DE1017682B

DE1017682B - Loeschkammer for low-oil electrical circuit breakers with a pressure storage chamber

Info

Publication number: DE1017682B
Application number: DES31786A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Enke; Rudolf Reeh
Original assignee: Sachsenwerk Licht und Kraft AG
Current assignee: VEM Sachsenwerk GmbH
Priority date: 1953-01-10
Filing date: 1953-01-10
Publication date: 1957-10-17

Description

Es ist bekannt, die Löschkammern für Flüssigkeitsschalter mit einer Druckspeicherkammer auszurüsten, die mit getrennten Ein- und Austrittsöffnungen versehen ist. Sämtliche Öffnungen sind durch Rückschlagventile verschlossen. Der vom Lichtbogen durch Verdampfung eines Teiles der Löschflüssigkeit hervorgerufene Druck bewirkt die Öffnung der Einlaßventile, so daß das eindringende Löschmittel das in der Druckspeicherkammer befindliche Luftvolumen zusammendrückt. Die Auslaßventile sprechen erst an, wenn in der Druckspeicherkammer ein Überdruck herrscht. Gleichzeitig schließen sich die Einlaßventile. Die Druckspeicherkammer ist unterhalb der hohl ausgebildeten Kontakttulpe so angeordnet, daß durch das austretende Löschmittel eine Strömung durch die Kontakttulpe entsteht. Abgesehen von der Vielzahl der Ventile hat diese Ausführung den Nachteil, daß der Löschmittelstrom nach Austritt aus der Kontakttulpe sich zum größten Teil in den Löschkammerraum verausgabt. Es ist also keine zusammengefaßte, unmittelbar auf die Lichtbogenbahn gelenkte Strömung vorhanden, die geeignet wäre, im Stromnulldurchgang die Lichtbogenstrecke zu entionisieren und sie gegen die rückkehrende Spannung durchschlagsfest zu machen.It is known to equip the extinguishing chambers for liquid switches with a pressure storage chamber, which is provided with separate inlet and outlet openings. All openings are through check valves locked. The one caused by the arc through evaporation of part of the extinguishing liquid Pressure causes the inlet valves to open, so that the extinguishing agent penetrates the in compresses the air volume located in the pressure storage chamber. The exhaust valves only respond when there is overpressure in the pressure storage chamber. At the same time the inlet valves close. The pressure storage chamber is arranged below the hollow contact tulip so that through the escaping extinguishing agent creates a flow through the contact tulip. Apart from the multitude of the valves, this design has the disadvantage that the extinguishing agent flow after exiting the contact tulip for the most part spent in the extinguishing chamber room. So it is not a summarized Directly directed to the arc path flow is present, which would be suitable in the current zero passage to deionize the arc gap and make it dielectric-proof against the returning voltage close.

Bei einer anderen bekanntgewordenen Löschkammerausführung ist über der Kontaktstelle ein ölfreier Hohlraum vorgesehen, in dem ein federbelasteter Kolben eingesetzt ist. Dieser Raum dient als Ausweichstelle für die Schaltgase. Der Kolben ist zu diesem Zweck mit einer Bohrung versehen, durch welche die Schaltgase in den Raum abströmen können. Eine wirksame, der Löschmittelströmung durch einen am entgegengesetzten Ende der Löschkammer angeordneten Ringkanal nutzbar gemachte Druckspeicherung kann nicht zustande kommen.In another extinguishing chamber design that has become known, there is a oil-free cavity provided in which a spring-loaded piston is used. This space serves as an alternative point for the switching gases. For this purpose the piston is provided with a bore through which the switching gases can escape into the room. An effective, extinguishing agent flow made usable by an annular channel arranged at the opposite end of the quenching chamber Pressure storage cannot take place.

