrische Potential auch bei geöffnetem Hochspannungs-Leistungsschalter führen. Das zweite Nennstromkontaktstück 5 ist an seinem dem ersten Nennstromkontaktstück 4 zugewandten Ende mit Kontaktfingern versehen, welche auf eine Außenmantelfläche des ersten Nennstromkontaktstückes 4 auffahren und so eine galvanische Kontaktierung der beiden Nennstromkontaktstücke 4, 5 hervorrufen können. Die Lichtbogenkontaktstücke 2, 3 sowie die Nennstromkontaktstücke 4, 5 sind dabei derart zueinander angeordnet, dass bei einer Relativbewegung von dem ersten Lichtbogenkontaktstück 2 und dem ersten Nennstromkontaktstück 4 sowie von dem zweiten Lichtbogenkontaktstück 3 und dem zweiten Nennstromkontaktstück 5 bei einem Einschaltvorgang zunächst eine Kontaktierung der Lichtbogenkontaktstücke 2, 3 und darauf folgend eine Kontaktierung der Nennstromkontaktstücke 4, 5 erfolgt. Bei einem Ausschaltvorgang, d. h. bei einer Relativbewegung, welche eine Entfernung der Kontaktstücke 2, 3, 4, 5 voneinander hervorruft, wird zuerst eine galvanische Trennung der beiden Nennstromkontaktstücke 4, 5 und anschließend eine galvanische Trennung der beiden Lichtbogenkontaktstücke 2, 3 vorgenommen. Dadurch ist sichergestellt, dass entstehende Lichtbögen bei einem Einschaltvorgang bzw. bei einem Ausschaltvorgang aufgrund des Voreilens bzw. Nacheilens der Lichtbogenkontaktstücke 2, 3 vorzugsweise zwischen den beiden Lichtbogenkontaktstücken 2, 3 auftreten. Damit ist eine Möglichkeit gegeben, die Nennstromkontaktstücke 4,5 aus einem Material zu fertigen, welches eine geringere thermische Widerstandsfähigkeit aufweist als das Material, welches zur Ausbildung der Kontaktbereiche der beiden Lichtbogenkontaktstücke 2, 3 eingesetzt wird.Coaxially with the first arcing contact piece 2, a first rated current contact piece 4 is arranged. Coaxially to the second arcing contact piece 3, a second rated current contact piece 5 is arranged. The two rated current contact pieces 4, 5 each have a substantially hollow cylindrical basic structure on, wherein the first arcing contact piece 2 and the first rated current contact piece 4 have the same potential even in the open state of the high-voltage circuit breaker and the second arcing contact piece 3 and the second rated current contact piece 5 also perform the same electrical potential even with the high-voltage circuit breaker open. The second rated current contact piece 5 is provided at its the first rated current contact piece 4 end facing with contact fingers, which ascend on an outer circumferential surface of the first rated current contact piece 4 and so can cause a galvanic contacting of the two rated current contact pieces 4, 5. The arcing contact pieces 2, 3 and the rated current contact pieces 4, 5 are arranged to each other such that in a relative movement of the first arcing contact piece 2 and the first rated current contact piece 4 and the second arcing contact piece 3 and the second rated current contact piece 5 at a power-up first contacting the arcing contact pieces 2, 3 and then a contacting of the rated current contact pieces 4, 5 takes place. In a turn-off, ie in a relative movement, which causes a distance of the contact pieces 2, 3, 4, 5 from each other, first a galvanic separation of the two rated current contact pieces 4, 5 and then a galvanic separation of the two arcing contact pieces 2, 3 is made. This ensures that occurring arcs occur during a switch-on or during a switch-off due to the lead or lag the arc contact pieces 2, 3 preferably between the two arcing contact pieces 2, 3. This provides a possibility of producing the rated current contact pieces 4, 5 from a material which has a lower thermal resistance than the material used to form the contact regions of the two arcing contact pieces 2, 3.

