CH367227A - Circuit breaker - Google Patents

Circuit breaker

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Publication number
CH367227A
CH367227A CH6869459A CH6869459A CH367227A CH 367227 A CH367227 A CH 367227A CH 6869459 A CH6869459 A CH 6869459A CH 6869459 A CH6869459 A CH 6869459A CH 367227 A CH367227 A CH 367227A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
piston
cylinder
switch according
compression device
dependent
Prior art date
Application number
CH6869459A
Other languages
German (de)
Inventor
F Cromer Charles
Original Assignee
Westinghouse Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Westinghouse Electric Corp filed Critical Westinghouse Electric Corp
Publication of CH367227A publication Critical patent/CH367227A/en

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/70Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/88Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts
    • H01H33/90Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism
    • H01H33/91Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism the arc-extinguishing fluid being air or gas
    • HELECTRICITY
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    • H01H33/90Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism
    • H01H33/905Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism the compression volume being formed by a movable cylinder and a semi-mobile piston

Description

  

  Leistungsschalter    Die Erfindung betrifft einen Leistungsschalter,  insbesondere die     Lichtbogenlöscheinrichtungen    für  einen Leistungsschalter, bei dem eine auf den Aus  schaltlichtbogen gerichtete Strömung eines     Lösch-          mittels    durch eine aus einem Kolben und einem  Zylinder bestehende Verdichtungseinrichtung hervor  gerufen wird. Es sind Schalter bekannt, bei denen  ein     Löschmittelstrom,    z. B. ein Gas, wie     Schwefel-          hexafluorid,    gegen den Ausschaltlichtbogen geblasen  wird, um dessen Löschung zu erreichen. Dazu     dient     ein hydraulischer Antrieb mit einem Druckmittel, wie  z.

   B. öl, zur schnellen Trennung und Bewegung der  Schaltstücke. Das Löschmittel wird dabei von einer  Kolbenanordnung verdichtet und das verdichtete  Gas durch eine Düsenanordnung auf den sich verlän  gernden Lichtbogen gedrückt. Die Düsenanordnung  ist mit dem beweglichen Schaltstück verbunden. Die  Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sowohl  der Kolben als auch der Zylinder beweglich ange  ordnet sind und zum Erzeugen der     Löschmittelströ-          mung    gegenläufig bewegbar sind.  



       Ausführungsbeispiele    der Erfindung werden an  hand der Zeichnungen erläutert.  



       Fig.    1     stellt    einen     Seitenriss    eines Leistungsschal  ters dar, bei dem die     Schaltstückanord'nung    in der  Einschaltstellung dargestellt ist.  



       Fig.2    ist ein beträchtlich vergrösserter Vertikal  schnitt durch eine der     Lichtbogenlöscheinrichtungen     des Leistungsschalters nach     Fig.    1 und einen     Teil    der  Antriebseinrichtung. Die     Schaltstückanordnung    ist  teilweise geöffnet.  



       Fig.    3 zeigt einen abgeänderten     Hydraulikantrieb,     bei dem sich ein Kolben, der die Düse und das be  wegliche Schaltstück trägt, im Innern eines Ver  dichtungszylinders bewegt.  



  In den Figuren, insbesondere in     Fig.    1, ist mit 1  ein Leistungsschalter mit einer     Löschmittelströmung       bezeichnet. Der Schalter umfasst zwei in Reihe lie  gende     Lichtbogenlöscheinrichtungen    2, 3, die sich  von     einem    zwischen ihnen angeordneten Antriebs  gehäuse 4 horizontal nach den Seiten     ,erstrecken.    Das  Antriebsgehäuse 4 ist am oberen Ende einer Isolator  säule 5 angeordnet. Die     Isolatorsäule    wird von  einem unteren Antriebsgehäuse 6 getragen. Das An  triebsgehäuse 6 ist auf einem Betonfundament 7  befestigt. Leitungsanschlüsse 8 und 9 dienen zur Ver  bindung des Leistungsschalters 1 mit den Leitungen  10 und 11.

   Wie sich ohne weiteres ergibt, verläuft  der Stromkreis über den Schalter durch die beiden  in Reihe liegenden     Lichtbogenlöscheinrichtungen    2, 3.  



  Ausserhalb des Antriebsgehäuses 4 ist ein Zeiger  12 vorgesehen, der die Ein- bzw.     Ausschaltstellung     des Schalters angibt. Wie     Fig.    1 zeigt, soll der Schalter  eingeschaltet sein.  



  In der     Fig.    2 ist .ein Querschnitt durch die linke       Lichtbogenlöscheinrichtung    2 dargestellt. Im Innern  eines wetterfesten Gehäuses 13, das vorzugsweise aus  Porzellan besteht, ist ein festes Schaltstück 14 an  geordnet, das mit einem beweglichen Schaltstück 15       zusammenwirkt.    Die Schaltstücke 14 und 15 können  beim Ausschalten voneinander getrennt werden, so  dass ein Lichtbogen 16 zwischen ihnen gezogen wird.  



  Zur Löschung des Lichtbogens 16 ist eine als  Ganzes mit 17 bezeichnete     Löscheinrichtung    vor  gesehen. Sie besteht aus einem     beweglichen    Ver  dichtungszylinder 18 und einem in seinem Innern  angeordneten ringförmigen Kolben 19. Diese     Teile     sind so angeordnet, dass beim Ausschalten des Lei  stungsschalters der bewegliche Verdichtungszylin  der 18 und, der ringförmige in dessen Innern an  geordnete Kolben 19 in entgegengesetzten Richtungen  bewegt werden.

