DE1069738B

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Publication number: DE1069738B
Application number: DENDAT1069738D
Authority: DE
Priority date: 1956-01-17
Publication date: 1959-11-26
Also published as: US2829221A

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein elektrischer Druckgasschalter, bestehend aus einem festen und einem beweglichen Kontakt, einer Zuleitung für den Blasstrom an die Kontakte, welche mit einer Quelle für ein unter Druck stehendes Gas verbunden ist, einem an den Kontakten angeordneten Lichtbogenschacht zur Aufnahme des Lichtbogens und zum Ausblasen der Lichtbogenprodukte sowie einem den beweglichen Kontakt umgebenden, in der Blasstromleitung angeordneten Blasstromteiler, der die Blasstromleitung bei geschlossener Schalterstellung vollkommen schließt.The invention relates to an electrical pressure gas switch, consisting of a fixed and a movable contact, a feed line for the blowing current to the contacts, which is connected to a source for a pressurized gas is connected, an arc shaft arranged on the contacts for receiving the arc and for blowing out the arc products as well as one of the movable ones Contact surrounding the blower flow divider, which is arranged in the blown flow line and the blower flow line closes completely when the switch is in the closed position.

Es sind elektrische Hochspannungsschalter mit Lichtbogenlöschung bekannt, bei denen ein Druckluftkanal in eine Lichtbogenlöschdüse mündet. Bei geschlossener Stellung des Schalters schließt der bewegliche Kontakt jedoch nicht die Blasstromleitung, sondern umströmt den Kontaktstift. Auch wird der Blasstrom nicht geteilt, sondern umhüllt während der Dauer der Löschung den festen Kontakt, um hierdurch ein Ausbrechen des Lichtbogens zu verhindern.There are known electrical high-voltage switches with arc quenching, in which a compressed air duct opens into an arc extinguishing nozzle. When the switch is in the closed position, the movable one closes However, contact is not made with the blown current line, but flows around the contact pin. Also is the blow stream not divided, but envelops the fixed contact for the duration of the deletion in order to thereby to prevent the arc from breaking out.

Andere bekannte Hochspannungsschalter mit Lichtbogenlöschung arbeiten mit entgegengesetzt gerichteten Beblasungsteilströmen, die in Richtung des festen Kontaktes aus dem Löschkopf abgeführt werden, und zwar derart, daß das Druckmittel unter einem Winkel zur freien Lufttrennstrecke des Schalters aus dem Löschkopf austritt. Der bewegliche Kontakt ist hierbei als stiftförmiger Hohlkontakt ausgebildet, durch den ein Teil des Blasstroms abfließt.Other known high-voltage switches with arc quenching operate with oppositely directed Blasting partial currents, which are discharged from the erasing head in the direction of the fixed contact, and in such a way that the pressure medium is at an angle to the free air separation distance of the switch from the Erase head emerges. The movable contact is designed as a pin-shaped hollow contact through part of the blown stream flows away.

Bei anderen bekannten Druckluftschaltern sind die die Druckluft aufteilenden leitenden Organe becherförmig ausgebildet und ineinandergeschachtelt, so daß sie gleichzeitig einen kapazitiven Spannungsteiler bilden, während das Druckmittel durch einzelne Kanäle strömt, die schmal im Verhältnis zu ihrer Länge sind, um eine möglichst wirbelfreie Strömung zu erzeugen. Zwar treffen die Teilblasströme in entgegengesetzter Richtung zusammen, jedoch schließt der bewegliche Kontakt die Blasstromleitung bei geschlossenem Kontakt nicht ab.In other known compressed air switches, the conductive organs dividing the compressed air are cup-shaped formed and nested so that they also have a capacitive voltage divider form, while the pressure medium flows through individual channels that are narrow in relation to their Are length in order to generate a flow that is as vortex-free as possible. It is true that the partial blowing flows meet in opposite directions Direction together, however, the movable contact closes the blower flow line when it is closed Contact not from.