Zur Lenkung und Leitung eines zwischen den Lichtbogenkontaktstücken 2, 3 brennenden Lichtbogens ist koaxial zur Längsachse 1 eine Isolierstoffdüse 6 angeordnet. Die Isolierstoffdüse 6 ist dabei derart angeordnet, dass eine Schaltstrecke zwischen den beiden Lichtbogenkontaktstücken 3 zumindest teilweise innerhalb eines von der Isolierstoffdüse 6 begrenzten Schaltgaskanals 7 angeordnet ist. Der Schaltgaskanal 7 weist eine Engstelle auf, welche zumindest zeitweise während eines Schaltvorganges von dem zweiten Lichtbogenkontaktstück 3 verdämmt ist. Dadurch ist das von einem zwischen den beiden Lichtbogenkontaktstücken 2, 3 brennenden Lichtbogen erhitzte und expandierte Schaltgas, vorzugsweise in Richtung eines Speichervolumens 8 getrieben. Das Speichervolumen 8 erstreckt sich koaxial zu der Längsachse 1 und weist eine im Wesentlichen hohlzylindrisches Formgebung auf. In einer Stirnseite des Speichervolumens 8 ist die Isolierstoffdüse 6 mittels eines Verspannringes 9 festgelegt. Die Isolierstoffdüse 6 begrenzt mit seinen an das Speichervolumen 6 grenzenden Wandungen bzw. in das Speichervolumen 8 hineinragenden Wandungen das Speichervolumen 8 teilweise. Das Speichervolumen 8 ist von dem ersten Lichtbogenkontaktstück 2 durchsetzt, wobei das erste Lichtbogenkontaktstück 2 in den Schaltgaskanal 7 bis in die Nähe der Engstelle hineinragt. Das erste Lichtbogenkontaktstück 2 ist mantelseitig von einer sogenannten Hilfsdüse 10 geschützt. Durch das Hineinragen des ersten Lichtbogenkontaktstückes 2 und der Hilfsdüse 10 ist der Schaltgaskanal 7 an seinem in Richtung des Speichervolumens ragenden Ende in Form eines Ringkanals ausgestaltet.To guide and guide a burning between the arcing contact pieces 2, 3 arc coaxial with the longitudinal axis 1, a Isolierstoffdüse 6 is arranged. The Isolierstoffdüse 6 is arranged such that a switching path between the two arcing contact pieces 3 is at least partially disposed within a limited by the insulating material 6 switching gas channel 7. The switching gas channel 7 has a constriction, which is at least temporarily dammed during a switching operation of the second arcing contact piece 3. As a result, the heated by an arc between the two arcing contact pieces 2, 3 burning and expanded switching gas, preferably in the direction of a storage volume 8 driven. The storage volume 8 extends coaxially to the longitudinal axis 1 and has a substantially hollow cylindrical shape. In an end face of the storage volume 8, the insulating material 6 is fixed by means of a Verspannringes 9. The Isolierstoffdüse 6 limited with its adjacent to the storage volume 6 walls or in the storage volume 8 projecting walls, the storage volume 8 partially. The storage volume 8 is penetrated by the first arcing contact piece 2, the first arcing contact piece 2 protruding into the switching gas channel 7 as far as the constriction. The first arcing contact piece 2 is protected on the shell side by a so-called auxiliary nozzle 10. By projecting the first arcing contact piece 2 and the auxiliary nozzle 10, the switching gas channel 7 is designed in the form of an annular channel at its end projecting in the direction of the storage volume.

Bei einem Ausschaltvorgang entfernen sich die Kontaktstücke 2, 4, 3, 5 voneinander. Dabei treten zunächst die Nennstromkontaktstücke 4, 5 außer Kontakt. Kurz darauffolgend erfolgt eine galvanische Trennung der beiden Lichtbogenkontaktstücke 2, 3. Zwischen den beiden Lichtbogenkontaktstücken 2, 3 kommt es zum Zünden eines Lichtbogens. Die Engstelle ist durch das zweite Lichtbogenkontaktstück 3 verdämmt. Ein von der thermischen Energie des Lichtbogens erhitztes und expandiertes Schaltgas kann aufgrund der Verdämmung der Engstelle vorzugsweise durch den Schaltgaskanal 7 in Richtung des Speichervolumens 8 abströmen und wird dort zwischengespeichert. Eine Abstrahlrichtung des Schaltgaskanals 7 ist im Wesentlichen parallel zu der Längsachse 1 ausgerichtet. In dem Speichervolumen 8 ist ein Isoliergas befindlich, welches im Vergleich zu dem expandierten Schaltgas kühler ist. Bei einem Voranschreiten der Ausschaltbewegung wird zu einem darauffolgenden Zeitpunkt die Engstelle von dem zweiten Lichtbogenkontaktstück 3 freigegeben und damit der in der Schaltstrecke befindliche Druck reduziert. Das zunächst in das Speichervolumen 8 eingetragene Schaltgas wird gemeinsam mit dem dort vorher befindlichen kühleren Isoliergas aufgrund des in dem Speichervolumen 8 während des Heizens durch den Lichtbogen erzeugten Überdruckes über den Schaltgaskanal 7 herausgepresst. Dabei wird der weiterhin zwischen den Lichtbogenkontaktstücken 2, 3 brennende Lichtbogen von den aus dem Speichervolumen 8 kommenden Gas gekühlt und bei einem Stromnulldurchgang kann ein Erlöschen desselben erfolgen. Aufgrund einer Kühlung und Beblasung des Lichtbogens und der damit folgenden Beräumung der Schaltstrecke von einem durch den Lichtbogen erzeugten Plasmas mittels des aus dem Speichervolumen 8 austretenden Gase kann ein Wiederzünden des Lichtbogens oftmals verhindert werden.In a turn-off remove the contacts 2, 4, 3, 5 from each other. At first, the rated current contact pieces 4, 5 come out of contact. Shortly thereafter, there is a galvanic separation of the two arcing contact pieces 2, 3. Between the two arcing contact pieces 2, 3 there is an ignition of an arc. The constriction is blocked by the second arcing contact piece 3. One of the thermal energy of the arc heated and expanded switching gas can flow due to the congestion of the bottleneck preferably through the switching gas channel 7 in the direction of the storage volume 8 and is cached there. An emission direction of the switching gas channel 7 is aligned substantially parallel to the longitudinal axis 1. In the storage volume 8 is an insulating gas is located, which is cooler compared to the expanded switching gas. As the switch-off movement proceeds, the bottleneck is released by the second arcing contact piece 3 at a subsequent time, thereby reducing the pressure in the switching path. The initially registered in the storage volume 8 switching gas is pressed out together with the previously there cooler insulating gas due to the pressure generated in the storage volume 8 during the heating by the arc over the switching gas channel 7. In this case, the arc which continues to be burned between the arcing contact pieces 2, 3 is cooled by the gas coming from the storage volume 8, and extinction thereof can take place at a current zero crossing. Due to cooling and blowing of the arc and the consequent removal of the switching path from a plasma generated by the arc by means of the gases emerging from the storage volume 8, reignition of the arc can often be prevented.