   Dadurch wird eine     sehr        schnelle    Ver  dichtung des     Löschmittels    20 im Raum 21 im Innern  des Verdichtungszylinders 18     erreicht.    Das Lösch-      mittel 20 kann entweder gasförmig oder flüssig sein.  Zum Zwecke der Erläuterung wird     angenommen,     dass es ein schweres Gas, z. B.     Schwefelhexafluorid          (SF")    oder     Selenhexafluorid        (SeFs)    oder Mischungen  eines oder beider der vorgenannten Gase mit Argon,  Helium, Kohlendioxyd, Stickstoff oder Luft ist. Die  Löschwirkung dieser schweren Gase ist besonders gut.

    Ausserdem haben diese Gase eine grosse     d'ielektrische     Festigkeit und können die Spannung in der Aus  schaltstellung des Schalters halten.  



  Verbunden mit dem beweglichen Verdichtungs  zylinder 18 ist eine Düsenanordnung, die als Ganzes  mit 22 bezeichnet ist. Sie besteht aus einem ring  förmigen Düsenteil 23 mit einer Öffnung 24 darin.  Wie     Fig.    2 zeigt, wird der Lichtbogen vorzugsweise  innerhalb der Öffnung 24 der Düsenanordnung 23  gezogen. Das ringförmige     Düsenteil    23 ist über einen       Flanschteil    25 fest mit dem beweglichen Verdich  tungszylinder 18 verbunden. Zum Befestigen des       Flanschteils    dienen Bolzen 26, die in die Stirnwand  27 des Verdichtungszylinders 18 geschraubt sind.

   Die  Stirnwand 27 des Verdichtungszylinders 18 besitzt  eine     Anzahl        Öffnungen    28, durch die     komprimiertes     Gas 20 aus dem Raum 21 durch die Öffnung 24 des  Düsenteils 23 austreten kann, um die Löschung des  Lichtbogens 16 zu bewirken. Die     Pfeile    29 zeigen  die Richtung des Gasstromes. Um den Verdich  tungszylinder 18 über den Kolben 19 zu schieben, ist  eine Kolbenstange 30 vorgesehen. Wie     dargestellt    ist,  ist am rechten Ende der Kolbenstange 30 ein Kolben  31 befestigt, der in einem Zylinder 32 angeordnet ist.  Die Bewegung des Kolbens 31 im Zylinder 32 wird  durch ein Ventil 33 gesteuert. Das Ventil besitzt zwei  Schieber 34, 35, die durch eine Stange 36 verbun  den sind.

   Das rechte Ende der Stange 36     ist    mit  zwei Ankern 37, 38 versehen, die mit Abstand von  einander angeordnet sind. Die Anker werden von  Spulen 39, 40 angezogen, wenn diese erregt werden.  Die     Stromkreise    für die Erregung der     Ausschaltspule     39 und der Einschaltspule 50 sind nicht dargestellt.  Sie können irgendwie geeignet ausgeführt sein und  bilden keinen Teil der Erfindung.  



  Ein     Hydraulikspeicher    41 ist oberhalb des An  triebsgehäuses 4 angeordnet und über eine Leitung 42  mit dem Ventil 33 verbunden. Als     Hydraulikflüssig-          keit    dient vorzugsweise<B>Öl</B> unter hohem Druck, wie  z. B. 140     at.    Im oberen Bereich 43 des Speichers  41 ist komprimierter Stickstoff vorgesehen. Eine als  Kolben     ausgebildete,    bewegliche Trennwand 44 trennt  den Stickstoff von dem unter Druck stehenden Öl.  Zum Nachfüllen des     Druckmittels    in den Speicher 41  kann     irgendeine    geeignete Einrichtung dienen.

   Die       Nachfülleinrichtung    ist der besseren     übersichtlich-          keit    wegen in den Figuren nicht dargestellt.  



  Wie vorher ausgeführt wurde, sind zwei     Licht-          bogen'löscheinrichtungen    in Reihe geschaltet. Ein  Antriebskolben 31' ist mit dem linken Ende der       Kolbenstange    30' verbunden, die das bewegliche  Schaltstück der rechts liegenden, nicht dargestellten       Lichtbogenlöscheinrichtung    antreibt. Wie sich ohne    weiteres ergibt, öffnen und schliessen die beiden Licht  bogenlöscheinrichtungen 2, 3 gleichzeitig, da die bei  den Einrichtungen 2, 3 durch das gleiche Ventil 33  gesteuert werden.

   Da die rechte     Lichtbogenlösch-          einrichtung    3 der linken     Lichtbogenlöscheinrichtung    2  genau entspricht, wurde sie in der     Fig.2    der Ein  fachheit halber weggelassen.  



  Um das bewegliche Schaltstück 15 vom festste  henden Schaltstück 14 zu entfernen, wird die Ein  schaltspule 39 durch geeignete nicht dargestellte Mit  tel erregt. Der mit der Stange 36 verbundene Anker  37 wird in die in     Fig.    2 dargestellte Lage gezogen,  bei der die Leitung 42 mit der Leitung 45 verbunden  ist. Die Leitung 45 verzweigt sich in zwei Leitungen  46 und 47, die zu den äusseren Enden des Zylin  ders 32 führen. Da sich nach dem Öffnen in den  Räumen 48, 49 vor den Kolben 31, 31' ein hoher  Druck aufbaut, bewegen sich die beiden Kolben ge  geneinander bis zu einem ringförmigen flexiblen An  schlag 50 in die völlig geöffnete Stellung. Während  dessen ist der Raum 51 zwischen den Kolben 31, 31'  durch eine Leitung 52 mit einer unter geringem  Druck stehenden     Auslassleitung    53 verbunden.

