Es sind schon viele Vorschläge bekanntgeworden, den Druckstoss, der durch den bei dem Ausschalten des Schalters auftretenden Lichtbogen entsteht, auf das Gas in einem dem Schalter zugeordneten Speicher- oder Pumpraum einwirken zu lassen und dieses sodann zum Beblasen des Lichtbogens zu benützen. Schalter dieser Art, die allerdings eine unmittelbare Berührung der heissen Bogengase mit dem Löschgas im Speicher- oder Pumpraum vorsahen, sind beispielsweise in den Schweizer Patentschriften 143 494 und 173 516 sowie in der deutschen Patentschrift 732 879 beschrieben.
Die Erkenntnis, dass das im Speicherraum vorhandene Löschgas durch den unmittelbaren Kontakt mit den heissen Bogengasen rasch verseucht werden kann und somit das Risiko einer Rückzündung des Bogens entsteht, hat dazu geführt, dass Schalter vorgeschlagen wurden, bei denen die im Lichtbogenraum entstehenden, hochgespannten Gase einen Pumpkolben antreiben (oder zumindest den Antrieb des Pumpkolbens unterstützen), der seinerseits das im Pumpraum vorhandene Löschgas komprimiert, das sodann beispielsweise mittels einer Blasdüse den Lichtbogen bebläst. Schalter dieser, mit einem Pumpkolben ausgerüsteten Art sind in der Schweizer Patentschrift 186 647 (Fig. 4) sowie in der DT-OS 23 50 832 beschrieben. Allerdings sind bei diesen Schaltern zwei Unterbrechungsstellen vorgesehen, wobei dadurch im Zuge der Ausschaltbewegung an jeder dieser Unterbrechungsstellen ein Lichtbogen zum Zünden kommt.
Der von einem dieser Lichtbögen ausgehende Druckstoss wird zum Antrieb des Kolbens herangezogen und das von diesem aus dem Pumpraum verdrängte Gas bebläst sodann den anderen Lichtbogen.
Die Erfindung betrifft somit einen Druckgasschalter mit einem festen und mit einem beweglichen Kontaktstück, die in und ausser Eingriff miteinander bringbar sind, mit einer durch das bewegliche Kontaktstück im Zuge der Ausschaltbewegung freigebbaren Blasdüse, die einlasseitig mit einem einen Pumpkolben aufweisenden Pumpraum in Verbindung steht, sowie mit einem Lichtbogenraum, der mit der dem Pumpraum abgekehrten Seite des Pumpkolbens in Verbindung steht.
Die Erfindung bezweckt bei einem solchen Schalter mit einer einzigen Unterbrechungsstelle auszukommen, was den konstruktiven Aufwand vermindert und zugleich - bei vergleichbaren Aussenmassen - gestattet, die Distanz zwischen den beiden Kontaktstücken in Ausschaltstellung und damit die Länge des Lichtbogens zu vergrössern, ohne dass dadurch eine Mehrbelastung des Schalterantriebes entstünde.
Dies wird bei dem vorgeschlagenen Druckgasschalter erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der als Freikolben ausgebildete Pumpkolben auf der dem festen Kontaktstück zugekehrten Seite der von diesem in einem axialen Abstand befindlichen Blasdüse angeordnet ist und in Einschaltstellung gegen ein mit dem beweglichen Kontaktstück mit beweglichen Anschlag ansteht.
Dabei ist mit Vorteil der Pumpkolben gegen den Anschlag hin durch eine Feder belastet. Zweckmässig ist der Pumpkolben längs einem, das feste Kontaktstück umgebenden Scheidenstück, das wenigstens zum Teil aus Isolierstoff, z. B. aus einem bei Einwirkung eines Lichtbogens ein Gas abgebenden Isolierstoff, besteht, verschiebbar geführt, wobei das Scheidenstück auf der dem Pumpraum abgekehrten Seite des Pumpkolbens Durchlässe aufweisen kann.
Dieses Scheidenstück kann das feste Kontaktstück mit einem radialen Abstand umschliessen.
Der Anschlag, gegen den der Pumpkolben in Einschaltstellung ansteht, kann eine dem festen Kontaktstück zugekehrte Schulter am beweglichen Kontaktstück sein. Andererseits kann der Anschlag auch durch ein mit dem beweglichen Kontaktstück mitbewegliches Hubgestänge gebildet sein, das seinerseits verschiebbar durch den Körper der Blasdüse hindurchgreifen kann.
Weitere Merkmale bevorzugter Ausführungsformen des vorgeschlagenen Druckgasschalters sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ausführungsbeispiele des vorgeschlagenen Druckgasschalters sind nachstehend anhand beiliegender Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 bis 3 je einen schematischen Axialschnitt einer ersten Ausführungsvariante in verschiedenen Stellungen,
Fig. 4 einen Axialschnitt durch eine zweite Ausführungsvariante während des Ausschalthubes,
Fig. 5 einen Axialschnitt durch eine dritte Ausführungsvariante, ebenfalls während des Ausschalthubes, und die
Fig. 6 bis 8 je einen schematischen Axialschnitt durch eine vierte Ausführungsvariante in drei verschiedenen Stellungen.