Diese Nachteile werden durch die Erfindung vermieden. Sie betrifft eine Löschkammer für ölarme elektrische Leistungsschalter mit einer gasgefüllten Druckspeicherkammer und einem im wesentlichen quer zum Lichtbogenraum gerichteten Strömungskanal. Erfindungsgemäß schließt sich der Strömungskanal unmittelbar an die ringförmig ausgebildete und konzentrisch zur Schaltstiftachse angeordnete Druckspeicherkammer an, und er ist so gestaltet, daß seine Freigabe und Sperrung durch den beweglichen Schaltstift erfolgt. Es ist so die Gewähr gegeben, daß das durch die Entspannung des Luftpolsters in Bewegung geratene Löschmittel auch tatsächlich dem Lichtbogen zugeführt wird. Die selbsttätige Steuerung des Strömungskanals, und zwar unabhängig vom jeweils herrschenden Druck, machen die Anbringung von besonderen Auslaßventilen überflüssig. Die erwähnte Formgebung hat den weiteren Vorteil, daßThese disadvantages are avoided by the invention. It concerns an extinguishing chamber for low-oil electric circuit breaker with a gas-filled pressure storage chamber and an essentially flow channel directed transversely to the arc chamber. According to the invention, the flow channel directly adjoins the ring-shaped and concentric to the switching pin axis arranged pressure storage chamber, and it is designed so that his Release and blocking is carried out by the movable switch pin. There is thus a guarantee that the extinguishing agent set in motion by the expansion of the air cushion is actually dem Arc is fed. The automatic control of the flow channel, regardless of prevailing pressure, make the attachment of special exhaust valves superfluous. The one mentioned Shaping has the further advantage that

LöschkammerExtinguishing chamber

für ölarme elektrische Leistungsschalter mit einer Druckspeicherkammerfor low-oil electrical circuit breakers with a pressure storage chamber

Anmelder:Applicant:

SachsenwerkSachsenwerk

Licht- und Kraft-Aktiengesellschaft,
München, Schillerstr. 41Licht- und Kraft-Aktiengesellschaft,
Munich, Schillerstr. 41

Friedrich Enke, Dortmund,Friedrich Enke, Dortmund,

und Rudolf Reeh, Regensburg,and Rudolf Reeh, Regensburg,

sind als Erfinder genannt wordenhave been named as inventors

der Kanal unmittelbar in den Lichtbogenraum mündet. Um zu einem besonders guten Löscheffekt zu kommen, ist es angebracht, den Kanal ringförmig auszuführen. Sobald nämlich durch den Schaltstift eine Verbindung mit dem druckfreien Raum der Löschkammer hergestellt ist, setzt unter der Wirkung der im Luftpolster aufgespeicherten potentiellen Energie eine Löschmittelströmung ein, die den Lichtbogen konzentrisch erfaßt und ihn auf diese Weise wirksam bekämpft.the channel opens directly into the arc chamber. In order to achieve a particularly good extinguishing effect come, it is advisable to make the canal ring-shaped. As soon as by the switch pin a connection with the pressure-free space of the extinguishing chamber is established, takes effect of the potential energy stored in the air cushion, a flow of extinguishing agent that creates the arc grasped concentrically and fights it effectively in this way.

Die Möglichkeiten einer Leistungssteigerung sind damit noch nicht erschöpft. Eine noch bessere Löschwirkung ist zu erwarten, wenn die Mündung des Kanals auf einen Teilumfang des Lichtbogenraumes begrenzt ist und wenn sich an den anderen Teilumfang ein in den druckfreien Raum der Löschkammer führender Kanal anschließt. Es kommt, noch bevor der Schaltstift den Druckraum der Löschkammer verläßt, im Maximum des zur Verfügung stehenden Druckes eine Löschströmung quer über den Lichtbogenraum hinweg zustande. Eine solche Strömung gibt die Gewähr, daß die Ladungsträger auf dem kürzesten Wege aus dem Bereich des Lichtbogens befördert werden und daß eine rasche Verfestigung der Lichtbogenstrecke gegen die wiederkehrende Spannung herbeigeführt wird. Selbstverständlich können bei allen Ausführungsarten mehrere Kanäle übereinander angeordnet sein, so daß die Löschströmung auf einen größeren Abschnitt der Lichtbogensäule zur Einwirkung kommt. Es ist auch möglich, sowohl bei der Ausführung mit einer ring-The possibilities for increasing performance are not yet exhausted. An even better extinguishing effect is to be expected when the mouth of the duct is on a partial circumference of the arc area is limited and if the other partial circumference is in the pressure-free space of the extinguishing chamber leading channel connects. It comes before the switch pin enters the pressure chamber of the arcing chamber leaves, at the maximum of the available pressure, an extinguishing flow across the Arcing space away. Such a flow is the guarantee that the charge carriers on the shortest way out of the area of the arc and that a rapid solidification the arc gap is brought about against the recurring voltage. Of course several channels can be arranged one above the other in all types of execution, so that the extinguishing flow acts on a larger section of the arc column. It is also possible, both for the version with a ring

709 756/325709 756/325

förmigen als auch bei Ausführung mit einer einseitigen Formgebung der Kanäle noch einen zusätzlichen Strömungskanal, und zwar durch den hohl ausgebildeten und mit seitlichen Öffnungen versehenen Schaltstift vorzusehen.shaped as well as an additional one in the execution with a one-sided shaping of the channels Flow channel, through the hollow and provided with side openings Provide switching pin.