   Das  bewegliche Schaltstück 15, die Düsenanordnung 22  und der Verdichtungszylinder 18 bewegen sich schnell  in die völlig geöffnete Endstellung.  



  Wenn der Schalter 1 eingeschaltet werden soll,  wird die Einschaltspule durch geeignete nicht dar  gestellte Mittel erregt. Durch geeignete, dem Fach  mann bekannte Mittel wird bei der Erregung der  Einschaltspule 40 gleichzeitig die     Entregung    der Aus  schaltspule 39 bewirkt, so dass die beiden Spulen  nicht gegeneinander wirken können. Durch die Er  regung der Einschaltspule 40 wird der Anker 38  angezogen und die Stange 36 nach rechts bewegt. Die  Schieber 34, 35 gelangen in die gestrichelt gezeich  neten Stellungen 34', 35'. In diesen Stellungen der  Schieber ist die vom Speicher 41 kommende Druck  leitung 42 mit der Leitung 52 verbunden, die in den  Raum 51 zwischen den beiden Kolben 31, 31' führt.  



  Die Drucksteigerung im Raum 51 zwischen bei  den Kolben 31, 31' bewirkt, dass sich die Kolben .in  entgegengesetzte Richtungen voneinander wegbewe  gen. Währenddessen sind die Räume 48, 49 vor  den Kolben 31 bzw. 3l' durch Leitungen 46, 47  und 45 mit der unter geringem Druck stehenden Lei  tung 54 verbunden. Wie     Fig.    2 zeigt, ist die Leitung  54 mit der Leitung 53 verbunden und führt durch  die     Sammelleitung    55 zu einem geeigneten nicht dar  gestellten Sumpf, der unter geringem Druck steht.  Beim Ausschalten bewegt sich der mit dem beweg  lichen Schaltstück 15 verbundene Verdichtungszylin  der 18 nach rechts, um, wie     Fig.    2 zeigt, das Gas im  Raum 21 zu verdichten.

   Wie bereits erwähnt, wird  das im Raum 21 verdichtete Gas durch die     öff-          nungen    28 in der Zylinderstirnwand 27 ausgestossen  und bewirkt die Löschung des Lichtbogens 16 in der  Düsenöffnung 24. Es ist wesentlich, dass gleichzeitig  mit der nach rechts verlaufenden Bewegung des Ver  dichtungszylinders 18 der ringförmige Kolben 19      nach links bewegt wird. Als Folge dieser beiden Be  wegungen des Verdichtungszylinders 18 und des ring  förmigen Kolbens 19 ergibt sich eine sehr schnelle  Verdichtung des Gases 20 im Raum 21. Dadurch  wird sehr schnell eine beträchtliche     Druckdifferenz     längs der Düsenöffnung 24 geschaffen.  



  Mit der     Kolbenstange    30 ist ein     Hydraulikkolben     56 verbunden, der in einem     Antriebszylinder    57 an  geordnet ist. Der Zylinder ist aus einem Stück mit  einem     Gussgehäuse    58 geformt, das mit     Bolzen    59  an einer Seitenplatte 60 des Antriebsgehäuses 4  angeschraubt ist. Die Seitenplatte 60 hat eine     öffnung     61. Die Kolbenstange 30 ist durch die     öffnung    61  mit einer genauen Passung geführt, wobei noch eine  Dichtung 61a vorgesehen ist.  



  Die Bewegung des Kolbens 56 beim Ausschalten  drückt die     Hydraulikflüssigkeit    62 im Raum 63 gegen  eine Anzahl Antriebskolben 64, von denen nur einer       dargestellt    ist. Die Kolben 64 werden in Zylindern 65  nach links bewegt. Über Kolbenstangen 66 sind die  Kolben 64 mit dem ringförmigen Kolben 19 der Ver  dichtungseinrichtung 17 verbunden. Wenn der Kolben  56 den Raum 67 mit einem grösseren Durchmesser  erreicht, dann strömt die Flüssigkeit 62 hinter dem  Kolben 56 um diesen Kolben und durch den Raum  67 auf die Vorderseite des Kolbens 56. Infolge  dessen hört die Druckbewegung der Kolben 64 auf.

    Die Stirnwand 27 des Zylinders 18 legt sich dann an  den ringförmigen Kolben 19 an und     führt    ihn in die  Endlage zurück, die in der     Fig.2    in ausgezogenen  Linien dargestellt ist. Auf diese Weise wird die iso  lierende Trennstrecke zwischen den geöffneten  Schaltstücken 14, 15 in der ausgeschalteten Endlage  des Schalters vergrössert.  