Um auch größere Lichtbögen beherrschen zu können, ist es notwendig, ein gezieltes Lenken und Beeinflussen der Strömung im Innern des Speichervolumens 8 vorzusehen. In den Figuren 2, 3, 4 und 5 sind verschiede Ausgestaltungsvarianten einer Strömungslenkeinrichtung dargestellt, welche im Innern des Speichervolumens 8 angeordnet sind. Die Figuren 2, 3, 4 und 5 zeigen jeweils Ausschnitte aus der in der Figur 1 prinzipiell dargestellten Unterbrechereinheit eines Hochspannungs-Leistungsschalters.In order to master even larger arcs, it is necessary to provide a targeted steering and influencing the flow in the interior of the storage volume 8. In the FIGS. 2, 3 . 4 and 5 various design variants of a flow deflection device are shown, which in the interior of the Storage volume 8 are arranged. The FIGS. 2, 3 . 4 and 5 each show excerpts from the in the FIG. 1 principle illustrated interrupter unit of a high-voltage circuit breaker.

Die Figur 2 zeigte eine erste Ausgestaltungsvariante einer Strömungslenkeinrichtung 11a. Die erste Ausgestaltungvariante einer Strömungslenkeinrichtung 11a weist einen rotationssymmetrisch zu der Längsachse 1 ausgeformten Grundkörper auf. Die Strömungslenkeinrichtung 11a ist beabstandet zu der Wandung angeordnet, in welcher der Schaltgaskanal 7 mündet. Vorliegend ist diese Wandung durch eine stirnseitige Front der Isolierstoffdüse 6 gebildet. Die erste Ausgestaltungsvariante der Strömungslenkeinrichtung 11a weist einen Schaltgaseintrittskanal 12a auf. Der Schaltgaseintrittskanal 12a verläuft dabei in Richtung der Längsachse 1 und ist von der das erste Lichtbogenkontaktstück 2 umgebenden Hilfsdüse 10 ebenso wie von dem ersten Lichtbogenkontaktstück 2 durchsetzt. Der Schaltgaseintrittskanal 12a der ersten Variante der Strömungslenkeinrichtung 11a weist somit eine ringkanalförmige Struktur auf. Zwischen der Mündungsöffnung des Schaltgaskanals 7 in dem Speichervolumen 8 und einer Schaltgaseintrittskanalwandung der ersten Variante der Strömungslenkeinrichtung 11a ist ein Ringspalt 13 gebildet.The FIG. 2 showed a first embodiment variant of a flow deflecting device 11a. The first variant embodiment of a flow-deflecting device 11a has a main body formed rotationally symmetrically with respect to the longitudinal axis 1. The flow deflecting device 11a is arranged at a distance from the wall in which the switching gas channel 7 opens. In the present case, this wall is formed by an end face of the insulating material 6. The first embodiment variant of the flow-deflecting device 11a has a switching-gas inlet channel 12a. The switching gas inlet channel 12a extends in the direction of the longitudinal axis 1 and is penetrated by the first arc contact piece 2 surrounding auxiliary nozzle 10 as well as the first arcing contact piece 2. The switching gas inlet channel 12a of the first variant of the flow deflecting device 11a thus has an annular channel-shaped structure. An annular gap 13 is formed between the outlet opening of the switching gas channel 7 in the storage volume 8 and a switching gas inlet channel wall of the first variant of the flow deflection device 11a.