Der Druckspeicherraum wird zweckmäßig ringförmig ausgebildet und konzentrisch so zur Schaltstiftachse angeordnet, daß seine Außenseite an der Wandung der Löschkammer anliegen kann. Durch eine solche Gestaltung und Anordnung wird der Löschkammerraum am vorteilhaftesten für die Unterbringung der Druckspeicherkammer ausgenutzt. Es ist hierbei darauf zu achten, daß sich der Luftraum der Druckspeicherkammer oberhalb des Löschmittelspiegels befindet. Andernfalls besteht die Möglichkeit, daß bei geöffnetem Schalter, also bei freigelegten Kanalöffnungen, Löschmittel in den Luftraum eindringt und dadurch das Luftvolumen und entsprechend die erzielbare Spannkraft sich vermindert. In dieser Hinsicht braucht auf die genaue Lage des Luftraumes keine Rücksicht genommen zu werden, wenn in der Druckspeicherkammer ein das Luftpolster einschließender Behälter aus elastischem Material, z. B. wärme- und ölbeständigem künstlichem Kautschuk, angeordnet ist. Um dem Druck leicht nachgeben zu können, kann der Behälter blasebalgartig geformt sein. Diese Maßnahme verhindert des weiteren die Möglichkeit, daß durch die Löschmittelströmung Luft aus dem Druckspeicherraum mitgerissen wird. Das Zusammenpressen des Luftpolsters kann auch durch Vermittlung einer Kolbenscheibe erfolgen. Damit das von dem sich entspannenden Luftpolster verdrängte Löschmittel im vollen Umfang dem Strömungskanal zugeführt wird, ist zwischen dem Druckraum und dem Druckspeicherraum ein Rückschlagventil angebracht. Es ist so eingestellt, daß sich der vom Lichtbogen erzeugte Druck auf die Druckspeicherkammer übertragen kann, daß aber der Druckausgleich nur über den Strömungskanal vor sich geht. The pressure accumulator space is expediently designed to be ring-shaped and so concentric to the switch pin axis arranged that its outside can rest against the wall of the extinguishing chamber. By Such a design and arrangement will be most advantageous for the arcing chamber space Accommodation of the pressure storage chamber exploited. It is important to ensure that the air space the pressure storage chamber is located above the level of the extinguishing agent. Otherwise there is the possibility that when the switch is open, i.e. when the duct openings are exposed, extinguishing agent enters the air space penetrates and thereby the volume of air and, accordingly, the achievable clamping force are reduced. In this regard, the exact position of the airspace does not need to be taken into account if in the pressure storage chamber a container enclosing the air cushion made of elastic Material, e.g. B. heat and oil-resistant synthetic rubber, is arranged. To the pressure To be able to give in easily, the container can be shaped like a bellows. This measure prevented furthermore the possibility that air from the pressure storage space due to the extinguishing agent flow gets carried away. The compression of the air cushion can also be achieved through the mediation of a Piston disk. So that the extinguishing agent displaced by the relaxing air cushion in the is supplied to the full extent of the flow channel is between the pressure chamber and the pressure storage chamber a check valve attached. It is set so that the pressure generated by the arc can be transferred to the pressure storage chamber, but that the pressure equalization only takes place via the flow channel.

In der Zeichnung sind drei Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung wiedergegeben. Der besseren Übersicht halber sind in den Zeichnungen die übereinstimmenden Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the drawing, three possible embodiments of the invention are shown. The better one For the sake of clarity, the same reference numerals are used for the same parts in the drawings Mistake.

