CH629910A5

CH629910A5 - Gas-blast circuit breaker

Info

Publication number: CH629910A5
Application number: CH642778A
Authority: CH
Inventors: Rudolf Graf
Original assignee: Sprecher & Schuh Ag
Priority date: 1978-06-13
Filing date: 1978-06-13
Publication date: 1982-05-14
Also published as: DE2853818A1

Description

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PATENTANSPRÜCHE Die Erfindung betrifft einen Druckgasschalter mit zwei mit- The invention relates to a compressed gas switch with two

1. Druckgasschalter mit zwei miteinander in und ausser Ein- einander in und ausser Eingriff bringbaren Kontakten und mit griff bringbaren Kontakten und mit einem im Bereich der einem im Bereich der Schaltstrecke angeordneten, im Zuge des Schaltstrecke angeordneten, im Zuge des Ausschalthubes von Ausschalthubes von einem den Lichtbogen kühlenden Lösch-einem, den Lichtbogen kühlenden Löschgas durchströmten 5 gas durchströmten Beblasungskanal, der mit Mitteln versehen Beblasungskanal, der mit Mitteln versehen ist, um in der Lösch- ist, um in der Löschgasströmung im Bereich der Schaltstrecke gasströmung im Bereich der Schaltstrecke eine Turbulenz zu eine Turbulenz zu erzeugen. 1.Gas switch with two contacts which can be brought into and out of engagement with one another and with contacts which can be brought into contact with one another and with one located in the area of the switching path, in the course of the switching path, in the course of the switch-off stroke of switch-off stroke of one the arc-cooling quenching-a, 5 gas-flowed blowing channel through which the arc-cooling quenching gas flows, the means provided blowing means, which is provided with means to in the quenching, in order to gas flow in the area of the switching distance in the extinguishing gas flow in the region of the switching path Turbulence to generate turbulence.

erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erzeu- Es ist bekannt, dass das Kühlvermögen des Löschgases in gung der Turbulenz durch mindestens einen zur Achse (25) des der Schaltstrecke, nämlich dort wo sich der Lichtbogen ausbil-Beblasungskanals (23) hin fokussierten Schallgenerator (24 ; io det, zeitlich in der Nähe des Stromnulldurchganges des Licht-24', 24" ; 29) gebildet sind, der durch die Löschgasströmung bogens verbessert wird, wenn dort die Löschgasströmung in erregbar ist. Turbulenz versetzt wird. Bei einem bekannten Schalter der ein- produce, characterized in that the means for generating. It is known that the cooling capacity of the extinguishing gas in the direction of turbulence by at least one to the axis (25) of the switching path, namely where the arc-blowing duct (23) focused Sound generator (24; io det, temporally in the vicinity of the current zero crossing of the light-24 ', 24 "; 29) are formed, which is improved by the arc extinguishing gas flow if the extinguishing gas flow is excitable there. Turbulence is offset. In a known Switch the

2. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekenn- gangs genannten Art (CH-PS 558 079) wird diese Turbulenz zeichnet, dass der Schallgenerator durch eine Mehrzahl von durch in den Beblasungskanal hineinragende Einbauten von der Innenwand des Beblasungskanals (23) ausgehende, 15 erzwungen, die die sonst praktisch laminare Löschgasströmung kanalseitig je durch eine von der Löschgasströmung bestri- behindern. Diese Einbauten berauben aber die Löschgasströ-chene Anblaskante (30) begrenzten Sackbohrungen (29) gebil- mung eines erheblichen Teils ihrer kinetischen Energie, so dass det ist. - um eine bessere Kühlung des Lichtbogens zu erreichen - der 2. Compressed gas switch according to claim 1, characterized in this way (CH-PS 558 079), this turbulence is characterized by the fact that the sound generator is forced by a plurality of fittings 15 projecting from the inner wall of the blowing duct (23) into the blowing duct that impede the otherwise practically laminar extinguishing gas flow on the channel side by one exerted by the extinguishing gas flow. However, these internals deprive the extinguishing gas-flowing blowing edge (30) of delimited blind bores (29), forming a considerable part of their kinetic energy, so that det. - to achieve better cooling of the arc - the

3. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Anfangsdruck des Löschgases mindestens um den an den Einzeichnet, dass der Schallgenerator durch wenigstens eine in der 20 bauten erfolgenden Druckverlust erhöht werden muss. Ausserinnenwand des Beblasungskanals (23) ausgebildete, nach innen dem erzwingen diese Einbauten immer eine Turbulenz, also offene Ringnut (24; 24', 24") gebildet ist, die durch eine von der auch dann, wenn der Lichtbogen im Hochstrombereich ist. Löschgasströmung bestrichenen Anblaskante (26; 26', 26" ) Gerade in diesem Bereich aber ist eine laminare Strömung des begrenzt ist. Löschgases, mit einem möglichst hohen axialen Druckgradien- 3. Gas-blast switch according to claim 1, characterized in that the initial pressure of the extinguishing gas is at least at the location that the sound generator must be increased by at least one pressure loss occurring in the built. The inner wall of the blowing duct (23) is designed to force these internals to create turbulence, ie an open annular groove (24; 24 ', 24 "), which is formed by one of which, even when the arc is in the high-current range Blowing edge (26; 26 ', 26 ") But in this area there is a laminar flow which is limited. Extinguishing gas with the highest possible axial pressure gradient

4. Druckgasschalter nach Anspruch 1, bei dem der Bebla- 25 ten, vorteilhafter. 4. Gas switch according to claim 1, in which the Blebla- 25 th, more advantageous.

sungskanal durch eine Blasdüse (23) mit einer engsten Stelle Es ist daher ein Ziel der Erfindung, einen Druckgasschalter sungskanal through a blow nozzle (23) with a narrowest point It is therefore an object of the invention, a gas pressure switch

( 19) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallgene- der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Mittel zur rator (24; 24', 24" ; 29) stromaufwärts vor der engsten Stelle Erzeugung der Turbulenz am Lichtbogen praktisch keinen Ver-( 19) der Blasdüse (23) angeordnet ist. lust an kinetischer Strömungsenergie der Löschgasströmung (19) is formed, characterized in that the sound generator of the type mentioned at the outset, in which the means to the rator (24; 24 ', 24 "; 29) upstream before the narrowest point generating turbulence on the arc practically no ver - (19) of the blowing nozzle (23) is interested in kinetic flow energy of the extinguishing gas flow

5. Druckgasschalter nach den Ansprüchen 2 und 4, dadurch 30 zur Folge haben und bei dem die Turbulenz am Lichtbogen im gekennzeichnet, dass die Sackbohrungen (29) in wenigstens wesentlichen erst dann zustandekommt, wenn der Strom des einem quer zur Düsenachse (25) liegenden Kranz (28) angeord- Lichtbogens sich dem Nulldurchgang nähert, der Lichtbogen net sind. also dünner wird. 5. Gas pressure switch according to claims 2 and 4, thereby 30 and in which the turbulence on the arc characterized in that the blind bores (29) only come about in at least substantially when the current of a transverse to the nozzle axis (25) Wreath (28) arranged arc approaches the zero crossing, the arcs are net. so it gets thinner.

6. Druckgasshalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich- Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass die net, dass in Strömungsrichtung gesehen die Sackbohrungen 35 Mittel zur Erzeugung der Turbulenz in der Löschgasströmung (29) von der Düsenachse (25) divergierend verlaufen. durch mindestens einen zur Achse des Beblasungskanals hin 6. Gas holder according to claim 5, characterized gekennzeich- According to the invention this is achieved in that the net that seen in the direction of flow, the blind holes 35 means for generating turbulence in the extinguishing gas flow (29) from the nozzle axis (25) diverging. through at least one towards the axis of the blowing duct

7. Druckgasschalter nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch fokussierten Schallgenerator gebildet sind, der durch die gekennzeichnet, dass die Ringnut (24; 24', 24") einen rechtecki- Löschgasströmung erregbar ist. 7. Pressure gas switch according to claims 3 and 4, thereby focused sound generator is formed, which is characterized by the fact that the annular groove (24; 24 ', 24 ") is a rectangular flow of quenching gas excitable.

gen Querschnitt aufweist, der in Strömungsrichtung gesehen Merkmale bevorzugter Ausführungsformen sind den vor- has a cross-section which, seen in the direction of flow, features of preferred embodiments are the

von der Düsenachse (25) divergierend verläuft. 40 stehend aufgeführten, abhängigen Ansprüchen zu entnehmen. diverging from the nozzle axis (25). 40 standing dependent claims.