Die erste Variante der Strömungslenkeinrichtung 11a weist einen Abschnitt 14 auf, in welchem die Strömungseintrittskanalwandung eine im Wesentlichen kegelstumpfartige hohlzylindrische Ausgestaltung aufweist, so dass eine Vergrößerung des Querschnittes des Schaltgaseintrittskanals 12a in Abstrahlrichtung erfolgt. In dem Abschnitt 14 sind mehrere Rückströmkanäle 15a, 15b angeordnet. Die Rückströmkanäle 15a, 15b sind dabei im Wesentlichen radial zu der Längsachse 1 ausgerichtet und auf zwei umlaufenden Kreisbahnen angeordnet, so dass der Abschnitt 14 gleichmäßig an seinem Umfang verteilte Rückströmkanäle 15a, 15b aufweist. Die den Schaltgaseintrittskanal 12a begrenzende Schaltgaseintrittskanalwandung weist innerhalb des Abschnittes 14 eine im Wesentlichen konstante Wandstärke auf, wobei im Bereich der Grundfläche des hohlkegelstumpfförmigen Abschnittes 14 eine vorspringende Schulter 16a angeformt ist. Die vorspringende Schulter 16 weist die Form einer radial umlaufenden Ringscheibe auf. Die radial umlaufende Ringscheibe ist dabei derart dimensioniert, dass an einer Außenmantelfläche der Ringscheibe und damit an einer Außenmantelfläche der Schaltgaseintrittskanalwandung ein Ringspalt 17 gebildet ist. Weiter ist die vorspringende Schulter 16a von einem Rückströmkanal 15c durchsetzt, welcher im Wesentlichen in Richtung der Abstrahlrichtung des Schaltgaskanals 7 die Strömungslenkeinrichtung durchsetzt. Die Abstrahlrichtung entspricht im Wesentlichen der Richtung der Längsachse 1. In der vorspringenden Schulter 16a sind dabei auf einer Kreisbahn verteilt mehrere Rückströmkanäle 15c angeordnet, so dass ein ausreichender Querschnitt der Rückströmkanäle gegeben ist. Sowohl die radialen als auch die axial angeordneten Rückströmkanäle 15a, 15b, 15c können beispielsweise kreisförmige Querschnitte aufweisen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass davon abweichend beispielsweise schlitzförmige, gebogene Gestaltungen der Querschnitte der Rückströmkanäle vorgesehen sind.The first variant of the flow-deflecting device 11a has a section 14, in which the flow inlet channel wall has a substantially frusto-conical hollow cylindrical configuration, so that an enlargement of the cross section of the switching gas inlet channel 12a takes place in the emission direction. In the section 14 a plurality of return flow channels 15a, 15b are arranged. The return flow channels 15a, 15b are aligned substantially radially to the longitudinal axis 1 and arranged on two circumferential circular paths, so that the Section 14 evenly distributed on its circumference return flow channels 15a, 15b has. The switching gas inlet channel wall bounding the switching gas inlet channel 12a has an essentially constant wall thickness within the section 14, wherein a projecting shoulder 16a is formed in the region of the base surface of the hollow truncated cone-shaped section 14. The projecting shoulder 16 has the shape of a radially encircling annular disc. The radially encircling annular disc is dimensioned such that an annular gap 17 is formed on an outer lateral surface of the annular disc and thus on an outer lateral surface of the switching gas inlet channel wall. Next, the projecting shoulder 16a is penetrated by a return flow channel 15c, which passes through the flow-deflecting device substantially in the direction of the emission direction of the switching gas channel 7. The emission direction substantially corresponds to the direction of the longitudinal axis 1. In the projecting shoulder 16a, a plurality of return flow channels 15c are arranged distributed on a circular path, so that a sufficient cross section of the return flow channels is provided. Both the radial and the axially arranged return flow channels 15a, 15b, 15c may, for example, have circular cross sections. However, it can also be provided that deviating example, slot-shaped, curved configurations of the cross sections of the return flow channels are provided.