In den Zeichnungen sind funktionell sich entsprechende Bestandteile weitgehend mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, auch wenn sie nicht exakt dieselbe Formgebung bzw.
Ausgestaltung aufweisen sollten.
Der in den Fig. 1 bis 3 dargestellte, gekapselte Druckgasschalter 10 weist ein rohrförmiges Gehäuse 11 aus Metall oder einem Isoliermaterial auf. In diesem ist in einer Trenn- und Haltewand 12 mittels eines zu einem nicht dargestellten Anschlusskontakt führenden Leiterstückes 13 ein festes, tulpenförmiges Kontaktstück 14 gehaltert, an dessen freiem Ende ein Satz federnder Kontaktfinger 15 ausgebildet sind. Diesen Kontaktfingern 15 ist ein bewegliches, stiftförmiges Kontaktstück 16 zugeordnet, das koaxial im Gehäuse 11 angeordnet und an einen nicht dargestellten Antrieb gekoppelt ist, mit welchem es in der Achse des Gehäuses 11 von einer Einschaltstellung (Fig. 1) in eine Ausschaltstellung (Fig. 3) und zurück verschiebbar ist.
Dieses bewegliche Schaltstück 16 verschliesst in Einschaltstellung und auch während eines erheblichen Teiles des Auschalthubes die engste Stelle einer Blasdüse 17, die in axialem Abstand vom festen Kontaktstück 14 zentral in einem im Gehäuse 11 fest eingespannten Düsenkörper 18 aus elektrisch isolierendem Material ausgebildet ist.
Einlasseitig steht die Blasdüse 17 unmittelbar in Verbindung mit einem auf der dem festen Kontaktstück 14 zugekehrten Seite des Düsenkörpers vorhandenen Pumpraum 19, in dem ein als Freikolben ausgebildeter Pumpkolben 29 axial verschiebbar angeordnet ist. Der im wesentlichen ringförmige Pumpkolben 29 liegt dicht, jedoch verschiebbar an der Aussenseite eines zylindrischen, das feste Kontaktstück 14 umgebenden Scheidenstückes 20 an, das einerends an der Trennund Haltewand 12 befestigt ist und andernends einen nach innen ragenden Ringwulst 21 aufweist, der eine Durchlassöffnung 22 (Fig. 2, 3) freilässt, deren Innendurchmesser etwa jenem der engsten Stelle der Blasdüse 17 entspricht und die somit ebenfalls durch das bewegliche Kontaktstück erst im Zuge des Ausschalthubes freigegeben wird.
Das mit dem Ringwulst 21 versehene Ende des Scheidenstückes 20 ragt in eine auf der dem Kolben 29 zugekehrten Seite des Düsenkörpers 18 ausgebildete, napfförmige Vertiefung 24, deren peripherer Rand 23 zugleich einen Anschlag bildet, der den Arbeitshub des Pumpkolbens 29 (Fig. 3) begrenzt.
Der vom Scheidenstück 20 umschlossene Raum kann als Lichtbogenraum 25 angesehen werden, in den das feste Kontaktstück 14 hineinragt und über im Scheidenstück 20 in der Nähe dessen Befestigungsstelle an der Trenn- und Haltewand 12 vorhandene Durchlässe 26 mit einem Expansionsraum 27 in Verbindung steht, der die dem Pumpraum 19 abgekehrte Seite des Pumpkolbens 29 beaufschlagt. Im Expansionsraum 27 ist auch eine Druckfeder 28 angeordnet, die an der Trennund Haltewand 12 sowie am Pumpkolben 29 abgestützt ist und diesen somit in Richtung auf den Düsenkörper 18 hin belastet.
Bei der Ausführungsvariante der Fig. 1 bis 3 ist ein Teil des Lichtbogenraumes 25 durch den mantelförmigen Zwischenraum zwischen der Aussenseite des festen Kontaktstückes 14 und der Innenseite des Scheidenstückes 20 gebildet. Um einen direkten Zufluss der sich im Inneren des festen Kontaktstükkes 14 entwickelnden, hochgespannten Bogengase in den Expansionsraum 27 zu ermöglichen, sind im festen Kontaktstück 14 in der Nähe dessen Befestigungsstelle Durchlässe 30 ausgebildet.