8. Druckgasschalter nach Anspruch 2, dadurch gekenn- Nachfolgend sind anhand der Zeichnung einige Ausfüh-zeichnet, dass die Sackbohrungen (29) eine Tiefe zwischen 2 rungsbeispiele der Erfindung beschrieben. 8. Gas-blast switch according to claim 2, characterized in the following are some embodiments with the aid of the drawing that the blind bores (29) describe a depth between two examples of the invention.

und 20mm aufweisen. Eszeigen: and have 20mm. Show it:

9. Druckgasschalter nach Anspruch 3, dadurch gekenn- Die Fig. 1 bis 4 rein schematische Längsschnitte durch zeichnet, dass die Ringnut(24;24',24")eine Tiefe zwischen2 45 einen Druckgasschalter im Zuge des Ausschalthubes, bei wel-und 20 mm aufweist. chem Schalter der Beblasungskanal durch eine Blasdüse gebil- 9. The compressed gas switch according to claim 3, characterized in that FIGS. 1 to 4 are purely schematic longitudinal sections, characterized in that the annular groove (24; 24 ', 24 ") has a depth of between 2 45 a compressed gas switch in the course of the switch-off stroke, at wel and 20 mm. chem switch the blowing duct formed by a blowing nozzle

10. Druckgasschalter nach Anspruch 8, dadurch gekenn- det ist. 10. Gas pressure switch according to claim 8, characterized.

zeichnet, dass der Durchmesser der Sackbohrungen (29) das Der dargestellte Schalter 10 besitzt ein rohrförmiges, festes records that the diameter of the blind holes (29) The switch 10 shown has a tubular, fixed

0,2- bis 1 fache ihrer Tiefe beträgt. Kontaktstück 17 und ein bewegliches Kontaktstück 16. Dieses 0.2 to 1 times their depth. Contact piece 17 and a movable contact piece 16. This

11. Druckgasschalter nach Anspruch 9, dadurch gekenn- 50 ist mittig am elektrisch leitenden Boden 13 eines einen Pumpzeichnet, dass die Ringnut (24; 24', 24") eine Breite aufweist, die räum 15 umschliessenden, ebenfalls elektrisch leitenden Pump-dem 0,2- bis lfachen ihrer Tiefe entspricht. Zylinders 14 festgeschraubt. Das nicht dargestellte untere Ende 11. The gas pressure switch as claimed in claim 9, characterized in that a pump is drawn in the center of the electrically conductive bottom 13, that the annular groove (24; 24 ', 24 ") has a width that encloses the also electrically conductive pump 15, the space 15 , 2 to 1 times its depth corresponds to cylinder 14. Screwed in. The lower end, not shown

12. Druckgasschalter nach Anspruch 7, gekennzeichnet des Pumpzylinders 14 ist an einen ebenfalls nicht dargestellten durch zwei in axialem Abstand voneinander angeordnete Ring- Antriebsmechanismus gekoppelt, mit dem sich der Pumpzylin-nuten (24', 24", Fig. 2). 55 der 14 und mit diesem auch das bewegliche Kontaktstück 16 im 12. Gas switch according to claim 7, characterized in the pump cylinder 14 is coupled to a likewise not shown by two axially spaced ring drive mechanism with which the Pumpzylin-grooves (24 ', 24 ", Fig. 2). 55 the 14 and with this also the movable contact piece 16 in