Bei einem Einströmen von heißem Schaltgas aus dem Schaltgaskanal 7 in das Speichervolumen 8 wird das Schaltgas in Abstrahlrichtung des Schaltgaskanals 7 in den Schaltgaseintrittskanal 12a hineingelenkt. Aufgrund des Korrespondierens der Fläche der Mündungsöffnung des Schaltgaskanals 7 und der Öffnung des Eingangs des Schaltgaseintrittskanals 12 tritt das Schaltgas unter geringen Verwirbelungen durch den Ringspalt 13 hindurch. Von dem Schaltgaseintrittskanal 12a wird das Schaltgas in einem Abschnitt des Speichervolumens 8, welcher von dem Bereich der Mündung des Schaltgaskanals 7 abgewandt ist, fortgeleitet. Geschützt von der Schaltgaslenkeinrichtung 11a wird kaltes Isoliergas von dem in den abgewandten Abschnitt des Speichervolumens 8 einströmenden heißen Schaltgas zunächst separiert. Mit einem zunehmenden Druck innerhalb des Speichervolumens 8 bzw. einem abnehmenden Druck in dem Schaltgaskanal 7 erfolgt ein Ausströmen bzw. Überströmen der heißen Schaltgas beispielsweise über die Rückströmkanäle 15a, 15b, 15c in den Schaltgaseintrittskanal 12a hinein, und zumindest teilweise über diesen zurück in den Schaltgaskanal 7. Der Schaltgaskanal 7 leitet die im Speichervolumen 8 zwischengespeicherten Gase in die Schaltstrecke zwischen den beiden Lichtbogenkontaktstücken 2, 3 zurück. Neben einem Nutzen der Rückströmkanäle 15a, 15b, 15c zum Rückführen der Gase können auch die Ringspalte 17, 13 genutzt werden, um Schaltgas bzw. kühles Isoliergas aus dem Speichervolumen 8 herauszubefördern und über den Schaltgaskanal 7 abströmen zu lassen.When an influx of hot switching gas from the switching gas channel 7 in the storage volume 8, the switching gas is directed in the emission of the switching gas channel 7 in the switching gas inlet channel 12a. Due to the correspondence of the surface of the mouth opening of the switching gas channel 7 and the opening of the inlet of the switching gas inlet channel 12, the switching gas passes through the annular gap 13 with little turbulence. From the switching gas inlet channel 12a the switching gas in a portion of the storage volume 8, which faces away from the region of the mouth of the switching gas channel 7, forwarded. Protected by the switching gas deflecting device 11a, cold insulating gas is first separated from the hot switching gas flowing into the remote section of the storage volume 8. With an increasing pressure within the storage volume 8 or a decreasing pressure in the switching gas channel 7, an outflow or overflow of the hot switching gas takes place, for example, via the return flow channels 15a, 15b, 15c into the switching gas inlet channel 12a, and at least partially back into the switching gas channel 7. The switching gas channel 7 passes the cached in the storage volume 8 gases in the switching path between the two arcing contact pieces 2, 3 back. In addition to a benefit of the return flow channels 15a, 15b, 15c for returning the gases, the annular gaps 17, 13 can also be used to convey switching gas or cool insulating gas out of the storage volume 8 and let it flow off via the switching gas channel 7.

Zur Halterung der Schaltgaslenkeinrichtung 11a sind ein oder mehrere Stehbolzen 18 in einer stirnseitigen Wand des Speichervolumens 8 befestigt. Auf den Stehbolzen 18 können entsprechende Verschraubungen der ersten Variante der Schaltgaslenkeinrichtung 11a vorgenommen werden. Durch die Schaltgaslenkeinrichtung 11a ist von dem Gesamtvolumen des Speichervolumens 8 ein Abschnitt abgeteilt, welcher sich radial hinter einer Schaltgaseintrittskanalwandung erstreckt. Nach einem Einstrahlen der heißen Schaltgase über den Schaltgaskanal 7 sowie den Schaltgaseintrittskanal 12a kann in dem Abschnitt vorgehaltenes kaltes Isoliergas vor einer starken Durchmischung mit eintretenden heißen Schaltgasen geschützt werden. Bei einem Rückströmen des heißen Schaltgases beispielsweise über die Rückströmkanäle 15a, 15b, 15c bzw. die Ringspalte 13, 17 wird das kalte Isoliergas vor dem heißen Schaltgas hergetrieben und vor dem heißen Schaltgas aus dem Speichervolumen 8 ausgestoßen.For holding the switching gas deflecting device 11a, one or more stud bolts 18 are mounted in an end wall of the storage volume 8. On the stud bolts 18 corresponding fittings of the first variant of the switching gas steering device 11a can be made. By Schaltgaslenkeinrichtung 11a is divided from the total volume of the storage volume 8, a portion which extends radially behind a Schaltgaseintrittskanalwandung. After an irradiation of the hot switching gases via the switching gas channel 7 and the switching gas inlet channel 12a can be protected in the section held cold insulating before strong mixing with incoming hot switching gases. In a return flow of the hot switching gas, for example via the return flow channels 15a, 15b, 15c and the annular gaps 13, 17, the cold insulating gas is driven in front of the hot switching gas and ejected from the storage volume 8 before the hot switching gas.