Am beweglichen Kontaktstück sind mehrere Ausleger 31 (gezeigt sind deren zwei) befestigt, an deren freien Enden je eine Schubstange 32 verankert ist, die durch Öffnungen 33' im Düsenkörper 18, die sie stets verschlossen halten, im Zuge der Einschaltbewegung in den Pumpraum 19 vorschiebbar sind und deren obere Enden 33 Anschläge bilden, die den Pumpkolben 29 bei der Einschaltbewegung gegen die Wirkung der Feder 28 in seine Ausgangsstellung schieben.
Bei dieser Verschiebung des Pumpkolbens 29 in seine Ausgangsstellung vergrössert sich einerseits das Volumen des Pumpraumes und verkleinert sich andererseits jenes des Expansionsraumes und, infolge des Eindringens des Kontakt- stückes 16 in den Lichtbogenraum, auch jenes des letzteren.
Um dabei eine Füllung des Pumpraumes 19 mit Löschgas, z. B. mit SF6, zu ermöglichen, ist in diesen Körper 18 ein nur schematisch angedeutetes, selbsttätiges Ansaugventil 34 vorhanden, das mit einer schwachen Feder belastet ist, so dass es auch als zum Pumpraum 19 hin öffnendes Rückschlagventil bezeichnet werden kann. Um andererseits beim Einschalthub, d. h. bei der Verschiebung des Pumpkolbens 29 in die Ausgangsstellung, den Expansionsraum 27 sowie auch den Lichtbogenraum 25 zu entlüften, weist das bewegliche Kontaktstück
16 eine Axialbohrung 35 auf, die über radiale Durchlässe 36 stets mit dem auf der dem Pumpraum 19 abgekehrten Seite des Düsenkörpers 18 vorhandenen Aufnahme- oder Vorratsraum 37 in Verbindung steht.
Die Wirkungsweise des anhand der Fig. 1 bis 3 beschriebenen Schalters ist folgende: Ausgangspunkt sei die in Fig. 1 dargestellte Einschaltstellung. Bei der Ausschaltbewegung wird das bewegliche Kontaktstück 16 ausser Eingriff mit dem Kontaktstück 14 gezogen. Sobald das Ende des Kontaktstükkes 16 die Kontaktfinger 15 verlässt, entsteht ein Lichtbogen
37' (Fig. 2), der unmittelbar zu einem erheblichen Ansteigen des Druckes im Lichtbogenraum 25 führt. Dieser erhöhte Druck kann nur zu einem geringen Teil über die axiale Bohrung 35 entweichen, zum überwiegenden Teil wirkt er indessen auf den Expansionsraum 27 und hier auf den inzwischen durch die Enden 33 der Schubstangen 32 freigegebenen Pumpkolben
29 und drückt diesen somit mit Unterstützung der Druckfeder
28 nach unten.
Dies ergibt eine starke Vorkompression des Löschgases im Pumpraum 19, dessen Auslass (Blasdüse 17) immer noch durch das bewegliche Kontaktstück 16 verschlos sen ist. Wenn einmal das freie Ende des beweglichen Kontakt stückes 16 die engste Stelle der Blasdüse 17 passiert hat, setzt eine kräftige Beblasung des Lichtbogens 37' durch das im Pumpraum 19 stark vorkomprimierte, frische Löschgas ein, welche Beblasung beim ersten Nulldurchgang des Stromes zur sicheren Löschung des Lichtbogens 37' führt. Die Löschwir- kung auf den Lichtbogen 37' kann noch dadurch erhöht wer den, wenn der Düsenkörper 18 und/oder das Scheidenstück 20 zumindest im Bereich des Ringwulstes 21 aus einem bei Ein wirkung eines Lichtbogens ein Löschgas abgebenden Isolier stoff (beispielsweise Teflon oder Delrin ) besteht.
Die wesentlichen Unterschiede der Ausführungsvariante der
Fig. 4 zu jeder der Fig. 1 bis 3 bestehen darin, dass das Schei denstück 20 das feste Kontaktstück 14 praktisch satt umschliesst und dass die axiale Länge des Ringwulstes 21 vergrössert ist, wodurch die freigelassene Öffnung 22 praktisch die Gestalt eines Zylinders annimmt, dem als Kolben das bewegliche Kontaktstück 16 zugeordnet ist, so lange dieses im Zuge der Ausschaltbewegung in der Öffnung 22 verweilt. Bei dieser Ausführungsform ist der Ringwulst 21 zugleich als ein in dem übrigen Teil des Scheidenstückes 20 eingesetztes (und mithin auch auswechselbares) Einsatzstück erheblicher Materialstärke ausgebildet, das, wie bereits erwähnt, aus einem unter der Einwirkung des Lichtbogens 37' ein Löschgas abgebenden Material besteht.