  Beim Einschalten bewegt sich die Kolbenstange  30 unter der Wirkung des Kolbens 31 nach links,  und der     Hydraulikkolben    56 wird dabei mitgenom  men. Bei dieser Bewegung des Kolbens 56 wird keine  Druckwirkung auf die Druckflüssigkeit 62 ausgeübt,  solange sich der Kolben 56 in dem vergrösserten  Raum 67 bewegt. In dieser Zeit strömt das Druck  mittel 62 lediglich von der Vorderseite längs der  Aussenfläche des Kolbens 56 durch den Raum 67  auf die Rückseite des Kolbens 56. Wenn der Kol  ben 56 die Stehle 68 am Ende des vergrösserten Rau  mes 67 erreicht, wird bei der weiteren Bewegung  der     Kolbenstange    30 und des Kolbens 56 das Druck  mittel im Raum 62 zusammengedrückt.

   Der dabei  entstehende Druck im Raum 69 öffnet ein oder meh  rere     Rückschlagventile    70, von denen nur eins dar  gestellt ist. Das Druckmittel 62 kann dann durch die  Leitung 71 in den Raum 63     hinter    dem Kolben 56  zurückfliessen. Der ringförmige Kolben 19 bleibt  daher während der ganzen Einschaltbewegung im  wesentlichen in seiner in     Fig.    2     dargestellten    rück  wärtigen Lage.  



  Um den Stoss des Druckmittels 62 beim Aus  schalten und Einschalten aufzufangen, ist es zweck  mässig, einen     Hilfsspeicher    vorzusehen, der als Gan  zes mit 72     bezeichnet    ist und der mit dem abge-         schlossenen        Hydrauliksystem    73 in Verbindung steht,  das zum Kolben 19 gehört. Der     Hilfsspeicher    72 ist  in üblicher Weise ausgebildet. Er     enthält    in     einem     Raum 74 an seinem oberen Ende unter Druck stehen  den     Stickstoff.    Zum Trennen des Stickstoffes von dem  Druckmittel 62 dient eine bewegliche Wand 75.  



  Die     Fig.    3 zeigt einen abgeänderten Antrieb 78,  bei dem, verglichen mit der Kolbenanordnung nach       Fig.    2, einige Teile vertauscht sind. In     Fig.    3 trägt der  Kolben 19'     eine    Düsenanordnung 22' und ist mit dem  beweglichen Schaltstück 15' verbunden. Der Kolben  19' wird durch eine Kolbenstange 30a mit dem       Hydraulikkolben    56' angetrieben. Der Kolben 19'  bewegt sich im Innern eines beweglichen Verdich  tungszylinders 18'.

   Dieser wird durch Antriebsstangen  66' bewegt, die     mit    Kolben 64' fest verbunden     sind.     Die Wirkungsweise der Antriebsanordnung 78     isst     gleich der in     Fig.    2     dargestellten.    Es wurden lediglich  einige     Teile    vertauscht, das heisst, der     ringförmige     Kolben 19 der     Fig.    2 tritt an die Stelle des Verdich  tungszylinders der Anordnung nach     Fig.    3.

   Der Ver  dichtungszylinder 18 der     Fig.    2 wird bei der     Ano@rd-          nung    nach     Fig.    3 durch die Kolbenstangen 66' in der  gleichen Weise betätigt, wie das im Zusammenhang  mit     Fig.    2 für den Kolben 19 beschrieben wurde. Für  gewisse Anwendungszwecke kann es     wünschenswert     sein,     einzelne    Teile der Verdichtungseinrichtung     in     der angegebenen Weise zu vertauschen.  



  Da der Verdichtungszylinder 18' der     Fig.    3 nicht  nach rechts in die völlig geöffnete Lage zurück  gezogen wird, wie dies bei der Anordnung nach       Fig.    2 der Fall war, ist es zweckmässig, zum Errei  chen einer angemessenen Trennstrecke     in    der Aus  schaltstellung den Verdichtungszylinder 18' und den  Kolben 19' aus Isoliermaterial herzustellen. Bei  gewissen Anwendungen ist allerdings kein Isolier  material erforderlich, und der Kolben 19' und der  Verdichtungszylinder 18' können in     diesen    Fällen  aus     Metall    hergestellt werden.  



  Es wurde festgestellt,     d'ass    für einen bestimmten       abzuschaltenden    Strom eine gewisse     Druckdifferenz     längs der Düsenöffnung herrschen muss, wenn die  Abschaltung erreicht werden soll. Diese Druck  differenz ist bei Verdichtungseinrichtungen abhängig  von der     Verringerung    des Volumens V. Je schneller  das Volumen V     verkleinert    wird, um so kürzer ist  die Zeit, die der Lichtbogen     brennt,    wodurch die       gesamte        Abschaltzeit    entsprechend     verringert        wird.     



       Beim    beschriebenen Leistungsschalter kann eine  extrem grosse Verdichtung des Gases     im    Raum 21  erreicht werden. Beim Einschalten möge z. B. der       Verdichtungszylinder    18     durch    die Kolbenstange 30  aus der Lage     X1    in eine mittlere Lage     X2    gezogen  werden. Durch den     Hydraulikkolben    56 wird ein  bestimmtes Volumen öl 62 in     Bewegung    gesetzt. Die  ses     Volumen    wird in eine Anzahl Zylinder 76     ge-          drückt,    so dass     Kolben    64 nach aussen bewegt  werden.