Die Figur 3 zeigt eine zweite Ausgestaltungsvariante einer Schaltgaslenkeinrichtung 11b, welche dem Konstruktionsprinzip der ersten Variante der Schaltgaslenkeinrichtung 11a folgt. Bei der zweiten Variante der Schaltgaslenkeinrichtung 11b schließt sich an einen hohlkegelstumpfförmigen Abschnitt 14 ein hohlzylinderförmiger Abschnitt 20 an. Durch den hohlzylinderförmigen Abschnitt 20 ist der von der zweiten Variante der Strömungslenkeinrichtung 11b separierte Abschnitt zur Vorhaltung von kühlem Isoliergas innerhalb des Speichervolumens 8 vergrößert. Dadurch kann in dem Speichervolumen 8 eine größere Menge von kaltem Isoliergas vorgehalten werden. Weiter wurde bei der zweiten Variante der Strömungslenkeinrichtung 11b auf eine Anordnung von radial innerhalb der vorspringenden Schulter 16a verlaufenden Rückströmkanälen verzichtet. Somit ist ein Rückströmen vor allem über den Ringspalt 17, welcher zwischen einer Außenmantelfläche der vorspringenden Schulter 16a und einer Innenmantelfläche des Speichervolumens 8 gebildet ist vorgesehen. Dadurch ist ein gezielteres Trennen von kaltem Isoliergas und heißem Schaltgas innerhalb des Speichervolumens möglich. Bedarfsweise kann jedoch auch eine Ausstattung mit Rückströmkanälen erfolgen.The FIG. 3 shows a second embodiment variant of a Schaltgaslenkeinrichtung 11b, which follows the design principle of the first variant of the switching gas deflecting device 11a. In the second variant of the switching gas deflecting device 11b, a hollow cylindrical section 20 adjoins a hollow frustoconical section 14. By the hollow cylindrical portion 20 of the second variant of the flow deflector 11 b separated section for maintaining cool insulating gas within the storage volume 8 is increased. As a result, a larger amount of cold insulating gas can be stored in the storage volume 8. Furthermore, in the second variant of the flow-deflecting device 11b, an arrangement of return flow channels extending radially within the projecting shoulder 16a has been dispensed with. Thus, a return flow is provided above all via the annular gap 17, which is formed between an outer circumferential surface of the projecting shoulder 16a and an inner circumferential surface of the storage volume 8. This allows a more targeted separation of cold insulating gas and hot switching gas within the storage volume. If necessary, however, can also be equipped with Rückströmkanälen.

Die Figur 4 zeigt eine reduzierte dritte Variante einer Strömungslenkeinrichtung 11c. Die Strömungslenkeinrichtung 11c weist eine hohlzylindrische Struktur in Form einer Scheibe auf. Die hohlzylindrische Scheibe ist von einem Schaltgaseintrittskanal 12c durchsetzt, welcher in Form von mehreren in Strömungsrichtung des Schaltgaskanals 7 in die Strömungseintrittskanalwandung der dritten Variante der Strömungslenkeinrichtung 11c eingebrachte Ausnehmungen gebildet ist.The FIG. 4 shows a reduced third variant of a flow deflector 11c. The flow-deflecting device 11c has a hollow-cylindrical structure in the form of a disk. The hollow cylindrical disk is penetrated by a switching gas inlet channel 12c, which is formed in the form of several in the flow direction of the switching gas channel 7 in the Strömungseintrittskanalwandung the third variant of the flow deflector 11c introduced recesses.