Das Ansaug- oder Rückschlagventil 34 ist hier gegen die Peripherie der Vertiefung 24 versetzt angeordnet. Dieses Ansaug- oder Rückschlagventil 34 kann auch anderswo angeordnet sein, solange es den Speicherraum 37 mit dem Pumpraum 19 verbindet und bei einem Unterdruck in letzterem öffnet. Bei der Ausführungsvariante der Fig. 4 gelangen die im Lichtbogenraum 25 entstehenden Gase stets direkt über die Durchlässe 30, 26 in den Expansionsraum 27. Es entsteht für die Strömung dieser Gase praktisch kein Nebenschluss, sobald das Ende des Kontaktstückes 16 die Kontaktfinger 15 verlassen, wie dies bei der Ausführungsvariante der Fig. 1 bis 3 durch das Vorhandensein des Zwischenraumes zwischen den Bauteilen 14 und 20 der Fall ist. Im übrigen ist die Wirkungsweise dieser Ausführungsform sinngemäss dieselbe wie jene der Fig. 1 bis 3.
Auch die Ausführungsvariante der Fig. 5 ist sehr ähnlich zur Ausführungsvariante der Fig. 1 bis 3 ausgebildet. Bei dieser dritten Ausführungsvariante ist der in der Nähe der Befestigungsstelle an der Trenn- und Haltewand 12 gelegene Bereich des Scheidenstückes 20 zu einem hohlen Fuss 38 verbreitert.
Die vom Lichtbogenraum 25 zum Expansionsraum 27 führenden Durchlässe 26 im Scheidenstück 20 sind achsparallel zur Schalterachse im Fuss 38 ausgebildet und ausserdem mit einem federbelasteten Schliessteil 39 versehen, das den entsprechenden Durchlass 26 erst bei einem bestimmten Überdruck im Lichtbogenraum 25 öffnet, jedoch bei einer Druckabnahme in demselben sofort wieder schliesst. Um dennoch eine wirksame Entlüftung des Expansionsraumes 27 im Zuge des Einschalthubes zu ermöglichen, weist der Pumpkolben 29 Durchlässe 40 auf, denen federbelastete, in Richtung auf den Expansionsraum 27 hin öffnende Schliessteile 41 zugeordnet sind. In Fig. 5 ist nicht figürlich, sondern nur mit der strichpunktierten, gekröpften Linie 42 angedeutet, dass die Durchlässe 40 mit den Schubstangen 32 fluchten.
Wie in Fig. 5 rechts punktiert dargestellt, greifen somit die Schubstangen 42 im Zuge der Einschaltbewegung zunächst durch die Durchlässe 40, verschieben sodann die Schliessteile 41 zuerst in ihre Offenstellung und schieben erst danach den Pumpkolben 29 in Ausgangsstellung. Damit ist beim Einschalthub ein praktisch widerstandsloser Druckausgleich zwischen dem Pumpraum 19 und dem Expansionsraum 27 möglich, zumal das Ansaugventil 34 auch ansprechen kann.
Im übrigen ist die Wirkungsweise der Ausführungsvariante der Fig. 5 im Prinzip dieselbe, wie jene der Fig. 1 bis 4, wobei jedoch zu bemerken ist, dass zuerst im Lichtbogenraum 25 ein gewisser Überdruck aufbauen muss, bevor dieser an den Expansionsraum 27 weitergegeben wird. In dieser Zeit haben jedoch die Schubstangen 32 die Schliessteile 41 bereits freigegeben, die sofort in ihre Schliesslage zurückgekehrt sind.
Eine konstruktiv besonders einfache Ausführungsform ist schematisch in den Fig. 6 bis 8 dargestellt. Das feste Kontaktstück, von dem der Einfachheit halber nur noch die Kontaktfinger 15 gezeigt sind, ist von einer leitenden, tropfförmigen
Abbrandelektrode 43 mit einer Durchtrittsöffnung 44 für das bewegliche Kontaktstück 16 umgeben. Die Abbrandelektrode ist leitend mit dem festen Kontaktstück 14 verbunden. Beim
Ausschalten wird somit der entstehende Lichtbogen 37' auf die
Abbrandelektrode 43 überspringen, sobald das Ende des beweglichen Kontaktstückes 16 die Öffnung 44 verlassen hat, wodurch der Abbrand an den Kontaktfingern 15 auf ein Min destmass reduziert wird.
Der zwischen dem Düsenkörper 18 und dem festen Kon taktstück 14 angeordnete und unter der Wirkung der Feder 28 stehende Pumpkolben 29, weist eine von einer nabenartigen Verdickung 45 umgebene, zentrale Führungsöffnung 46 auf, durch welche das bewegliche Kontaktstück 16 vorschiebbar ist. Dieses weist eine als Anschlag für den Pumpkolben 29 dienende, dem festen Kontaktstück 14 zugekehrte Schulter 47 auf, gegen die der Pumpkolben 29 im Zuge der Einschaltbewegung und in Einschaltstellung ansteht.