Abb. 1 stellt die einfachste Ausführungsart der Erfindung dar. Die Löschkammer ist mit I₁ die ortsfeste Kontakttulpe mit 2 und der Schaltstift mit 3 bezeichnet. Die ringförmige Druckspeicherkammer 4 ist in die Löschkammerwandung eingesetzt, so daß ein festes, starres Gebilde entsteht. Der Luftraum 5 der Druckspeicherkammer läuft in den ringförmigen Strömungskanal 6 aus, der geneigt zur Lichtbogenachse gerichtet ist. Das durch den Lichtbogen unter Druck gesetzte Löschmittel vermag, solange der Schaltstift die Durchgangsöffnung 7 in den druckfreien Raum 8 der Löschkammer noch verschließt, nur in den Druckspeicherraum ausweichen. Das Luftvolumen wird infolgedessen auf immer engeren Raum nach Maßgabe des sich steigernden Druckes zusammengedrängt. Im Augenblick der Freigabe der Durchgangsöffnung 7 durch den Schaltstift wird das Gleichgewicht der Kräfte aufgehoben, so daß nunmehr der gesamte vom Lichtbogen hervorgebrachte Druck in entgegengesetzter Richtung zur Wirkung kommt. Es entsteht ein kräftiger Löschmittelstrahl, der den Lichtbogen zum Erlöschen bringt.Fig. 1 shows the simplest embodiment of the invention. The quenching chamber is denoted by I _1, the stationary contact tulip with 2 and the switching pin with 3. The annular pressure storage chamber 4 is inserted into the quenching chamber wall so that a solid, rigid structure is created. The air space 5 of the pressure storage chamber runs out into the annular flow channel 6, which is directed inclined to the arc axis. The extinguishing agent pressurized by the arc is only able to escape into the pressure storage chamber as long as the switching pin still closes the passage opening 7 in the pressure-free space 8 of the extinguishing chamber. As a result, the volume of air is compressed into an increasingly narrow space in accordance with the increasing pressure. At the moment when the opening 7 is released by the switching pin, the balance of forces is canceled, so that now the entire pressure produced by the arc comes into effect in the opposite direction. A powerful jet of extinguishing agent is created, which extinguishes the arc.

In der Darstellung nach Abb. 2 ist der Ringkanal 6 so ausgebildet, daß seine Ausgangsöffnung von dem Schaltstift nach Art eines Schiebers gesperrt wird.In the illustration of Fig. 2, the annular channel 6 is designed so that its outlet opening from the Switching pin is locked in the manner of a slide.

Die Kontakttulpe 2 ist von dem Gehäuse 9 umgeben, in das die Düsenscheibe 10 eingeschraubt ist. Diese bildet die untere Begrenzungsfläche des Ringkanals 6. Zwischen dem Druckraum 11 und der Druckspeicherkammer 5 ist das Rückschlagventil 12 angeordnet. Zu Beginn des Abschaltvorganges wird der Ringkanal 6 zunächst noch von dem Schaltstift versperrt. Der Lichtbogendruck kann sich aber trotzdem über das Rückschlagventil in den Druckspeicherraum fortpflanzen. Erst nachdem der Schaltstift den Weg in den druckfreien Raum der Löschkammer freigegeben hat, schließt sich das Ventil unter der Wirkung des in der Druckkammer herrschenden Überdruckes, so daß das aus dem Raum 5 gedrückte Löschmittel nur durch den Ringkanal abströmen kann. Der konzentrierte und allseitig einwirkende Löschmittelstrahl verbürgt eine rasche Löschung des Lichtbogens.The contact tulip 2 is surrounded by the housing 9 into which the nozzle disk 10 is screwed. These forms the lower boundary surface of the annular channel 6. Between the pressure space 11 and the pressure storage chamber 5, the check valve 12 is arranged. At the beginning of the shutdown process, the ring channel 6 initially still blocked by the switch pin. However, the arc pressure can still spread via the Propagate the check valve into the pressure accumulator space. Only after the switch pin finds its way in has released the pressure-free space of the extinguishing chamber, the valve closes under the action of the Excess pressure prevailing in the pressure chamber, so that the extinguishing agent pressed out of space 5 only can flow out through the ring channel. The concentrated and all-round extinguishing agent jet guarantees that the arc is quickly extinguished.