Neben mehreren radial umlaufend verteilten Öffnungen 12c zur Ausbildung eines Schaltgaseintrittskanals ist ein Ringspalt 21 zwischen der Schaltgaseintrittskanalwandung der dritten Variante der Strömungslenkeinrichtung 11c und der Hilfsdüse 10 gebildet, welcher ebenfalls zur Ausbildung des Schaltgaseintrittskanals 12c beiträgt. In radialer Richtung ist die dritte Ausgestaltungsvariante der Strömungslenkeinrichtung 11c von mehreren auf einer Kreisbahn verteilten Rückströmkanälen 5c umgeben. Zwischen einer äußeren Mantelfläche der dritten Variante der Strömungslenkeinrichtung 11c und einer Innenmantelfläche des Speichervolumens 8 ist ein Ringspalt 17 gebildet. Eine derartige ringscheibenartige Ausgestaltung einer Strömungslenkeinrichtung 11c weist den Vorteil auf, dass eine kostengünstige Fertigung einer derartigen Strömungsbarriere ermöglicht ist.In addition to a plurality of radially circumferentially distributed openings 12c for forming a switching gas inlet channel, an annular gap 21 between the Schaltgaseintrittskanalwandung the third variant of the flow deflector 11c and the auxiliary nozzle 10 is formed, which also contributes to the formation of the switching gas inlet channel 12c. In the radial direction, the third embodiment variant of the flow-deflecting device 11c is surrounded by a plurality of return flow channels 5c distributed in a circular path. Between an outer circumferential surface of the third variant of the flow-deflecting device 11c and an inner circumferential surface of the storage volume 8, an annular gap 17 is formed. Such an annular disc-like configuration of a flow-deflecting device 11c has the advantage that a cost-effective production of such a flow barrier is made possible.

In der Figur 5 ist eine vierte Variante einer Strömungslenkeinrichtung 11d gezeigt. Die vierte Variante einer Strömungslenkeinrichtung 11d baut auf der Konstruktion der in der Figur 4 gezeigten dritten Variante einer Strömungslenkeinrichtung 11c auf. Dabei ist jedoch vorgesehen, dass am äußeren Umfang eine vorspringende Schulter 22 angeordnet ist, wobei die vorspringende Schulter 22 sich bezogen auf die Längsachse 1 bzw. die Abstrahlrichtung des Schaltgaskanals 7 im Wesentlichen in axialer Richtung erstreckt. In der vorspringenden Schulter 22 sind mehrere Rückströmkanäle 15a, 15b eingebracht, welche gleichmäßig am Umfang verteilt angeordnet sind und an der vierten Variante der Strömungslenkeinrichtung 11d in der vorspringenden Schulter im Wesentlichen in radialer Richtung ein Überströmen von Gasen ermöglicht.In the FIG. 5 a fourth variant of a flow deflector 11d is shown. The fourth variant of a flow-deflecting device 11d is based on the construction of the third variant of a flow-deflecting device 11c shown in FIG. However, it is provided that a protruding shoulder 22 is arranged on the outer circumference, wherein the protruding shoulder 22 extends relative to the longitudinal axis 1 or the emission direction of the switching gas channel 7 substantially in the axial direction. In the projecting shoulder 22 a plurality of return flow channels 15a, 15b are introduced, which are arranged distributed uniformly around the circumference and allows in the fourth variant of the flow deflector 11d in the projecting shoulder substantially in the radial direction, an overflow of gases.

Die Figur 6 zeigt die erste Variante der Strömungslenkeinrichtung 11a in einem Schnitt sowie in einer Draufsicht. Zu erkennen sind in dem Schnitt insbesondere der hohlkegelstumpfförmige Abschnitt 14 der Schaltgaskanaleintrittswandung, an welchen sich an der Grundfläche die vorspringende Schulter 16a anschließt. In der vorspringenden Schulter 16a sind mehrere Befestigungslöcher 23a,b,c,d vorgesehen, welche der Aufnahme von Stehbolzen 18 dienen. Auf zwei radial um die Längsachse 1 umlaufenden Kreisbahnen sind mehrere radial ausgerichtete Rückströmkanäle 15a, 15b angeordnet. Weiterhin ist die vorspringende Schulter 16 von mehreren in Abstrahlrichtung verlaufenden Rückströmkanälen 15c durchsetzt. Dabei weisen die in Abstrahlrichtung verlaufenden Rückströmkanäle 15c jeweils einen sektorförmig gebogenen Querschnitt nach Art eines Schlitzes auf.The FIG. 6 shows the first variant of the flow deflecting device 11a in a section and in a plan view. Evident are in the section, in particular the hollow truncated cone Section 14 of the Schaltgaskanaleintrittswandung, at which adjoins the base of the projecting shoulder 16a. In the projecting shoulder 16a a plurality of mounting holes 23a, b, c, d are provided, which serve to receive studs 18. A plurality of radially directed return flow passages 15a, 15b are arranged on two circular orbits circulating radially about the longitudinal axis 1. Furthermore, the projecting shoulder 16 is penetrated by a plurality of extending in the emission direction return flow channels 15c. In this case, the return flow channels 15c extending in the emission direction each have a sector-shaped cross-section in the manner of a slot.