Die Blasdüse 17 weist einen gegenüber den Ausführungsformen der Fig. 1 bis 5 in einem sich axial erstreckenden Ringwulst 48 ausgebildeten, verlängerten Diffusorabschnitt auf und ihre engste Stelle hat einen Innendurchmesser, der dem grösseren Aussendurchmesser des beweglichen Kontaktstückes 16 entspricht. Auch bei Fig. 1 bis 5 ist ein solcher verlängerter Diffusorabschnitt möglich.
Der Lichtbogenraum und der Expansionsraum fallen bei dieser Ausführungsvariante zusammen, weshalb der Raum zwischen der Trenn- und Haltewand 12 und dem Pumpkolben 29 mit 25, 27 bezeichnet ist. Der Düsenkörper 18 ist wieder mit dem Ausgangsventil 34 versehen.
Die Arbeitsweise dieser Ausführungsvariante ergibt sich aus den Fig. 6 bis 8. Nach dem Einschalthub ist der Pumpkolben 29 durch die Schulter 47 in seiner oberen Ausgangsstellung gehalten, der Pumpraum 19 hat sein höchstes Volumen erreicht und ist mit frischem, aus dem Raum 37 über das Ansaugventil 34 angesaugtem Löschgas gefüllt (Fig. 6). Beim Ausschalten bewegt sich das bewegliche Schaltstück 16 nach unten und ihm folgt der Pumpkolben 29, infolge der Wirkung sowohl der Feder 28 als auch des durch die heissen Bogengase rasch ansteigenden Gasdruckes im Raum 25, 27. Die Bewegung des Pumpkolbens 29 erfolgt jedoch gegen den zunehmenden Widerstand des im noch geschlossenen Pumpraum 19 komprimierten Löschgases.
Deshalb verlässt der Pumpkolben 29 die Schulter 47 am beweglichen Kontaktstück 16, doch die Führungsöffnung 46 bleibt zunächst noch durch den Endabschnitt des beweglichen Kontaktstückes verschlossen (Fig. 7).
Erst wenn die Blasdüse 17 durch das bewegliche Kontaktstück vollständig freigegeben wurde, erfolgt eine kräftige Beblasung und Löschung des Lichtbogens 37' durch das dem Pumpraum 19 unter hohem Druck entströmende Löschgas (Fig. 8). Dass danach aus dem Raum 25, 27 durch die Führungsöffnung 46 stark expandierte (d. h. bereits abgekühlte) Bogengase nachströmen, hat sich als nicht nachteilig erwiesen. Diese Gase können nämlich selbst bei freigegebener Führungsöffnung 46 erst dann in den Pumpraum 19 nachströmen, wenn die Blasdüse 17 freigegeben ist, da bis dahin im Pumpraum 19 wegen der Feder 28 eher ein höherer Gasdruck herrscht, als im Raum 25, 27, da der Pumpkolben 29 ja als Freikolben ausgebildet ist.
Anstelle der Schulter 47 könnte bei der Ausführungsform der Fig. 6 bis 8 das bewegliche Kontaktstück 16 über seine gesamte Länge ebenfalls zylindrisch ausgebildet sein, jedoch mit Tragarmen und mit durch den Körper 18 hindurchgreifenden Hubstangen versehen sein, wie dies bei den Ausführungsformen der Fig. 1 bis 5 der Fall ist.
Während bei Ausführungsformen der Fig. 1 bis 5 der Pumpkolben 29 je nach dem für das Gehäuse 11 gewählten Werkstoff aus einem leitenden oder auch aus einem isolierenden Werkstoff sein kann, ist er bei der Ausführungsform der Fig. 6 bis 8 aus einem Isolierstoff. Für den Werkstoff des Düsenkörpers 18 sowie des Pumpkolbens 29 der Fig. 6 bis 8 gilt das bereits Gesagte.
Die beschriebenen Druckgasschalter besitzen gegenüber den bekannten, vergleichbaren Druckgasschaltern, namentlich jenem der eingangs erwähnten DT-PS 732 879 auch bei klei- neren Ausschaltströmen ausgeprägt bessere Löscheigenschaften.
Many proposals have already become known to let the pressure surge, which occurs when the switch is switched off, act on the gas in a storage or pump chamber associated with the switch and then to use this to blow the arc. Switches of this type, which, however, provided for direct contact between the hot arc gases and the extinguishing gas in the storage or pump chamber, are described, for example, in Swiss patents 143 494 and 173 516 and in German patent 732 879.
The knowledge that the extinguishing gas present in the storage space can quickly become contaminated through direct contact with the hot arc gases and thus the risk of the arc re-igniting, has led to the fact that switches were proposed in which the high-tension gases generated in the arc space cause one Drive the pump piston (or at least support the drive of the pump piston), which in turn compresses the extinguishing gas present in the pump chamber, which then blows the arc, for example by means of a blower nozzle. Switches of this type equipped with a pump piston are described in Swiss patent specification 186 647 (FIG. 4) and in DT-OS 23 50 832. However, two interruption points are provided in these switches, whereby an arc is ignited at each of these interruption points in the course of the switch-off movement.