13. Druckgasschalter nach Anspruch 12, dadurch gekenn- Sinne des Doppelpfeiles 22 bewegen lässt. Der Pumpzylinder zeichnet, dass die Abmessungen der einen Ringnut (24') ver- 14 ist verschiebbar auf einem nicht dargestellten, ortsfest abgeschieden von den Abmessungen der zweiten Ringnut (24" ) sind, stützten Pumpkolben gelagert und der Pumpraum enthält ein 13. Gas-blast switch according to claim 12, characterized in the sense of the double arrow 22 can be moved. The pump cylinder shows that the dimensions of the one annular groove (24 ') are displaceable on a non-illustrated, stationary, separated from the dimensions of the second annular groove (24 "), supported pump pistons, and the pump chamber contains a

14. Druckgasschalter nach Anspruch 4, dadurch gekenn- Löschgas, zum Beispiel SFe. Auf dem Boden 13 des Pumpzylin-zeichnet, dass der Schallgenerator eine Mehrzahl von in einem ßo ders 14 ist eine das bewegliche Kontaktstück 16 koaxial umge-quer zur Düsenachse verlaufenden Kranz (28) angeordneten bende Blasdüse 23 aus einem elektrisch isolierenden Material Sackbohrungen und eine in axialem Abstand von den Sackboh- mittels Bolzen 11 festgeschraubt. Diese Blasdüse 23 weist eine rungen (29) angeordnete, nach innen offene Ringnut (24) auf- engste Stelle 19 auf, die in Einschaltstellung des Schalters 10, weist (Fig. 4). alsojwenn das bewegliche Kontaktstück 16 in das Kontaktstück 14. Pressure gas switch according to claim 4, characterized-extinguishing gas, for example SFe. On the bottom 13 of the Pumpzylin-records that the sound generator is a plurality of in a ßo ders 14, the movable contact piece 16 coaxial vice-transverse to the nozzle axis arranged wreath blowing nozzle 23 made of an electrically insulating material blind holes and an in axial distance from the sack bolted by means of bolts 11. This blowing nozzle 23 has a stanchion (29) arranged, inwardly open annular groove (24) at the narrowest point 19, which in the switched-on position of the switch 10 (FIG. 4). also if the movable contact piece 16 into the contact piece

15. Druckgasschalter nach Anspruch 5, dadurch gekenn- 65 17 eingreift, durch das letztere praktisch verschlossen ist. Einzeichnet, dass die Sackbohrungen verschieden Tiefen aufweisen, lassseitig besitzt die Blasdüse 23 zwei zur engsten Stelle 19 hin konvergierende Mantelräume 20,21, die je über Einlassöffnun- gen 12 im Boden 13 des Pumpzylinders 14 mit dem Pumpraum 15. Gas switch according to claim 5, characterized engages 65 17, is practically closed by the latter. It is shown that the blind bores have different depths. On the inlet side, the blow nozzle 23 has two jacket spaces 20, 21 converging towards the narrowest point 19, each of which has inlet openings 12 in the bottom 13 of the pump cylinder 14 with the pump chamber

3 3rd

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15 in Verbindung stehen. Soweit der allen Ausführungsformen die Schallwellen, die als Störungsquellen wirken, angeregt und gemeinsame Aufbau. wird in dër Folge, unterstützt durch eigenmagnetische Kräfte 15 are connected. As far as all the embodiments, the sound waves that act as sources of interference are stimulated and common. is subsequently supported by self-magnetic forces

In Fig. 1 ist in der den Mantelraum 21 umgebenden Wand, des Bogens turbulent, was den stark verbesserten Kühleffekt der engsten Stelle 19 vorgelagert, eine nach innen offene Ring- ergibt. In Fig. 1 is in the wall surrounding the jacket space 21, the arc turbulent, which upstream of the greatly improved cooling effect of the narrowest point 19 results in an inwardly open ring.

