DE1081543B

DE1081543B - Flow extinguishing chamber with built-in differential piston

Info

Publication number: DE1081543B
Application number: DES56553A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Reeh; Dipl-Ing Friedrich Gottwald
Original assignee: Sachsenwerk Licht und Kraft AG
Current assignee: VEM Sachsenwerk GmbH
Priority date: 1958-01-14
Filing date: 1958-01-14
Publication date: 1960-05-12

Description

Die Erfindung hat eine Strömungslöschkammer für elektrische Leistungsschalter zum Gegenstand, die sich insbesondere für Kurzunterbrechung eignen. Mit Hilfe der Kurzunterbrechung können bekanntlich in hohem Maße die in Übertragungsleitungen, Anlagen usw. auftretenden Störungen beseitigt werden. Bei dem Schalter wird die die Lichtbogenlöschung bewirkende Löschmittelströmung mit Hilfe eines im Druckraum der Löschkammer untergebrachten Differentialkolbens erzeugt. Bei Löschkammern mit eingebautem Differentialkolben ist es bekannt, oberhalb einer den Druckraum vom Druckausgleichsraum abschließenden Begrenzungsscheibe im Wege des verschiebbaren Schaltstiftes einen mit flüssigem Löschmittel gefüllten Einsatzkörper anzuordnen. Beim Bekannten dient diese Einsatzkammer einerseits als Kleinstrom-Löschstelle. Zum anderen schützt sie die Löschkammer vor zu hohem Innendruck beim Unterbrechen großer Ströme. Die Einsatzkammer ist zu diesem Zweck druckabhängig verschiebbar ausgebildet und öffnet bei ihrer Verschiebung einen im druckfreien Raum der Löschkammer mündenden Ausströmkanal.The invention has a flow extinguishing chamber for electrical circuit breakers to the subject, which particularly suitable for short breaks. With the help of the short break, as is well known, in high The extent to which disturbances occurring in transmission lines, systems, etc. are eliminated. In which The extinguishing agent flow that causes the arc to be extinguished is switched by means of a switch in the pressure chamber The differential piston housed in the quenching chamber is generated. With extinguishing chambers with built-in differential piston it is known, above a limiting disk that closes off the pressure chamber from the pressure equalization chamber an insert body filled with liquid extinguishing agent by means of the sliding switch pin to arrange. With friends, this insert chamber serves on the one hand as a low-voltage extinguishing point. On the other hand, it protects the extinguishing chamber from excessive internal pressure when large currents are interrupted. For this purpose, the insert chamber is designed to be displaceable as a function of pressure and opens when it is displaced an outflow channel opening into the pressure-free space of the extinguishing chamber.

Soll nun ein Leistungsschalter für Kurzunterbrechung, also für mehrere rasch aufeinanderfolgende Schaltungen geeignet sein, so müssen bekanntlich Mittel vorgesehen werden, die nach erfolgter Ausschaltung die Entgasungs- und Wiederfüllzeiten der Löschkammer auf ein Minimum herabdrücken. Außerdem muß verhindert werden, daß die Schaltgase nach der Lichtbogenlöschung in die gerade spannungsfest gewordene Schaltstrecke gelangen bzw. diese durchströmen. Man hat aus diesen Gründen u. a. schon vorgeschlagen, die Löschkammern mit Überdruckventilen zu versehen, die bei einem bestimmten Innendruck die Verbindung mit dem Außenraum herstellen und sich nach Absinken des Drucks in der Kammer unter den Ansprechdruck wieder schließen. Wohl wird hierbei der Überdruck beseitigt, es ist aber keine Gewähr dafür gegeben, daß die Schaltgase in ausreichendem Maß aus der Kammer entweichen. Eine Verbesserung dieser Anordnung läßt sich nach einer anderen bekanntgewordenen Ausführung durch Verwendung eines Überdruckventils erreichen, das sich nach erfolgter öffnung verzögert schließt. Alle diese mechanisch wirkenden Überdruck- bzw. Entgasungsvorrichtungen haben aber eine gewisse Störanfälligkeit gemeinsam, die z. B. durch ihre beweglichen Teile, den Ventilsitz usw., hervorgerufen werden und bedingen außerdem eine präzise Herstellung.A circuit breaker should now be used for short interruptions, i.e. for several in rapid succession Circuits are suitable, it is known that means must be provided after switching off reduce the degassing and refilling times of the extinguishing chamber to a minimum. aside from that the switching gases must be prevented from becoming voltage-proof after the arc extinguishing reached switching path or flow through it. For these reasons, inter alia beautiful proposed to provide the extinguishing chambers with pressure relief valves at a certain internal pressure Establish the connection with the outside space and after the pressure in the chamber has dropped close again below the response pressure. The overpressure is removed here, but it is not Guaranteed that the switching gases escape from the chamber to a sufficient extent. An improvement this arrangement can be used according to another embodiment that has become known a pressure relief valve that closes with a delay after opening. All these Mechanically acting overpressure or degassing devices, however, are susceptible to failure to a certain extent together, the z. B. caused by their moving parts, the valve seat, etc., and cause also precise manufacturing.