Andere bekannte Druckgasschalter mit freier Lufttrennstrecke zwischen den beiden Leistungskontakten verwenden zwei hohle Schaltkontakte, durch welche die Schaltprodukte aus der Schaltstrecke zwischen den Kontaktenden abgeführt werden. Der Blasstrom verläßt daher den Schalter in zu seiner Eintrittsrichtung entgegengesetzter Richtung.Other known pressure gas switches with a free air separation distance between the two power contacts use two hollow switching contacts through which the switching products are removed from the switching path between the Contact ends are discharged. The blow stream therefore leaves the switch in its direction of entry opposite direction.

Ausgehend von diesen bekannten Vorrichtungen bezweckt die Erfindung die Schaffung eines elektrischen Schalters mit Lichtbogenlöschung, bei dem der Blasstrom in zwei Teile unterteilt wird, um den bei der Kontakttrennung entstehenden Lichtbogen zu zerkleinern, und bei dem zusätzlich die Führung des Elektrischer Schalter
mit Lichtbogenlöschung durch DruckgasBased on these known devices, the invention aims to create an electrical switch with arc extinguishing, in which the blowing current is divided into two parts in order to crush the arc that occurs when the contacts are separated, and in which, in addition, the management of the electrical switch
with arc extinguishing by compressed gas

Anmelder:
Allis-Chalmers Manufacturing Company, West Allis_f Wis. (V. St. A.)Applicant:
Allis-Chalmers Manufacturing Company, West Allis _f Wis. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. K.-A. Brose, Patentanwalt,
Pullach bei München, Wiener Str. 1/2Representative: Dipl.-Ing. K.-A. Brose, patent attorney,
Pullach near Munich, Wiener Str. 1/2

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 17. Januar 1956Claimed priority: V. St. v. America January 17, 1956

Joseph Maria Ramrath, Mattapan₁ Mass. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt wordenJoseph Maria Ramrath, Mattapan ₁ Mass. (V. St. A.),
has been named as the inventor

Blasstroms so eingerichtet ist, daß der zerteilte Lichtbogen in kürzester Zeit zwischen die Aufspaltplatten gebracht wird und somit die Bildung eines hohen Lichtbogens vermieden wird. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Blasstromteiler aus einem Kopfstück mit einem Kanal für einen durch den Blasstromteiler gehenden Strom von Druckgas sowie zwei den beweglichen Kontakt eng umschließenden Schenkeln besteht. Zur Ablenkung des zerteilten Lichtbogens auf die Ablenkplatten wird daher ferner vorgeschlagen, daß der Kanal bei geöffneter Schalterstellung einen weiteren Strom von Druckgas in die beiden hinter dem Blasstromteiler konvergierenden Druckgaskanäle leitet. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Durchschlagfestigkeit des beim öffnen des Schalters gebildeten Zwischenraums durch eine besondere Führung des Blasstroms erhöht wird, ohne daß eine Druckerhöhung des Gases der Beblasung erforderlich ist.Blow current is set up so that the split arc in the shortest possible time between the split plates is brought and thus the formation of a high arc is avoided. According to the invention this is achieved in that the blower flow divider consists of a head piece with a channel for one through the flow of compressed gas going through the blower flow divider and two closely surrounding the movable contact Thighs. In order to deflect the split arc onto the deflector plates, therefore, is also used suggested that the channel with the switch in the open position another stream of pressurized gas into the two compressed gas channels converging behind the blower flow divider. In this way it is achieved that the dielectric strength of the gap formed when the switch is opened by a special Guidance of the blowing flow is increased without the need to increase the pressure of the gas blowing is.

Die Erfindung geht aus der Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichungen hervor. Es zeigtThe invention emerges from the description in conjunction with the drawings. It shows

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Stromschalters mit Gas- oder Flüssigkeitsblasung nach der Erfindung teilweise im Schnitt,Fig. 1 is a schematic view of a power switch with gas or liquid blowing according to the invention partly in section,

Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II der Fig. 1 und Fig. 3 einen Schnitt nach Linie III-III der Fig. 1.FIG. 2 shows a section along line II-II in FIG. 1 and FIG. 3 shows a section along line III-III in FIG. 1.