nut 24 ausgebildet, die eine im wesentlichen rechteckige Quer- 5 Im Unterschied zur Ausführungsform der Fig. 1 sind bei schnittsform aufweist und in Strömungsrichtung gesehen von jener der Fig. 2 in der den Mantelraum 21 umgebenden Wand der Schalterachse 25 weg divergiert. Die Ringnut 24 weist zum zwei nach innen offene Ringnuten 24', 24" mit rechteckiger Mantelraum 21 hin zwei kreisförmige, scharfe Endkanten 26,27 Querschnittform vorhanden, die mit ringförmigen, scharfen auf. Endkanten 26', 27' bzw. 26", 27" an die Wand des Mantelrau- Groove 24 is formed, which has a substantially rectangular cross-section. In contrast to the embodiment in FIG. 1, in the case of a sectional shape and viewed in the direction of flow, it diverges away from that of FIG. 2 in the wall of the switch axis 25 surrounding the jacket space 21. The annular groove 24 has two circular, sharp end edges 26, 27 in cross-sectional shape towards the two inwardly open ring grooves 24 ', 24 "with a rectangular casing space 21, which have annular, sharp. End edges 26', 27 'and 26", 27 "on the wall of the coat room

Wenn nun im Zuge des Ausschalthubes die Blasdüse nach io mes 21 grenzen. Die Wirkungsweise ist ähnlich wie bei Fig. 1 If, in the course of the switch-off stroke, the blowing nozzle is limited to io mes 21. The mode of operation is similar to that in FIG. 1

Freigabe der engsten Stelle 19 durch das feste Kontaktstück 17 mit dem Unterschied, dass die Ringnuten 24', 24", wenn vom von unten nach oben durch das vom Pumpraum 15 unter Druck Löschgas bestrichen, Töne verschiedener Frequenzen erzeu- Release of the narrowest point 19 by means of the fixed contact piece 17, with the difference that the ring grooves 24 ', 24 ", when coated from the bottom upwards by the extinguishing gas from the pump chamber 15 under pressure, produce tones of different frequencies.

anfallende Löschgas durchströmt wird, wird der «Gasring» in gen, da sie unterschiedliche Rauminhalte aufweisen, the resulting extinguishing gas is flowed through, the «gas ring» is gen, since they have different volumes,

der Ringnut 24 (vergleichbar mit der Luftsäule in einer Pfeife Bei der Ausführungsform der Fig. 3 besteht der auf die oder einem Resonator) insbesondere durch das Vorbeiströmen 15 Achse 25 hin fokussierte Schallgenerator aus einem Kranz 28 the annular groove 24 (comparable to the air column in a pipe. In the embodiment of FIG. 3, the sound generator focused on the or a resonator), in particular by the 15 axis 25 flowing past, consists of a ring 28

des Gases an der Kante 26 zum Schwingen angeregt, das heisst von Sackbohrungen 29, die ihrerseits von der den Mantelraum es entsteht ein Schall, der sich radial nach innen ausbreitet. 21 umgebenden Wand über eine scharfe Kante 30 ausgehen. of the gas is excited to vibrate at the edge 26, that is, from blind bores 29, which in turn produce a sound from the jacket space, which propagates radially inwards. 21 surrounding wall go out over a sharp edge 30.

Dabei wird die im wesentlichen laminare axiale Gasströmung Die Sackbohrungen 29, deren Tiefe verschieden sein kann zumindest im Bereich der den Mantelraum 21 aussen umge- (unterschiedliche Resonanzfrequenzen), verlaufen von der benden Wand nicht gestört. Die Frequenz dieses Schalles ist 20 Schalterachse 25 weg divergierend. Jede der Bohrungen 29 vom Rauminhalt der Ringnut 24 einerseits und von der momen- wirkt an sich wie eine Pfeife, sobald deren Kante 30 vom Lösch- The essentially laminar axial gas flow is not disturbed by the bend wall, the blind bores 29, the depth of which can be different, at least in the area of the outer surface of the jacket space 21 (different resonance frequencies). The frequency of this sound is 20 diverging switch axis 25 away. Each of the bores 29 from the volume of the annular groove 24, on the one hand, and from the moment itself acts as a pipe as soon as its edge 30 is

tanen Dichte des Löschgases abhängig. gasstrom bestrichen wird. Wie bereits erwähnt, lassen sich aus depending on the density of the extinguishing gas. gas flow is brushed. As already mentioned, can be omitted