Diese Mängel vermeidet die erfindungsgemäße Löschkammer durch eine solche Gestaltung und Anordnung des Einsatzkörper, daß dieser einerseits die eine Begrenzungswand eines mit dem Druckausgleichsraum in freier Verbindung stehenden, die Lichtbogen- The arcing chamber according to the invention avoids these deficiencies by means of such a design and arrangement of the insert body, on the one hand, that this is one boundary wall of a freely communicating with the pressure equalization chamber, the arc

Strömungslö s chkammer
mit eingebautem DifferentialkolbenFlow quenching chamber
with built-in differential piston

Anmelder:
SachsenwerkApplicant:
Sachsenwerk

Licht- u. Kraft-Aktiengesellschaft,
München 15, Schillerstr. 41Licht- u. Kraft-Aktiengesellschaft,
Munich 15, Schillerstr. 41

Rudolf Reehi und Dipl.-Ing. Friedrich Gottwald,Rudolf Reehi and Dipl.-Ing. Friedrich Gottwald,

Regensburg,
sind als Erfinder genannt wordenRegensburg,
have been named as inventors

gase abführenden Ringkanals bildet und andererseits einen, am oberen Ende nahezu geschlossenen Vorratsbehälter für die Löschflüssigkeit darstellt, aus dem nach Freigabe seiner unteren Durchtrittsöffnung für den Schaltstift und nach Maßgabe des sich durch den Ringkanal vollziehenden Druckausgleichs Löschflüssigkeit auf kürzestem Wege in den Druck- bzw. Pumpraum des Differentialkolbens fließen kann. Der Einsatzkörper ist an seinem oberen Ende zweckmäßig durch eine mit einer Durchgangsöffnung für den beweglichen Schaltstift versehenen Ringscheibe abgeschlossen und weist eine solche Länge auf, daß im Ausschaltzustand der Schaltstift diese Durchgangsöffnung verschlossen hält. Diese obere Abschluß scheibe besitzt außerdem noch eine geringe Anzahl öffnungen von so kleinem Querschnitt, daß sie dem Durchtritt von Löschflüssigkeit unter der Wirkung des Lichtbogengasdrucks einen großen Widerstand entgegensetzen. Das untere Ende des Einsatzkörpers ist trichterförmig nach innen eingezogen und bildet mit der entsprechend geformten, den Druckraum abschließenden Begrenzungsscheibe den sich in den Druckausgleichsraum fortsetzenden Ringkanal.
Diese Ausführung der Strömungslöschkammer bringt den Vorteil mit sich, daß nach erfolgter Löschung eines Abschaltlichtbogensi die durch Einwirkung des Löschmittels auf den Lichtbogen entstehenden heißen Schaltgase unmittelbar durch den ringförmigen Strömungskanal in den druckfreien Raum des Schalters entweichen, und es tritt eine augenblickliche Druckentlastung ein. Wie Erfahrungen mit dieser Löschkammer gezeigt haben, ist gerade bei ihrer Verwendung bei »KU-Schaltern« ein weiterer gewichtiger Vorteil darin zu sehen, daß während einer AbschaltungGas-discharging annular channel and on the other hand represents a reservoir for the extinguishing liquid, which is almost closed at the upper end, from which, after its lower passage opening for the switch pin has been released and in accordance with the pressure equalization that takes place through the annular channel, extinguishing liquid takes the shortest route into the pressure or pump chamber of the differential piston can flow. The insert body is expediently closed at its upper end by an annular disk provided with a through opening for the movable switching pin and has a length such that the switching pin keeps this through opening closed in the switched-off state. This upper end disk also has a small number of openings with such a small cross-section that they oppose a great resistance to the passage of extinguishing liquid under the action of the arc gas pressure. The lower end of the insert body is drawn in in the form of a funnel and forms, with the correspondingly shaped limiting disk that closes off the pressure chamber, the annular channel that continues into the pressure equalization chamber.
This design of the flow quenching chamber has the advantage that after a shutdown arc has been quenched, the hot switching gases created by the action of the extinguishing agent on the arc escape directly through the annular flow channel into the pressure-free space of the switch, and there is an instantaneous pressure relief. As experience with this extinguishing chamber has shown, when it is used with »KU switches«, a further significant advantage can be seen in the fact that during a shutdown