Der Kreuzstrom-Luftblasschalter, von dem die Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel zeigt, weist gegeneinander bewegliche Kontakte für den Lichtbogen auf, und zwar einen festen Fingerkontakt 7 und einen messerartigen schwenkbaren Kontakt 8. Der feste Kontakt kann in bekannter Weise eine Vielzahl stromführender Kon-The cross-flow air blower switch, of which FIG. 1 shows an exemplary embodiment, has contacts for the arc that can be moved relative to one another, namely a fixed finger contact 7 and a knife-like pivotable contact 8. The fixed contact can, in a known manner, have a large number of current-carrying contacts.

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takte und einen Kontakt für den Lichtbogen haben und ist mit einer Leitungsklemme9 des Schalters elektrisch leitend verbunden. Der bewegliche messerartige Kontakt ist mit der anderen Leitungsklemme 10 verbunden. Obgleich Stromschalter nach Art des in den Zeichnungen dargestellten Schalters mehrere Pole haben, nämlich einen für jede Phase eines Mehrphasenstromes, ist in den Zeichnungen nur ein Pol dargestellt und wird der Schalter so beschrieben, als wenn es ein einpoliger Schalter wäre.clocks and a contact for the arc and is electrical with a line terminal9 of the switch conductively connected. The movable knife-like contact is connected to the other line terminal 10. Although power switch in the manner of the switch shown in the drawings has multiple poles have, namely one for each phase of a multiphase current, only one pole is shown in the drawings and the switch is described as if it were a single pole switch.

Der bewegliche Kontakt 8 ist zum öffnen und Schließen der Kontakte mit Hilfe einer Verbindungsstange 11 in geeigneter Weise mit einer nicht dargestellten Bedienungseinrichtung verbunden. Um den beim öffnen der unter Strom stehenden Kontakte entstehenden Lichtbogen zu löschen, ist bei den Kontakten ein isolierender Lichtbogenlöschschacht 12 so angeordnet, daß der Lichtbogen am Schachtanfang direkt gegen eine Gasstromzuleitung 13 gezogen wird. Diese Zuleitung 13 ist in geeigneter Weise über ein nicht dargestelltes Ventil mit einem Erzeuger eines komprimierten Mediums, wie z. B. einer Druckluftquelle, verbunden, die beispielsweise einen nicht dargestellten Vorratsbehälter und einen Kompressor aufweist.The movable contact 8 is for opening and closing the contacts with the aid of a connecting rod 11 in a suitable manner with a not shown Control device connected. About the opening of the energized contacts To extinguish arcs, an insulating arc extinguishing shaft 12 is arranged at the contacts in such a way that that the arc is drawn directly against a gas flow line 13 at the beginning of the shaft. These Feed line 13 is in a suitable manner via a valve, not shown, with a generator of a compressed Medium, such as B. a compressed air source connected, for example a not shown Having reservoir and a compressor.

Der Lichtbogenlöschschacht kann beispielsweise einen Zwillingskanal 14 bilden, der aus einem ersten Blaskanal 15 zum Unterbrechen verhältnismäßig hoher Ströme und einem zweiten Blaskanal 16 zum Unterbrechen verhältnismäßig niederer Ströme besteht.The arc extinguishing shaft can form, for example, a twin channel 14, which consists of a first Blowing duct 15 for interrupting relatively high currents and a second blowing duct 16 for interrupting there is relatively lower currents.

Erfindungsgemäß ist ein aus Isoliermaterial bestehender Blasstromteiler 19 in der Blasmediumzuleitung 13 angeordnet, um den Blasstrom dort zu zerteilen, wo er in hoch konzentrierter Form von der Zuleitung 13 in die Lichtbogenkammer gelangt, die dazu vorgesehen ist, den Lichtbogen nach seiner Entstehung aufzunehmen. Die Lichtbogenkammer weist mehrere Lichtbogenaufspaltplatten 20 auf, die zwischen den Lichtbogenkontakten quer zur Längsachse des Lichtbogens angeordnet sind. Wenn sich der Lichtbogen dehnt, so wird er um die Lichtbogenaufspalt- oder -schneidplatten 20 gebogen und durch die Kraft des Blasstromes zwischen die Platten 20 in enge Spalte gedrückt, wo er durch die Kühlwirkung der Seitenwände und die Zersetzung der Platten, die Löschgase erzeugen, Wärmeenergie verliert.According to the invention, a blower flow divider 19 made of insulating material is arranged in the blown medium feed line 13 in order to split the blown flow where it reaches the arc chamber in a highly concentrated form from the feed line 13, which is intended to absorb the arc after it has arisen. The arc chamber has a plurality of arc splitter plates 20 which are arranged between the arc contacts transversely to the longitudinal axis of the arc. When the arc expands, it is bent around the arc splitter or cutting plates 20 and pressed into narrow gaps by the force of the blowing flow between the plates 20, where it is generated by the cooling effect of the side walls and the decomposition of the plates, the extinguishing gases, Heat energy loses.

Der Blasstromteiler 19 hat U-förmige stromlinienförmige Gestalt und zwei Schenkel 22 und 23, die durch ein gerundetes Kopfstück 24 verbunden sind. Die Schenkel 22 und 23 sind so angeordnet, daß sie den beweglichen Kontakt 8 im wesentlichen umgeben, wenn er beim öffnen des Schalters durch die Zuleitung 13 hindurchtritt. Die Schenkel 22 und 23 des Blasstromteilers erstrecken sich längs der Längsachse der Zuleitung 13 und liegen mit dem freien Ende an der Lichtbogenentstehungszone. Das Kopfstück 24 des Blasstromteilers 19 ist mit einem Durchlaßkanal 25 für das Blasmedium versehen, der sich in der Längsrichtung der Zuleitung 13 erstreckt. Der Durchlaßkanal 25 leitet einen Teil des Blasmediums, das durch den Blasstromteiler 19 zwischen dessen Schenkeln 22, 23 und dem beweglichen Kontakt 8 hindurchströmt. Der Blasstromteiler 19 kann unmittelbar unter einer von der Zuleitung 13 in der Lichtbogenentstehungszone gebildeten Düse 26 angeordnet werden.The blow flow divider 19 has a U-shaped streamlined shape and two legs 22 and 23, the are connected by a rounded head piece 24. The legs 22 and 23 are arranged so that they the movable contact 8 substantially surround when it is opened by the supply line when the switch is opened 13 passes through. The legs 22 and 23 of the blower flow divider extend along the longitudinal axis of the Feed line 13 and lie with the free end on the arc formation zone. The head piece 24 of the Blow flow divider 19 is provided with a passage 25 for the blow medium, which extends in the longitudinal direction the supply line 13 extends. The passage channel 25 conducts a part of the blowing medium that through the blower flow divider 19 flows through between its legs 22, 23 and the movable contact 8. The blow flow divider 19 can be located directly under one of the feed line 13 in the arc formation zone formed nozzle 26 are arranged.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist der Blasstromteiler 19 konzentrisch in der Zuleitung 13 angeordnet, und zwar so, daß er das Blasmedium, das von der Lichtbogenentstehungszone abwärts durch die Zuleitung 13 zuströmt, in mindestens zwei Ströme teilt und diese Ströme durch den Lichtbogen und die Lichtbogenent-As can be seen from Fig. 2 , the blow flow divider 19 is arranged concentrically in the supply line 13, in such a way that it divides the blowing medium flowing from the arc formation zone downward through the supply line 13 into at least two flows and these flows through the arc and the arcing

stehungszone in entgegengesetzte Richtungen leitet. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, bilden die Schenkel des Blasstromteilers 19 zwischeneinander einen Steuerkanal 27, der das bewegliche sichelförmige Kontaktmesser 8 aufnimmt und das Entweichen der Preßluft und Lichtbogenprodukte in die Blaskanäle 15 und 16 steuert.standing zone leads in opposite directions. 2 as can be seen from FIG.