   Die Kolben 64     sind    mit dem     ringförmigen     Kolben 19 verbunden und drücken daher den grossen  Kolben 19 aus der     ursprünglichen    zurückgezogenen      Lage     A1    in die Lage     A2    gegen die Stirnwand des  Zylinders 18. Dadurch wird eine zusätzliche Ver  dichtung des Gases im Raum 21 erreicht. Die Be  wegung des Kolbens 19 aus der Lage     A1    in die Lage       A2    kann gleich oder kleiner sein als die Bewegung des  Verdichtungszylinders 18 aus der Lage     X1    in die Lage       X2.    Man erreicht dies dadurch, dass man die wirk  samen Flächen der Kolben 56 und 64 in entspre  chender Weise abstuft.

    



  Da der Zylinder 18 weiter in die Ausschaltstel  lung gezogen wird, wird auch der Kolben 19 weiter  gegen die Stirnwand des Zylinders 18 getrieben, bis  der Kolben 56 in den Bereich der Öffnungen 67  kommt. Von da an     stömt    das Öl lediglich durch die  Öffnungen 67 um die beiden Stirnflächen des Kol  bens 56, und der Kolben 19 wird durch den Zylinder  18 in seine Ausgangsstellung     zurückgeführt.     



  Bei der Einschaltbewegung strömt Ö1 von der  Vorderseite des Kolbens 56 durch die Öffnungen 67  auf die andere Stirnfläche des Kolbens 56. Wenn das  Ende der Öffnungen 67, das heisst die Stelle 68, er  reicht wird, dann wird das Öl 62 im Raum 69 auf  einen so grossen Druck gebracht, dass die Rück  schlagventile 70 öffnen, die den     Durchfluss    des Öls  durch die Leitungen 71 in die Kammer 76 gestatten.  



  Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich,  dass ein verhältnismässig grosses ursprüngliches Gas  volumen zur Verfügung steht. Dabei wird in kurzer  Zeit ein grösserer Gasdruck bei einer kleineren  Trennstrecke zwischen den Schaltstücken 14, 15  erreicht als in üblichen Leistungsschaltern. Zusätz  lich ist für eine lange Trennstrecke in der Ausschalt  stellung des Schalters gesorgt.  



  Neben anderen Vorteilen sind insbesondere zwei  möglich:  1. Die     Lichtbogenlänge    wird auf ein Minimum  reduziert.  



  2. Die Abmessungen, die zu beschleunigenden  Massen und die     Kräfte    auf den Antrieb wer  den vermindert.  



  Im allgemeinen wird die Energie des Lichtbogens  in Schaltern, bei denen das Löschmittel verdichtet  wird, mechanisch nicht ausgenutzt. Infolgedessen ist  es     vorteilhaft,    die Länge der     Lichtbogensäule    klein  zu halten. Dieses     Ergebnis    wird bei dem beschrie  benen Schalter durch eine doppelt wirkende Ver  dichtungseinrichtung erreicht, bei der die Schalt  stücke nur ein geringes Stück voneinander entfernt  werden, bevor ein zum Löschen des Lichtbogens aus  reichender Druck an der Düsenöffnung 24 auftritt.

    Die     gleiche    kleine     Lichtbogenlänge    könnte bei glei  cher Druckdifferenz und dem gleichen Anfangsvolu  men auch     mit    bekannten Anordnungen erreicht wer  den, bei denen der Kolben fest steht und nur ein  beweglicher Verdichtungszylinder vorgesehen ist. In  diesem Fall würde aber ein beträchtlich grösserer  Durchmesser des Verdichtungszylinders benötigt, was    wiederum grössere Gehäuse für die Verdichtungs  einrichtung erfordern würde. Ausserdem würden die  grösseren Abmessungen eines solchen Verdichtungs  zylinders die zu beschleunigenden Massen vergrössern.  Daneben würden zusätzliche gegen den Antrieb wir  kende Kräfte auftreten, da der innere Druck auf  eine grössere Zylinderfläche wirken würde.  



  Es ergibt sich daher, dass bei dem beschriebenen  Leistungsschalter die Druckdifferenz längs der     öff-          nung    24 schnell erreicht wird', während die Länge  des Lichtbogens möglichst klein gehalten wird. Dar  über hinaus wird auch die Masse der Teile klein  gehalten, so dass der Antrieb verhältnismässig leicht  ausgebildet werden kann.



  Circuit breaker The invention relates to a circuit breaker, in particular the arc extinguishing devices for a circuit breaker, in which a flow of an extinguishing agent directed towards the switching arc is caused by a compression device consisting of a piston and a cylinder. There are known switches in which an extinguishing agent stream, eg. B. a gas such as sulfur hexafluoride is blown against the switch-off arc in order to achieve its extinction. A hydraulic drive with a pressure medium, such as.

   B. oil, for quick separation and movement of the contact pieces. The extinguishing agent is compressed by a piston assembly and the compressed gas is pressed through a nozzle assembly onto the extending arc. The nozzle arrangement is connected to the movable contact piece. The invention is characterized in that both the piston and the cylinder are movably arranged and can be moved in opposite directions to generate the extinguishing agent flow.



       Embodiments of the invention are explained with reference to the drawings.



       1 shows a side elevation of a circuit breaker in which the contact piece arrangement is shown in the switched-on position.



       FIG. 2 is a considerably enlarged vertical section through one of the arc extinguishing devices of the circuit breaker according to FIG. 1 and part of the drive device. The contact assembly is partially open.



       Fig. 3 shows a modified hydraulic drive in which a piston that carries the nozzle and the moving contact piece moves inside a Ver sealing cylinder.



  In the figures, in particular in FIG. 1, 1 denotes a circuit breaker with an extinguishing agent flow. The switch comprises two in series lying arc extinguishing devices 2, 3, which extend from a drive housing 4 arranged between them horizontally to the sides. The drive housing 4 is arranged at the upper end of an insulator column 5. The isolator column is carried by a lower drive housing 6. The drive housing 6 is attached to a concrete foundation 7. Line connections 8 and 9 are used to connect the circuit breaker 1 to the lines 10 and 11.

   As is readily apparent, the circuit runs over the switch through the two arc extinguishing devices 2, 3 in series.



  Outside the drive housing 4, a pointer 12 is provided which indicates the on and off position of the switch. As Fig. 1 shows, the switch should be turned on.



  FIG. 2 shows a cross section through the left-hand arc extinguishing device 2. Inside a weatherproof housing 13, which is preferably made of porcelain, a fixed contact 14 is arranged on, which cooperates with a movable contact 15. The contact pieces 14 and 15 can be separated from one another when switching off, so that an arc 16 is drawn between them.



  To extinguish the arc 16 as a whole designated 17 is seen before. It consists of a movable compression cylinder 18 and a ring-shaped piston 19 arranged inside it. These parts are arranged in such a way that when the power switch is turned off, the movable compression cylinder 18 and the ring-shaped piston 19 moves in opposite directions will.

   As a result, a very fast Ver compression of the extinguishing agent 20 in the space 21 inside the compression cylinder 18 is achieved. The extinguishing agent 20 can either be gaseous or liquid. For purposes of illustration, it is assumed that it is a heavy gas, e.g. B. Sulfur hexafluoride (SF ") or selenium hexafluoride (SeFs) or mixtures of one or both of the aforementioned gases with argon, helium, carbon dioxide, nitrogen or air. The extinguishing effect of these heavy gases is particularly good.

    In addition, these gases have a great dielectric strength and can keep the voltage in the off switching position of the switch.



  Connected to the movable compression cylinder 18 is a nozzle arrangement which is designated as a whole by 22. It consists of a ring-shaped nozzle part 23 with an opening 24 therein. As FIG. 2 shows, the arc is preferably drawn within the opening 24 of the nozzle arrangement 23. The annular nozzle part 23 is fixedly connected to the movable compression cylinder 18 via a flange part 25. Bolts 26, which are screwed into the end wall 27 of the compression cylinder 18, are used to fasten the flange part.

   The end wall 27 of the compression cylinder 18 has a number of openings 28 through which the compressed gas 20 can exit from the space 21 through the opening 24 of the nozzle part 23 in order to cause the arc 16 to be extinguished. The arrows 29 show the direction of the gas flow. In order to push the compression cylinder 18 over the piston 19, a piston rod 30 is provided. As shown, a piston 31, which is arranged in a cylinder 32, is attached to the right end of the piston rod 30. The movement of the piston 31 in the cylinder 32 is controlled by a valve 33. The valve has two slides 34, 35 which are verbun by a rod 36 to the.

   The right end of the rod 36 is provided with two anchors 37, 38 which are arranged at a distance from one another. The armatures are attracted to coils 39, 40 when they are energized. The circuits for the excitation of the opening coil 39 and the closing coil 50 are not shown. They can be of any suitable design and do not form part of the invention.



  A hydraulic accumulator 41 is arranged above the drive housing 4 and connected to the valve 33 via a line 42. The hydraulic fluid used is preferably <B> Oil </B> under high pressure, such as B. 140 at. In the upper area 43 of the memory 41, compressed nitrogen is provided. A movable partition 44 designed as a piston separates the nitrogen from the pressurized oil. Any suitable device can be used to refill the pressure medium into the reservoir 41.

   The refill device is not shown in the figures for reasons of clarity.



  As previously stated, two arc extinguishing devices are connected in series. A drive piston 31 'is connected to the left end of the piston rod 30', which drives the movable contact piece of the arc extinguishing device, not shown, on the right. As is readily apparent, the two arc extinguishing devices 2, 3 open and close simultaneously, since the devices 2, 3 are controlled by the same valve 33 at the same time.

   Since the right arc extinguishing device 3 corresponds exactly to the left arc extinguishing device 2, it has been omitted in FIG. 2 for the sake of simplicity.



  In order to remove the movable contact 15 from the existing contact 14, the A switching coil 39 is energized by suitable not shown with tel. The armature 37 connected to the rod 36 is pulled into the position shown in FIG. 2, in which the line 42 is connected to the line 45. The line 45 branches into two lines 46 and 47 which lead to the outer ends of the cylinder 32. Since a high pressure builds up after opening in the spaces 48, 49 in front of the piston 31, 31 ', the two pistons move against each other up to an annular flexible stop 50 in the fully open position. Meanwhile, the space 51 between the pistons 31, 31 ′ is connected by a line 52 to an outlet line 53 which is under low pressure.

   The movable contact piece 15, the nozzle arrangement 22 and the compression cylinder 18 move quickly into the fully open end position.



  When the switch 1 is to be turned on, the closing coil is energized by suitable means not provided. By suitable means known to those skilled in the art, when the closing coil 40 is energized, the closing coil 39 is de-energized at the same time so that the two coils cannot act against one another. By He excitation of the closing coil 40, the armature 38 is attracted and the rod 36 is moved to the right. The slides 34, 35 reach the positions 34 ', 35' shown by dashed lines. In these positions of the slide, the pressure line 42 coming from the memory 41 is connected to the line 52, which leads into the space 51 between the two pistons 31, 31 '.



  The increase in pressure in the space 51 between the pistons 31, 31 'causes the pistons to move away from one another in opposite directions. Meanwhile, the spaces 48, 49 in front of the pistons 31 and 31' are connected by lines 46, 47 and 45 the low pressure Lei device 54 connected. As Fig. 2 shows, the line 54 is connected to the line 53 and leads through the manifold 55 to a suitable sump not is provided, which is under low pressure. When switching off, the compression cylinder connected to the movable union contact 15 moves the 18 to the right, as shown in FIG. 2, to compress the gas in space 21.

   As already mentioned, the gas compressed in the space 21 is expelled through the openings 28 in the cylinder end wall 27 and causes the arc 16 in the nozzle opening 24 to be extinguished. It is essential that, at the same time as the movement of the compression cylinder 18 to the right the annular piston 19 is moved to the left. As a result of these two movements of the compression cylinder 18 and the ring-shaped piston 19 there is a very rapid compression of the gas 20 in the space 21. As a result, a considerable pressure difference along the nozzle opening 24 is created very quickly.



  With the piston rod 30, a hydraulic piston 56 is connected, which is arranged in a drive cylinder 57 to. The cylinder is molded in one piece with a cast housing 58 which is screwed with bolts 59 to a side plate 60 of the drive housing 4. The side plate 60 has an opening 61. The piston rod 30 is guided through the opening 61 with a precise fit, a seal 61a also being provided.



  The movement of the piston 56 when switching off presses the hydraulic fluid 62 in the space 63 against a number of drive pistons 64, only one of which is shown. The pistons 64 are moved to the left in cylinders 65. The pistons 64 are connected to the annular piston 19 of the sealing device 17 via piston rods 66. When the piston 56 reaches the space 67 with a larger diameter, the liquid 62 flows behind the piston 56 around this piston and through the space 67 to the front of the piston 56. As a result, the pressure movement of the piston 64 stops.

    The end wall 27 of the cylinder 18 then rests against the annular piston 19 and guides it back into the end position, which is shown in solid lines in FIG. In this way, the isolating isolating distance between the open contact pieces 14, 15 is increased in the switched-off end position of the switch.



  When switched on, the piston rod 30 moves to the left under the action of the piston 31, and the hydraulic piston 56 is taken along. During this movement of the piston 56, no pressure effect is exerted on the pressure fluid 62 as long as the piston 56 is moving in the enlarged space 67. During this time, the pressure medium 62 flows only from the front along the outer surface of the piston 56 through the space 67 to the rear of the piston 56. When the piston 56 reaches the stanchions 68 at the end of the enlarged room 67, the next Movement of the piston rod 30 and the piston 56, the pressure medium in the space 62 is compressed.

   The resulting pressure in space 69 opens one or more check valves 70, of which only one is provided. The pressure medium 62 can then flow back through the line 71 into the space 63 behind the piston 56. The annular piston 19 therefore remains during the entire switch-on movement essentially in its rear wärtigen position shown in FIG.



  In order to absorb the impact of the pressure medium 62 when switching off and on, it is advisable to provide an auxiliary accumulator which is designated as a whole with 72 and which is connected to the closed hydraulic system 73 which belongs to the piston 19. The auxiliary memory 72 is designed in the usual way. It contains the nitrogen under pressure in a space 74 at its upper end. A movable wall 75 is used to separate the nitrogen from the pressure medium 62.



  FIG. 3 shows a modified drive 78 in which, compared with the piston arrangement according to FIG. 2, some parts are interchanged. In Fig. 3, the piston 19 'carries a nozzle arrangement 22' and is connected to the movable contact piece 15 '. The piston 19 'is driven by a piston rod 30a with the hydraulic piston 56'. The piston 19 'moves inside a movable compression processing cylinder 18'.

   This is moved by drive rods 66 'which are firmly connected to pistons 64'. The mode of operation of the drive arrangement 78 is the same as that shown in FIG. Only a few parts were exchanged, that is, the annular piston 19 of FIG. 2 takes the place of the compression cylinder of the arrangement according to FIG. 3.

   In the arrangement according to FIG. 3, the compression cylinder 18 of FIG. 2 is actuated by the piston rods 66 'in the same way as was described for the piston 19 in connection with FIG. For certain applications it may be desirable to interchange individual parts of the compression device in the manner indicated.



  Since the compression cylinder 18 'of FIG. 3 is not pulled back to the right into the fully open position, as was the case with the arrangement of FIG. 2, it is useful to achieve an appropriate separation distance in the off switching position of the compression cylinder 18 'and the piston 19' made of insulating material. In certain applications, however, no insulating material is required, and the piston 19 'and the compression cylinder 18' can be made of metal in these cases.



  It has been found that for a specific flow to be shut down, there must be a certain pressure difference across the nozzle opening if shutdown is to be achieved. In compression devices, this pressure difference is dependent on the reduction in the volume V. The faster the volume V is reduced, the shorter the time that the arc burns, which reduces the overall shutdown time accordingly.



       With the circuit breaker described, an extremely high compression of the gas in space 21 can be achieved. When switching on z. B. the compression cylinder 18 can be pulled by the piston rod 30 from position X1 to a middle position X2. A certain volume of oil 62 is set in motion by the hydraulic piston 56. This volume is pressed into a number of cylinders 76 so that pistons 64 are moved outward.