Aufgrund der hohlkegelstumpfartigen Ausgestaltung des Abschnittes 14 ist der Querschnitt des Einganges des Schaltgaseintrittskanals 12a geringer als der Ausgang des Schaltgaseintrittskanals 12a.Due to the hollow frustoconical configuration of section 14, the cross section of the inlet of the switching gas inlet channel 12a is less than the outlet of the switching gas inlet channel 12a.

Neben verschiedenen Formen und Ausgestaltungen der Schaltgaseintrittskanäle 12a, 12b, 12c, 12d und verschiedenen Formgebungen der Strömungslenkeinrichtung 11a, 1b, 11c, 11d ist jedoch vorteilhaft vorzusehen, dass Rückströmkanäle 15a, 15b, 15c zusätzlich zu einem Schaltgaseintrittskanal 12a, 12b, 12c, 12d die Strömungslenkeinrichtung 11a, 11b, 11c, 11d durchsetzen, wobei zwischen einer Wandung, in welcher der Schaltgaskanal 7 mündet, und der Schaltgaseintrittskanalwandung ein Ringspalte 13 gebildet ist.In addition to various shapes and configurations of the switching gas inlet channels 12a, 12b, 12c, 12d and different shapes of the flow deflector 11a, 1b, 11c, 11d, however, it is advantageous to provide that return flow channels 15a, 15b, 15c in addition to a switching gas inlet channel 12a, 12b, 12c, 12d the Flow deflection device 11a, 11b, 11c, 11d pass through, wherein between a wall, in which the switching gas channel 7 opens, and the Schaltgaseintrittskanalwandung an annular gap 13 is formed.

Claims (12)

  1. High-voltage circuit breaker having a switching gap which is at least partially surrounded by an insulating material nozzle (6) which has a switching gas channel (7) which opens in a storage volume (8), and having a flow guide device (11a, 11b, 11c, 11d), which is arranged at least partially within the storage volume (8),
    characterized in that
    the flow guide device (11a, 11b, 11c, 11d) has a switching gas inlet channel (12a, 12b, 12c, 12d) which is bounded by a switching gas inlet channel wall and into which the switching gas channel (7) injects switching gas in an emission direction (1), and a wall of the insulating material nozzle (6), in which the switching gas channel (7) opens, and the switching gas inlet channel wall bounds an annular gap (13), wherein, in order to form the annular gap (13), the wall is at a distance from the flow guide device (11a, 11b, 11c, 11d).
  2. High-voltage circuit breaker according to Claim 1, characterized in that
    the switching gas inlet channel (7) is an annular channel.
  3. High-voltage circuit breaker according to one of Claims 1 or 2,
    characterized in that
    the switching gas inlet channel (7) has an inlet which is located upstream of an outlet in the emission direction (1), with the inlet having a smaller cross section than the outlet.
  4. High-voltage circuit breaker according to one of Claims 1 to 3,
    characterized in that
    at least one, and in particular a plurality of, reverse-flow channel or channels (15a, 15b, 15c) is or are arranged in the switching gas inlet channel wall.
  5. High-voltage circuit breaker according to Claim 4,
    characterized in that
    at least one reverse-flow channel (15a, 15b, 15c) passes through a switching gas inlet channel wall in the emission direction (1).
  6. High-voltage circuit breaker according to one of Claims 4 or 5,
    characterized in that
    at least one reverse-flow channel (15a, 15b, 15c) passes through a switching gas inlet channel wall radially with respect to the emission direction (1).
  7. High-voltage circuit breaker according to one of Claims 1 to 6,
    characterized in that
    the switching gas inlet channel wall has a projecting shoulder (16a, 22) around the switching gas inlet channel (12a, 12b, 12c, 12d).
  8. High-voltage circuit breaker according to Claim 7,
    characterized in that
    at least one reverse-flow channel (15a, 15b, 15c) passes through the projecting shoulder (16a, 22).
  9. High-voltage circuit breaker according to one of Claims 1 to 8,
    characterized in that
    a switching contact piece projects into the switching gas channel (12a, 12b, 12c, 12d).
  10. High-voltage circuit breaker according to one of Claims 1 to 9,
    characterized in that
    an annular gap (17) is formed between an outer envelope surface of the switching gas channel inlet wall and an inner envelope surface of the storage volume (8).
  11. High-voltage circuit breaker according to one of Claims 4 to 10,
    characterized in that
    the switching gas inlet channel wall has a hollow truncated conical section (14), and a reverse-flow channel (15a, 15b, 15c) passes through the section (14).
  12. High-voltage circuit breaker according to one of Claims 1 to 11,
    characterized in that
    the flow guide device (11a, 11b, 11c, 11d) is kept at a distance from the walls of the storage volume (8) via at least one stud bolt (18), which produces stressing forces running in the flow direction (1).
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