Es hat sich gezeigt, dass Frequenzen im Bereiche zwischen dem Frequenzbereich der gewünschten Töne aus den bekann- It has been shown that frequencies in the range between the frequency range of the desired tones from the known

3 kHz und 35 kHz vorteilhaft sind. Aus diesen Frequenzanga- ten Eigenschaften des verwendeten Löschgases die Abmessun-ben lassen sich die Abmessungen der Ringnut errechnen, wobei 25 gen der Bohrungen mittels der für Helmholtz-Resonatoren gül- 3 kHz and 35 kHz are advantageous. The dimensions of the annular groove can be calculated from these frequency data properties of the extinguishing gas used, 25 g of the holes being used for the Helmholtz resonators.

beispielsweise Tiefen von 2 bis 20 mm sowie Breiten, die dem tigen Formeln wenigstens annähernd ermitteln. For example, depths from 2 to 20 mm and widths that determine the term formulas at least approximately.

0,2- bis 1 fachen der Tiefen in Frage kommen. Eine Turbulenz In Fig. 4 ist schliesslich eine Kombination der Ausführungs-der Gasströmung ergibt sich erst in der Umgebung eines Licht- formen der Fig. 1 und 3 dargestellt. Der engsten Stelle 19 der bogens in der Schalterachse 25. Die Ringnut 24 gibt sich somit Blasdüse 23 ist die nach innen offene Ringnut 24 vorgelagert als Schallgenerator zu erkennen, der auf die Schalterachse hin 30 und dieser der Kranz 28 von Sackbohrungen 29. Ausserdem ist fokussiert ist und durch das strömende Löschgas erregbar ist. bei dieser Ausführungsform an der Aussenseite des in der Blas-Wenn der zwischen den Kontaktstücken 16,17 beim Aus- düse einlassseitig die Mantelräume 20,21 voneinander trennenschalten zündende Lichtbogen 18 im Hochstrombereich ist - den Leitkegels 31 eine nach aussen offene, ebenfalls durch also eine dicke Plasmasäule bildet - dann werden die Schallwel- scharfe Kanten begrenzte Rille 32 vorhanden, die beim Vorbeilen von der Plasmasäule reflektiert und diese wird nach wie vor 35 strömen des Löschgases selbst einen Pfeifton erzeugt und nur von dem praktisch laminar strömenden Löschgas in axialer darüber hinaus den Leitkegel 31 selbst zum Schwingen anregen Richtung beblasen. Sobald aber die Plasmasäule dünner wird kann, wobei der so erzeugte Schall von der den Mantelraum 21 (bei zeitlicher Annäherung an den Stromnulldurchgang), so aussen umgebenden Wand der Blasdüse 23 reflektiert und in wird sie in ihrem noch laminaren, aber labilen Zustand durch Richtung zur Schalterachse 25 hin zurückgeworfen wird. 0.2 to 1 times the depths are possible. Turbulence Finally, FIG. 4 shows a combination of the execution of the gas flow only in the vicinity of a light form of FIGS. 1 and 3. The narrowest point 19 of the arc in the switch axis 25. The annular groove 24 is thus the blow nozzle 23. The inwardly open annular groove 24 can be seen in front of it as a sound generator which points towards the switch axis 30 and the ring 28 of blind bores 29. In addition, it is focused is and can be excited by the flowing extinguishing gas. In this embodiment, on the outside of the high-current area, the arc 18, which ignites in the blowing section between the contact pieces 16, 17 on the inlet side and separates the casing spaces 20, 21, the guide cone 31 is open to the outside, likewise through one forms a thick plasma column - then the sound-sharp edges are limited groove 32 which is reflected by the plasma column as it passes and this continues to produce a whistling sound and only from the practically laminar extinguishing gas flowing axially Blast traffic cone 31 to make it vibrate. However, as soon as the plasma column becomes thinner, the sound generated in this way reflects from the wall of the blowing nozzle 23, which thus surrounds the outer casing 21 (in the event of temporal approximation of the zero current crossing), and in which it is still in its laminar, but unstable state, by direction toward Switch axis 25 is thrown back.

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings