BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Blasdüsenanordnung an einem Druckgasschalter gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Die Blasdüse eines Druckgasschalters hat bei einem Ausschalthub nicht nur dem Druck des dem Druckraum entströmenden Druckgases zu widerstehen, sondern, und vor allem den örtlich und zeitlich begrenzten Druckspitzen, die durch die plötzliche Erhitzung des Druckgases durch den durch dieses beblasenen Schaltlichtbogens bedingt sind. Diese Druckspitzen sind im Bereich der engsten Stelle des Düsenraumes am ausgeprägtesten, weil hier das Druckgas unmittelbar benachbart zum Schaltlichtbogen abströmt.
Es ist daher in der CH-PS 423 927 bereits vorgeschlagen worden, den Düsenkörper dadurch zu entlasten, dass im Bereich seiner engsten Stelle vom Düsenraum Durchlässe ausgehen. Bei dieser bekannten Anordnung führen die Durchlässe im wesentlichen radial nach aussen in den den Düsenkörper umgebenden Raum. Das durch diese Durchlässe abströmende, erhitzte Druckgas ist aber - wegen der Erhitzung - stark ionisiert und kann ausserdem Metalldämpfe enthalten, die durch Abbrand der sich trennenden Kontaktstücke an den Fusspunkten des Schaltlichtbogens entstanden sind.
Das radiale Abströmen dieser hochgespannten und elektrisch leitenden Gase durch die Durchlässe der bekannten Anordnung beeinträchtigt die dielektrische Festigkeit des den Düsenkörper umgebenden und von der Wand eines Schaltergehäuses begrenzten Raumes, was besonders dann schwerwiegend ist, wenn das Schaltergehäuse auf der Höhe des Düsenkörpers eine Metallkapselung gebildet ist.
Bei einer anderen, bekannten, gattungsgemässen Anordnung, nämlich gemäss der CH-PS 537 092, wurde das direkte radiale Abströmen der hochgespannten erhitzten Schaltgase verhindert. Die Durchlässe münden zwar noch immer in den den Düsenkörper umgebenden Raum, aber bevor sie in diesen Raum eintreten, prallen sie auf eine geneigte, kegelige Wand, die die Strömungsrichtung der durch die Durchlässe strömenden Gase in eine etwa parallel zur Achse des Düsenkörpers verlaufende Richtung umlenken soll. Damit ist zwar eine unmittelbare Verseuchung des den Düsenkörper umgebenden Raumes vermindert, aber die kinetische Energie der hochgespannten, die Durchlässe durchströmenden Gase geht ungenutzt verloren.
Bei diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Blasdüsenanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der nicht nur die Verseuchung des den Düsenkörper umgebenden Raumes weiter vermindert werden kann, sondern bei der auch die kinetische Energie der die Durchlässe durchströmenden Schaltgase zur Unterstützung der den Schaltlichtbogen beblasenden Gasströmung herangezogen werden kann.
Zu diesem Zweck weist die vorgeschlagene Anordnung die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 definierten Merkmale auf.
Bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen definiert. Nachfolgend sind anhand Zeichnung Ausführungsbeispiele der vorgeschlagenen Anordnung näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 einen Axialschnitt durch die im vorliegenden Zusammenhang interessierenden Teile, und zwar links in einer ersten und rechts in einer zweiten Ausführungsform, und
Fig. 2 einen Querschnitt im wesentlichen längs der Linie II II der Fig. 1.
In Fig. 1 ist eine Blasdüsenanordnung 10 in nahezu offener Stellung des zugeordneten Druckgasschalters dargestellt. Dieser besitzt einen ortsfesten Kontaktsatz mit einem rohrförmigen Nennstromkontakt 11 und einem von diesem koaxial umgebenen, ebenfalls rohrförmigen Lichtbogenkontakt 12. Das freie Ende des Lichtbogenkontaktes 12 steht über des Ende des Nennstromkontaktes 11 vor und ist mit einem Abbrandring 13 versehen.
Der ortsfeste Kontaktsatz wirkt mit einem in Richtung des Doppelpfeiles 14 mittels eines nicht dargestellten Antriebes hin und her bewegbaren beweglichen Kontaktsatz zusammen. Dieser weist ebenfalls einen Nennstromkontakt 15 auf, der in einen Aussenmantel 16 eines Druckraumes 17 übergeht. Dieser Druckraum 17 ist nach innen durch ein rohrförmiges Teil 18 begrenzt, das mittels radial nach innen verlaufenden Stegen 19 starr mit dem Aussenmantel 16 verbunden ist. In dieses rohrförmiges Teil 18 ist ein beweglicher Lichtbogenkontakt 20 eingeschraubt, der somit elektrisch mit dem beweglichen Nennstromkontakt 15 verbunden ist. Das freie Ende des Lichtbogenkontaktes 20 steht ebenfalls über das freie Ende des Nennstromkontaktes 15 vor und ist ebenfalls mit einem Abbrandring 21 versehen. Der Innendurchmesser des Abbrandringes 21 entspricht dem Aussendurchmesser des Lichtbogenkontaktes 12.
Axial ist der Druckraum 17 durch einen nicht dargestellten, vorzugsweise ortsfest abgestützten, ringförmigen Kolben begrenzt, der bei einem Ausschalthub das im Druckraum 17 befindliche Gas, beispielsweise ein Löschgas wie SFs, unter Druck setzt.
Das unter Druck gesetzte Gas entströmt dann dem Druckraum 17 durch zwischen den Stegen 19 vorhandene Durchlässe 22 in einen (in Strömungsrichtung gesehen) konvergierenden Einlassabschnitt 23 eines von einem Düsenkörper 24 umgebenen Düsenraumes ein. Der Düsenkörper 24.ist aus einem elektrischen Isoliermaterial, beispielsweise aus PTFE. Um die Gasströmung im Einlassabschnitt 23 möglichst zu beschleunigen und um die Aussenfläche des beweglichen Lichtbogenkontaktes 20 zu schützen, ist ein koaxial diesen umgebender Füllkörper 25 aus Isoliermaterial vorgesehen, der ebenfalls am rohrförmigen Teil 18 befestigt, zum Beispiel wie dargestellt, eingeschraubt ist.
Auf den Einlassabschnitt 23 folgt eine engste Stelle 26, auf die ein diffusorartig divergierender Ausblasraum 27 folgt. Im Bereich der engsten Stelle 26, jedoch auf einer axial in Richtung des Ausblasraumes etwas versetzten Höhe, sind im Düsenkörper 24 in regelmässigen Umfangsabständen angeordnete Einlässe 28 von Durchlässen 29 vorhanden. Wie in Fig. 1 gezeigt, können diese Einlässe 28 sich zunächst trichterförmig verengen, um dann in einen kurzen, radial verlaufenden Abschnitt zu übergehen. Diese kurzen, radial verlaufenden Abschnitte der Durchlässe 29 gehen über einen Krümmer in im wesentlichen parallel zur Achse des Düsenkörpers 24 verlaufende Endabschnitte 30 über, die in den Ausblasraum 27 ausmünden.
Bei der in Fig. 1 links dargestellten Ausführungsform ist der Ausblasraum 27 durch eine im wesentlichen konisch divergierende aber stetige Fläche begrenzt. Dementsprechend erscheinen die Einmündungen der Endabschnitte 30 in den Ausblasraum 27 etwa in der Form von Ellipsen.
Bei der in Fig. 1 rechts dargestellten Ausführungsform weist dagegen die den Ausblasraum 27 begrenzende Fläche eine Unstetigkeit in Form einer Stufe 31 auf, durch welche - in Strömungsrichtung gesehen - der Ausblasraum 27 eine plötzliche Querschnittserweiterung erfährt. Der Innenumfang dieser Stufe 31 ist durch eine Abrisskante 32 gebildet. Die Endabschnitte 30 der Durchlässe 29 enden bei dieser Ausführungsform auf der Stufe 31. Auf die besonderen Eigenschaften dieser Ausführungsform wird noch zurückzukommen sein.
Da - wie erwähnt - der Düsenkörper 24 aus einem elektrischen Isoliermaterial, beispielsweise PTFE, besteht, ist es selbst wenn das Isoliermaterial giessfähig sein sollte - schwierig, die Durchlässe 29 in einem einstückigen Düsenkörper 24 auszubilden. Im Falle von PTFE, das bekanntlich nur gesintert werden kann, ist es praktisch nicht möglich, den Düsenkörper 24 einstückig mit den Durchlässen 29 herzustellen. Daher ist der Düsenkörper 24 im dargstellten Ausführungsbeispiel zweiteilig ausgeführt. Namentlich besitzt der Düsenkörper 24 einen Aussenteil 33, in den koaxial und vorzugsweise im Presssitz ein Innenteil 34 eingesetzt ist und in eingesetztem Zustand beispielsweise durch quer verlaufende Stifte 35 (Fig. 2) aus demselben Isoliermaterial gesichert ist.
So können die Durchlässe 29 leicht durch Ausnehmungen in der Art von Nuten gebildet werden, die an den stirnseitig sowie umfangsseitig aneinander grenzenden Stossflächen zwischen dem Aussenteil 33 und dem Innenteil 34 ausgebildet sind. Diese Herstellungsweise gestattet auch ohne weiteres, wie in Fig. 2 dargestellt, den Endabschnitten 30 der Durchlässe 29 einen Querschnitt in Form eines gekrümmten Ovals zu geben.
Es wird nun abermals auf die in Fig. 1 rechts dargestellte Ausführungsform Bezug genommen, bei der - wie erwähnt der Durchflussquerschnitt des Ausblasraumes 27 durch die innen durch die Abrisskante 32 begrenzte Stufe 31 eine plötzliche Erweiterung verfährt. Strömungsmessungen haben ergeben, dass das von der engsten Stelle 26 direkt in den Ausblasraum 27 strömende Gas nach Passieren der Abrisskante 32 nicht mehr in Berührung mit der stromabwärts der Stufe 31 vorhandenen Wand des Ausblasraumes 27 gelangt, dies vor allem wegen der auf der Höhe der Stufe den Endabschnitten 30 der Durchlässe 29 parallel zur Achse des Düsenkörpers 24 entströmenden Gasströme.
In der Nähe des Stromnulldurchganges des Schaltlichtbogens kann sogar eine Umkehr der Strömungsrichtung in den Durchlässen 29 stattfinden, was zu einer zusätzlichen Zufuhr von verhältnismässig kühlem (expandierten) Gas in den Bereich der engsten Stelle 26 und damit eine zusätzliche Kühlung des Schaltlichbogens zur Folge haben kann.