The pressure surge emanating from one of these arcs is used to drive the piston and the gas displaced by this from the pump chamber then blows the other arc.
The invention thus relates to a pressure gas switch with a fixed and a movable contact piece, which can be brought into and out of engagement with one another, with a blow nozzle that can be released by the movable contact piece in the course of the switch-off movement and is connected on the inlet side to a pump chamber having a pump piston, as well as with an arc chamber which is in communication with the side of the pump piston facing away from the pump chamber.
The aim of the invention is to manage with such a switch with a single interruption point, which reduces the structural effort and at the same time - with comparable external dimensions - allows the distance between the two contact pieces in the switched-off position and thus the length of the arc to be increased without increasing the load on the Switch drive would arise.
This is achieved according to the invention in the proposed pressure gas switch in that the pump piston, designed as a free piston, is arranged on the side facing the fixed contact piece of the blow nozzle located at an axial distance therefrom and, in the switched-on position, rests against a stop that is movable with the movable contact piece.
The pump piston is advantageously loaded against the stop by a spring. The pump piston is expediently along a sheath piece surrounding the fixed contact piece, which is at least partly made of insulating material, e.g. B. from an insulating material that emits a gas when an electric arc acts, is displaceably guided, wherein the sheath piece can have passages on the side of the pump piston facing away from the pump chamber.
This sheath piece can enclose the fixed contact piece with a radial distance.
The stop against which the pump piston rests in the switched-on position can be a shoulder on the movable contact piece facing the fixed contact piece. On the other hand, the stop can also be formed by a lifting rod which is movable with the movable contact piece and which in turn can slide through the body of the blower nozzle.
Further features of preferred embodiments of the proposed gas pressure switch are specified in the subclaims.
Embodiments of the proposed gas pressure switch are explained in more detail below with reference to the accompanying drawing. It shows:
1 to 3 each show a schematic axial section of a first embodiment variant in different positions,
4 shows an axial section through a second embodiment variant during the switch-off stroke,
5 shows an axial section through a third variant embodiment, also during the switch-off stroke, and FIG
6 to 8 each show a schematic axial section through a fourth embodiment variant in three different positions.
In the drawings, functionally corresponding components are largely denoted by the same reference numbers, even if they do not have exactly the same shape or shape.
Should have design.
The encapsulated compressed gas switch 10 shown in FIGS. 1 to 3 has a tubular housing 11 made of metal or an insulating material. In this a fixed, tulip-shaped contact piece 14 is held in a partition and holding wall 12 by means of a conductor piece 13 leading to a connection contact (not shown), at the free end of which a set of resilient contact fingers 15 are formed. A movable, pin-shaped contact piece 16 is assigned to these contact fingers 15, which is arranged coaxially in the housing 11 and coupled to a drive, not shown, with which it moves in the axis of the housing 11 from a switched-on position (Fig. 1) to a switched-off position (Fig. 3) and can be moved back.
This movable contact piece 16 closes the narrowest point of a blower nozzle 17, which is axially spaced from the fixed contact piece 14 centrally in a nozzle body 18 made of electrically insulating material firmly clamped in the housing 11, in the switched-on position and also during a considerable part of the switch-off stroke.
On the inlet side, the blow nozzle 17 is directly connected to a pump chamber 19, which is present on the side of the nozzle body facing the fixed contact piece 14 and in which a pump piston 29 designed as a free piston is arranged so as to be axially displaceable. The essentially ring-shaped pump piston 29 rests tightly but displaceably on the outside of a cylindrical sheath piece 20 surrounding the fixed contact piece 14, which is fastened at one end to the partition and holding wall 12 and at the other end has an inwardly projecting annular bead 21 which has a passage opening 22 ( 2, 3), the inner diameter of which corresponds approximately to that of the narrowest point of the blower nozzle 17 and which is thus also released by the movable contact piece only in the course of the switch-off stroke.
The end of the sheath piece 20 provided with the annular bead 21 protrudes into a cup-shaped recess 24 formed on the side of the nozzle body 18 facing the piston 29, the peripheral edge 23 of which also forms a stop which limits the working stroke of the pump piston 29 (FIG. 3) .
The space enclosed by the sheath piece 20 can be viewed as an arc space 25 into which the fixed contact piece 14 protrudes and communicates with an expansion space 27 via passages 26 in the sheath piece 20 in the vicinity of its attachment point on the partition and retaining wall 12 the side of the pump piston 29 facing away from the pump chamber 19 is applied. In the expansion space 27 there is also a compression spring 28 which is supported on the partition and holding wall 12 and on the pump piston 29 and thus loads it in the direction of the nozzle body 18.