Eine Nebenelektrode 28, die beispielsweise aus einer Wolframlegierung besteht, kann rechtwinklig zum Lichtbogenweg an der Einströmseite der Düse 26 angebracht sein. Die Nebenelektrode 28, die aus aerodynamischen Gründen runde Form haben kann, ist mit einem niederohmigen Dämpfungswiderstand 29 verbunden, der an der Außenseite der Unterbrechungskammer angeordnet ist. Das eine Ende des Dämpfungswiderstandes 29 ist mit dem festen Kontakt 7 und das andere Ende mit der Nebenelektrode 28 verbunden. Wenn der Lichtbogen gegen die Nebenelektrode 28 geblasen wird, so wird der Lichtbogenstrom über den Dämpfungswiderstand 29 geleitet, wodurch, wie bekannt ist, das Wiederaufleben der Spannung des Lichtbogens verzögert und die Trennfähigkeit der Schaltvorrichtung gesteigert wird.A secondary electrode 28, which consists for example of a tungsten alloy, can be perpendicular to the Arc path may be attached to the upstream side of the nozzle 26. The secondary electrode 28, which consists of aerodynamic Reasons can have a round shape, is connected to a low-resistance damping resistor 29, which is arranged on the outside of the interruption chamber. One end of the damping resistance 29 is connected to the fixed contact 7 and the other end to the secondary electrode 28. When the arc is blown against the sub-electrode 28, the arc current becomes passed through the damping resistor 29, which, as is known, the resurgence of the voltage of the Arc delayed and the separation capability of the switching device is increased.

Wie aus der Zeichnung und insbesondere aus der Stromlinienform des Blasstromteilers hervorgeht, wird die Blasluft auf ihrem Weg zu der Lichtbogenentstehungszone mit einem Minimum an Turbulenz, aber in der Lichtbogenzone selbst mit einem Maximum an Turbulenz geleitet. Der Blasstromteiler 19 umschließt das bewegliche Kontaktmesser 8 und hält die Blasluft von dem festen Kontaktfinger fern. Die Wirbelung in der Lichtbogenzone wird dadurch erreicht, daß die Blasluft in zwei entgegengesetzten Strömen in die Lichtbogenzone geleitet wird. Der Lichtbogen wird in die Auf einanderprallzone dieser beiden Ströme gezogen, wodurch ein Maximum an Wirbelung in der Lichtbogenzündzone verursacht wird.As can be seen from the drawing and in particular from the streamlined shape of the blower flow divider, the blown air is on its way to the arc formation zone with a minimum of turbulence, but conducted in the arc zone itself with a maximum of turbulence. The blower flow divider 19 encloses the movable contact knife 8 and keeps the blown air away from the fixed contact finger. The vortex in the arc zone is achieved that the blown air in two opposite streams in the arc zone is conducted. The arc is in the zone of impact of these two currents drawn, causing a maximum of turbulence in the arc ignition zone.

Die Blasluft sollte vor dem Eintritt in die Lichtbogenzone möglichst wenig freie Ionen und Elektronen enthalten. Dadurch, daß die Luft in zwei Strömen um die stromlinienförmige Kontaktmesserhülle in die Lichtbogenzone gebracht wird, wird eine Überstrahlung durch den Lichtbogen wirksam abgeschirmt und Thermoionisation vermieden und frische nicht verunreinigte Blasluft gewährleistet.The blown air should have as few free ions and electrons as possible before entering the arc zone contain. By having the air in two streams around the streamlined contact blade cover into the Arc zone is brought, a blooming is effectively shielded by the arc and Thermionization avoided and fresh, uncontaminated blast air guaranteed.