Eine Weiterbildung des Erfindungsgedankens zeigen die Abb. 3 und 4. Diese Ausführungsart unterscheidet sich von den übrigen insofern, als bei ihr eine reine Ouerströmung herbeigeführt wird. Das geschieht in der Weise, daß der Ringkanal nur etwa über die Hälfte des Umfanges der Durchgangsöffnung 7 in den Lichtbogenraum mündet. Er findet in der Querrichtung seine Fortsetzung in dem Kanal 13, der über den Kanal 14 mit dem druckfreien Raum 8 in Verbindung steht.A further development of the inventive concept is shown in FIGS. 3 and 4. This type of embodiment differs differs from the rest in so far as a pure overflow is brought about. This happens in such a way that the annular channel opens into the arc chamber over only about half the circumference of the through opening 7. He thinks in the transverse direction its continuation in the channel 13, which over the channel 14 with the pressure-free Room 8 communicates.

Befindet sich der Schaltstift in der gezeichneten Lage, dann kann ein Druckausgleich nur durch das Kanalsystem 6, 13 und 14 stattfinden. Das Löschmittel wird quer durch die Lichtbogensäule gepreßt und strömt dann in den druckfreien Raum ab. In Abb. 4, die einen Schnitt in Richtung A-B darstellt, ist der Strömungsverlauf durch die eingezeichneten Pfeile angedeutet. Diese Querströmung befördert im oder in der Nähe des Stromnulldurchganges mit großer Energie die Ladungsträger sofort aus dem Bereich des Lichtbogenpfades. Es sind damit alle Voraussetzungen für eine rasche und gründliche Entionisierung der Lichtbogenstrecke geschaffen, so daß schon nach ein bis höchstens zwei Halbwellen mit dem Erlöschen des Lichtbogens zu rechnen ist und die Gefahr von Rückzündungen durch die wiederkehrende Spannung außer Betracht bleibt.If the switch pin is in the position shown, pressure compensation can only take place through the channel system 6, 13 and 14. The extinguishing agent is pressed across the arc column and then flows off into the pressure-free space. In Fig. 4, which shows a section in the direction AB , the flow course is indicated by the arrows drawn. In or near the current zero passage, this cross flow conveys the charge carriers immediately out of the area of the arc path with great energy. This creates all the prerequisites for rapid and thorough deionization of the arc path, so that the arc can be expected to extinguish after one to two half-waves at the most and the risk of re-ignition due to the recurring voltage is not taken into account.

In der linken Seite der Druckspeicherkammer ist ein nach Art eines Blasebalgs geformter Behälter 15 für das Luftvolumen eingezeichnet. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß immer und unter allen Umständen das gleiche Luftvolumen zur Verfügung steht. Statt des elastischen Behälters kann eine ringförmige Kolbenscheibe 16 benutzt werden, durch die der Luftraum gegenüber dem Löschmittel abgegrenzt ist.In the left side of the pressure storage chamber there is a container 15 shaped like a bellows drawn in for the air volume. This measure ensures that always and among all The same air volume is available under certain circumstances. Instead of the elastic container, an annular Piston disk 16 are used, through which the air space is delimited from the extinguishing agent is.

Claims

Patent application CHEt

1. Arcing chamber for low-oil electrical circuit breakers with a gas-filled pressure storage chamber and a flow channel directed essentially transversely to the arc chamber, characterized in that the flow channel is directly adjacent to the ring-shaped and concentrically to the switching pin axis arranged pressure storage chamber connects and designed in this way is that it is released and blocked by the movable switch pin.

2. arcing chamber switch according to claim 1, characterized in that the mouth of the Channel is limited to a partial circumference of the arc space and that on the other

Part of the circumference is connected to a duct leading into the pressure-free space of the extinguishing chamber.

3. arcing chamber switch according to claim 1 or 2, characterized in that several Channels are arranged one above the other.

4. arcing chamber switch according to claim 1 or one of the following claims, characterized by an additional flow path through the hollow and with lateral openings provided switch pin.

5. extinguishing chamber switch according to claim 1 or one of the following claims, characterized in that that the air space in the pressure storage chamber is above the level of the extinguishing agent is located.

6. extinguishing chamber switch according to claim 5, characterized in that in the pressure storage chamber a container made of elastic material, e.g. B. heat and oil-resistant synthetic rubber, is arranged. __

7. extinguishing chamber switch according to claim 1 or one of the following claims, characterized in that that the pressure generated by the arc is transferred to the pressure storage chamber via a check valve transmits.

Considered publications:
German patent specifications No. 695 436, 714 592.

1 sheet of drawings