In the variant of FIGS. 1 to 3, part of the arc space 25 is formed by the jacket-shaped space between the outside of the fixed contact piece 14 and the inside of the sheath piece 20. In order to enable the high-tension arc gases developing inside the fixed contact piece 14 to flow directly into the expansion space 27, passages 30 are formed in the fixed contact piece 14 in the vicinity of its attachment point.
A plurality of cantilevers 31 (two of which are shown) are attached to the movable contact piece, each of which has a push rod 32 anchored at its free ends, which can be advanced into the pump chamber 19 through openings 33 'in the nozzle body 18, which keep them always closed, during the switch-on movement are and the upper ends 33 form stops which push the pump piston 29 against the action of the spring 28 in its starting position during the switch-on movement.
With this displacement of the pump piston 29 into its starting position, on the one hand the volume of the pump chamber increases and on the other hand that of the expansion chamber and, as a result of the penetration of the contact piece 16 into the arc chamber, also that of the latter decreases.
In order to fill the pump chamber 19 with extinguishing gas, e.g. B. with SF6, an automatic suction valve 34, only indicated schematically, is present in this body 18, which is loaded with a weak spring, so that it can also be referred to as a check valve opening towards the pump chamber 19. On the other hand, in the switch-on stroke, i.e. H. When the pump piston 29 is displaced into the starting position, the expansion chamber 27 and also the arc chamber 25 are vented by the movable contact piece
16 has an axial bore 35 which is always connected via radial passages 36 to the receiving or storage space 37 present on the side of the nozzle body 18 facing away from the pump chamber 19.
The mode of operation of the switch described with reference to FIGS. 1 to 3 is as follows: The starting point is the switch-on position shown in FIG. During the disconnection movement, the movable contact piece 16 is pulled out of engagement with the contact piece 14. As soon as the end of the contact piece 16 leaves the contact fingers 15, an arc is created
37 '(FIG. 2), which directly leads to a considerable increase in the pressure in the arc chamber 25. This increased pressure can only escape to a small extent via the axial bore 35, but for the most part it acts on the expansion space 27 and here on the pump piston, which has meanwhile been released by the ends 33 of the push rods 32
29 and thus presses it with the support of the compression spring
28 down.
This results in a strong pre-compression of the extinguishing gas in the pump chamber 19, the outlet (blow nozzle 17) of which is still closed by the movable contact piece 16. Once the free end of the movable contact piece 16 has passed the narrowest point of the nozzle 17, a powerful blowing of the arc 37 'by the highly pre-compressed, fresh extinguishing gas in the pump chamber 19, which blowing at the first zero crossing of the current to safely extinguish the Arc 37 'leads. The extinguishing effect on the arc 37 'can be further increased if the nozzle body 18 and / or the sheath piece 20 at least in the area of the annular bead 21 is made of an insulating material (for example Teflon or Delrin) which emits an extinguishing gas when an arc is applied. consists.
The main differences between the
Fig. 4 for each of Figs. 1 to 3 consist in the fact that the Schei denstück 20 practically fully encloses the fixed contact piece 14 and that the axial length of the annular bead 21 is increased, whereby the exposed opening 22 practically assumes the shape of a cylinder, the The movable contact piece 16 is assigned as a piston as long as it remains in the opening 22 in the course of the switch-off movement. In this embodiment, the annular bead 21 is also designed as an insert piece of considerable material thickness inserted into the remaining part of the sheath piece 20 (and therefore also replaceable) which, as already mentioned, consists of a material that emits an extinguishing gas under the action of the arc 37 '.
The suction or check valve 34 is arranged offset from the periphery of the recess 24 here. This suction or check valve 34 can also be arranged elsewhere as long as it connects the storage space 37 to the pump space 19 and opens in the latter when there is a negative pressure. In the variant of FIG. 4, the gases produced in the arc chamber 25 always pass directly through the passages 30, 26 into the expansion chamber 27. There is practically no shunt for the flow of these gases as soon as the end of the contact piece 16 leaves the contact fingers 15, as this is the case in the embodiment of FIGS. 1 to 3 due to the presence of the space between the components 14 and 20. Otherwise, the mode of operation of this embodiment is analogously the same as that of FIGS. 1 to 3.
The embodiment variant in FIG. 5 is also very similar to the embodiment variant in FIGS. 1 to 3. In this third embodiment variant, the area of the sheath piece 20 located in the vicinity of the fastening point on the partition and holding wall 12 is widened to form a hollow foot 38.