Wenn eine Lichtbogenunterbrechung bei einem frühen Nullstrom stattgefunden hat, so muß in der Lichtbogenzone sofort eine hohe Durchschlagsfestigkeit durch die Blasluft erzeugt werden, und Lichtbogenprodukte dürfen durch ihre Anwesenheit das dielektrische Feld nicht beeinträchtigen. Sie müssen schnell entfernt werden. Dadurch, daß der Lichtbogen an die Abströmseite einer Expansionsdüse gezogen wird, werden die gasförmigen Leiter leicht und mit großer Geschwindigkeit in den Kühlungsteil gebracht, wodurch die dielektrische Feldstärke der Lichtbogenzone erhalten bleibt und das Auftreten von Nachzündungen, die durch schnelles Ansteigen der wiederauflebenden Spannung entstehen, wirksam vermieden wird.If an arc interruption has occurred at an early zero current, then in the Arc zone instantly high dielectric strength generated by the blown air, and arc products must not impair the dielectric field due to their presence. You need to can be removed quickly. Because the arc is drawn to the downstream side of an expansion nozzle the gaseous conductors are brought into the cooling part easily and at great speed, whereby the dielectric field strength of the arc zone is maintained and the occurrence of post-ignition, caused by the rapid increase in the resurgent tension, effectively avoided will.

Der Luftstrom sollte den Lichtbogen plötzlich, mit großer Heftigkeit gleich nach seiner Entstehung angreifen, um das Aufkommen von Lichtbogenenergie zu reduzieren. Dies wird dadurch erreicht, daß das Kontaktmesser 8 die gesamte öffnung der Düse 26 ausfüllt, bis sich der Lichtbogen gebildet hat. Indiesem Augenblick wird ein kleiner Teil der Düse 26 durch das Kontaktmesser 8 geöffnet, und die komprimierte Luft schießt plötzlich und mit großer Kraft auf den beginnenden Lichtbogen. Die Blasluft wirkt in demThe air flow should attack the arc suddenly, with great violence, immediately after its formation, to reduce the occurrence of arc energy. This is achieved by the Contact knife 8 fills the entire opening of nozzle 26 until the arc has formed. In this Moment a small part of the nozzle 26 is opened by the contact knife 8, and the compressed Air shoots suddenly and with great force at the incipient arc. The blown air works in the

Claims

Measures progressively on the arc as the contact knife releases more and more of the nozzle opening. For rapid deionization, the arc should be forced into narrow channels. In this device there are a number of arc splitter plates 20 perpendicular to the arc on the downstream side of the nozzle 26. The arc brought by the contact fingers to an arc runner 21 made of a tungsten alloy is caused to rise into the expansion side of the nozzle 26. As soon as the arc expands, it is bent around the arc splitting plates 20 and pressed into the narrow spaces between these plates 20, where it loses much of its thermal energy by cooling and decomposing the plates. Patent claims:

1. Electrical switch with arc extinguishing by compressed gas, consisting of a fixed and a movable contact, a supply line for the blowing current to the contacts, which is connected to a Source for the pressurized gas

den is an arc shaft arranged on the contacts for receiving the arc and for blowing out the arc products and a blowing flow divider which surrounds the movable contact and is arranged in the blowing flow line, which completely closes the blowing flow line when the switch is in the closed position, characterized in that the blowing flow divider (19) is off a head piece with a channel (25) for a flow of compressed gas passing through the blower flow divider (19) and two legs (22, 23) which closely surround the movable contact (8) .

2. Switch according to claim 1, characterized in that the channel (25), when the switch position is open, conducts a further flow of compressed gas into the two compressed gas channels converging behind the blower flow divider (19).

Considered publications:
German patent specifications No. 621 518, 629 420,
192, 901 201, 908 878, 909 216, 919 655;
U.S. Patent Nos. 2,526,387, 2,708,699.

1 sheet of drawings