   The pistons 64 are connected to the annular piston 19 and therefore press the large piston 19 from the original retracted position A1 into position A2 against the end wall of the cylinder 18. This results in an additional compression of the gas in the space 21. The movement of the piston 19 from position A1 to position A2 can be equal to or less than the movement of compression cylinder 18 from position X1 to position X2. This is achieved by grading the effective seed surfaces of the pistons 56 and 64 in a corresponding manner.

    



  Since the cylinder 18 is drawn further into the switch-off position, the piston 19 is also driven further against the end wall of the cylinder 18 until the piston 56 comes into the region of the openings 67. From then on, the oil flows only through the openings 67 around the two end faces of the Kol ben 56, and the piston 19 is returned by the cylinder 18 to its original position.



  During the switch-on movement, oil flows from the front side of the piston 56 through the openings 67 to the other end face of the piston 56 Brought such a high pressure that the non-return valves 70 open, which allow the flow of the oil through the lines 71 into the chamber 76.



  From the above description it follows that a relatively large original gas volume is available. In this case, a greater gas pressure is achieved in a short time with a smaller separation distance between the contact pieces 14, 15 than in conventional circuit breakers. In addition, there is a long isolating distance when the switch is in the off position.



  In addition to other advantages, two in particular are possible: 1. The arc length is reduced to a minimum.



  2. The dimensions, the masses to be accelerated and the forces on the drive who are reduced.



  In general, the energy of the arc in switches in which the extinguishing agent is compressed is not used mechanically. As a result, it is advantageous to keep the length of the arc column small. This result is achieved with the described enclosed switch by a double-acting Ver compression device, in which the switching pieces are only a small distance away from each other before a pressure to extinguish the arc from reaching pressure at the nozzle opening 24 occurs.

    The same small arc length could men with the same pressure difference and the same initial volume also achieved with known arrangements in which the piston is fixed and only one movable compression cylinder is provided. In this case, however, a considerably larger diameter of the compression cylinder would be required, which in turn would require larger housing for the compression device. In addition, the larger dimensions of such a compression cylinder would increase the masses to be accelerated. In addition, additional forces would occur against the drive, since the internal pressure would act on a larger cylinder surface.



  The result is that, in the circuit breaker described, the pressure difference along the opening 24 is reached quickly, while the length of the arc is kept as small as possible. In addition, the mass of the parts is kept small, so that the drive can be made relatively easy.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Leistungsschalter, bei dem eine auf den Aus schaltlichtbogen gerichtete Strömung eines Lösch- mittels durch eine aus einem Kolben und einem Zylinder bestehende Verdichtungseinrichtung hervor gerufen wird, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Kolben als auch der Zylinder beweglich angeord net sind und zum Erzeugen der Löschmittelströmung gegenläufig bewegt werden. UNTERANSPRÜCHE 1. Schalter nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass beim Ausschalten Kolben und Zylinder der Verdichtungseinrichtung zunächst ge genläufig bewegt werden, bis sie sich berühren, und dann gemeinsam in einer Richtung weiterbewegt wer den. 2. PATENT CLAIM Circuit breaker in which a flow of an extinguishing agent directed towards the switching arc is caused by a compression device consisting of a piston and a cylinder, characterized in that both the piston and the cylinder are movably arranged and are used to generate the extinguishing agent flow are moved in opposite directions. SUBClaims 1. Switch according to claim, characterized in that when switching off the piston and cylinder of the compression device are initially moved in opposite directions until they touch, and then moved further together in one direction. 2. Schalter nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass ein Teil der Verdichtungseinrich tung unmittelbar von einem Antrieb bewegt wird, während der andere Teil über ein die Bewegungs richtung umkehrendes Zwischenglied angetrieben wird. 3. Schalter nach Unteranspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, dass das Zwischenglied als in sich ge schlossenes Hydrauliksystem mit gegenläufig beweg baren Kolben ausgebildet ist. 4. Schalter nach Unteranspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, d'ass mit dem einen Teil der Ver dichtungseinrichtung eine Antriebsstange unmittelbar verbunden ist, die den einen Kolben trägt, während der andere Teil der Verdichtungseinrichtung mit dem anderen Kolben verbunden ist. 5. Switch according to patent claim, characterized in that part of the compression device is moved directly by a drive, while the other part is driven via an intermediate member which reverses the direction of movement. 3. Switch according to dependent claim 2, characterized in that the intermediate member is designed as a self-contained hydraulic system with pistons moving in opposite directions. 4. Switch according to dependent claim 3, characterized in that a drive rod is directly connected to one part of the compression device Ver, which carries the one piston, while the other part of the compression device is connected to the other piston. 5. Schalter nach Unteranspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, dass im Hydrauliksystem parallel zu den Zylindern für die Kolben ein mit Rückschlag ventilen versehener Nebenweg vorgesehen ist. 6. Schalter nach den Unteransprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder für den mit der Antriebsstange verbundenen Kolben auf einem Teil seiner Länge einen grösseren Querschnitt als der Kolben besitzt. Switch according to dependent claim 4, characterized in that a bypass provided with check valves is provided in the hydraulic system parallel to the cylinders for the pistons. 6. Switch according to the dependent claims 1 and 4, characterized in that the cylinder for the piston connected to the drive rod has a larger cross section than the piston over part of its length.
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