The passages 26 in the sheath piece 20 leading from the arc chamber 25 to the expansion chamber 27 are formed axially parallel to the switch axis in the foot 38 and are also provided with a spring-loaded closing part 39 which opens the corresponding passage 26 only when there is a certain overpressure in the arc chamber 25, but when the pressure decreases in the same immediately closes again. In order to nevertheless enable effective venting of the expansion space 27 in the course of the switch-on stroke, the pump piston 29 has passages 40 to which spring-loaded closing parts 41 opening in the direction of the expansion space 27 are assigned. In FIG. 5, it is not shown figuratively but only with the dash-dotted, cranked line 42 that the passages 40 are in alignment with the push rods 32.
As shown in dotted lines on the right in FIG. 5, the push rods 42 initially engage through the passages 40 in the course of the switch-on movement, then move the closing parts 41 first into their open position and only then push the pump piston 29 into the starting position. With this, a practically resistance-free pressure equalization between the pump chamber 19 and the expansion chamber 27 is possible during the switch-on stroke, especially since the suction valve 34 can also respond.
Otherwise, the mode of operation of the variant embodiment of FIG. 5 is basically the same as that of FIGS. 1 to 4, although it should be noted that a certain overpressure must first build up in the arc chamber 25 before it is passed on to the expansion chamber 27. During this time, however, the push rods 32 have already released the closing parts 41, which have immediately returned to their closed position.
A structurally particularly simple embodiment is shown schematically in FIGS. 6 to 8. The fixed contact piece, of which only the contact fingers 15 are shown for the sake of simplicity, is of a conductive, drop-shaped type
The consumable electrode 43 is surrounded by a passage opening 44 for the movable contact piece 16. The consumable electrode is conductively connected to the fixed contact piece 14. At the
The resulting arc 37 'is thus switched off
Skip consumable electrode 43 as soon as the end of the movable contact piece 16 has left the opening 44, whereby the consumable on the contact fingers 15 is reduced to a minimum.
The between the nozzle body 18 and the fixed Kon contact piece 14 arranged and under the action of the spring 28 pump piston 29, has a central guide opening 46 surrounded by a hub-like thickening 45, through which the movable contact piece 16 can be advanced. This has a shoulder 47 serving as a stop for the pump piston 29 and facing the fixed contact piece 14, against which the pump piston 29 rests in the course of the switch-on movement and in the switch-on position.
The blow nozzle 17 has an elongated diffuser section formed in an axially extending annular bead 48 compared to the embodiments of FIGS. 1 to 5 and its narrowest point has an inner diameter which corresponds to the larger outer diameter of the movable contact piece 16. Such an extended diffuser section is also possible in FIGS. 1 to 5.
The arc space and the expansion space coincide in this embodiment variant, which is why the space between the partition and holding wall 12 and the pump piston 29 is designated by 25, 27. The nozzle body 18 is again provided with the outlet valve 34.
The mode of operation of this variant is shown in FIGS. 6 to 8. After the switch-on stroke, the pump piston 29 is held in its upper starting position by the shoulder 47, the pump chamber 19 has reached its highest volume and is filled with fresh, from the chamber 37 via the Suction valve 34 filled with sucked extinguishing gas (Fig. 6). When switching off, the movable contact 16 moves downwards and it is followed by the pump piston 29, due to the action of both the spring 28 and the rapidly increasing gas pressure in the space 25, 27 due to the hot arc gases. The movement of the pump piston 29, however, takes place against the increasing Resistance of the extinguishing gas compressed in the still closed pump chamber 19.
The pump piston 29 therefore leaves the shoulder 47 on the movable contact piece 16, but the guide opening 46 initially remains closed by the end section of the movable contact piece (FIG. 7).
Only when the blowing nozzle 17 has been completely released by the movable contact piece does the arc 37 'blow out vigorously and extinguish it by the extinguishing gas flowing out of the pump chamber 19 under high pressure (FIG. 8). The fact that strongly expanded (i.e. already cooled) arc gases then flow from the space 25, 27 through the guide opening 46 has not proven to be disadvantageous. Even when the guide opening 46 is released, these gases can only flow into the pump chamber 19 when the blow nozzle 17 is released, since until then there is a higher gas pressure in the pump chamber 19 because of the spring 28 than in the chamber 25, 27 because the pump piston 29 is designed as a free piston.
Instead of the shoulder 47, in the embodiment of FIGS. 6 to 8, the movable contact piece 16 could also be cylindrical over its entire length, but be provided with support arms and with lifting rods reaching through the body 18, as in the embodiments of FIG. 1 to 5 is the case.
While in the embodiments of FIGS. 1 to 5 the pump piston 29 can be made of a conductive or an insulating material, depending on the material selected for the housing 11, in the embodiment of FIGS. 6 to 8 it is made of an insulating material. What has already been said applies to the material of the nozzle body 18 and the pump piston 29 of FIGS. 6 to 8.
The pressurized gas switches described have markedly better extinguishing properties compared to the known, comparable pressurized gas switches, namely that of the DT-PS 732 879 mentioned at the beginning, even with lower breaking currents.