00» 5O9ß1300 »5O9ß13

einmal nur unbedeutende Löschmittelmengen des Einsatzkörpers wegen der Trägheit der Flüssigkeitssäule durch die Öffnungen der Ringscheibe in den druckfreien Raum gepreßt werden. Zum anderen kann das gespeicherte frische Löschmittel mit Hilfe dieser Öffnungen nach dem Druckausgleich sofort in den Druckbzw. Pumpraum des Differentialkolbens strömen und das verdrängte Löschmittel ersetzen. Die Löschkammer ist also in kürzester Zeit wieder schaltbereit.once only insignificant amounts of extinguishing agent in the insert due to the inertia of the liquid column be pressed through the openings of the washer into the pressure-free space. On the other hand, it can Stored fresh extinguishing agent with the help of these openings immediately after the pressure equalization in the Druckbzw. Flow through the pump chamber of the differential piston and replace the displaced extinguishing agent. The quenching chamber is therefore ready to switch again in a very short time.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Einsatzkörper zumindest teilweise mit am Außenumfang verlaufenden Rillen bzw. Erhöhungen und Vertiefungen versehen. Auf diese Weise wird bei evtl. Ablagerungen von Schaltrückständen die Kriechstromstrecke wesentlich verlängert. Außerdem bringt diese Maßnahme den Vorteil mit sich, daß sich eine durchgehende Kriechstromstrecke nicht bilden kann, da die Vertiefungen der Einwirkung der Schaltgase und Metalldämpfe entzogen sind. Des weiteren kann der Einsatzkörper aus einem kriechstromfesten bzw. unter der Einwirkung des Lichtbogens gasabgebenden Isolierstoff bestehen oder er kann mit einem diese Eigenschaften aufweisenden Lack überzogen sein.According to a further feature of the invention, the insert body is at least partially on the outer circumference provided running grooves or elevations and depressions. In this way, if there are any Deposits of switching residues significantly extend the leakage current path. Also brings this Measure with the advantage that a continuous leakage current path can not be formed because the Depressions are protected from the effects of switching gases and metal vapors. Furthermore, the Insert body made of an insulating material that is resistant to creepage current or that emits gas under the effect of the arc exist or it can be coated with a lacquer exhibiting these properties.

Eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Strömungslöschkammer ist in der Zeichnung im Schnitt dargestellt.One possible embodiment of the flow extinguishing chamber according to the invention is shown in the drawing shown in section.

Es ist die Löschkammer mit 1, der ortsfeste Schaltkontakt mit 2 und der bewegliche Schaltstift mit 3 bezeichnet. In dem Druckraum 4 der Löschkammer befindet sich der Differentialkolben 5, der durch die Feder 6 nach jeder Abschaltung in die Ausgangslage zurückgeführt wird. Über der Begrenzungsscheibe 7 der Druckkammer ist der Einsatzkörper 8 durch seine Vorsprünge 9 und die ihn nach oben abschließende Ringscheibe 10 so befestigt, daß entlang seiner Außenwandung teils mit der Begrenzungsscheibe 7 und teils mit der Zwischenwand 11 der ringförmige Strömungskanal 12 und 13 entsteht. Dieser Ringkanal verbindet also den Druckraum 4 direkt mit dem Druckausgleichsraum 14. Letzterer steht außerdem noch durch Öffnungen 15 kleinen Querschnitts in der z. B. aus Metall bestehenden Ringscheibe 10 mit dem Innenraum 16 des Einsatzkörpers in Verbindung. Der Einsatzkörper 8 kann statt mit einer glatten Oberfläche 21 zwecks Erzielung einer erhöhten Kriechstromfestigkeit so ausgeführt sein, daß die Wandungsaußenseite abwechselnd mit am Umfang verlaufenden Erhöhungen 17 und Vertiefungen 18 versehen ist.The arcing chamber is denoted by 1, the stationary switch contact by 2 and the movable switch pin by 3. In the pressure chamber 4 of the extinguishing chamber there is the differential piston 5, which is returned to the starting position by the spring 6 after each switch-off. The insert body 8 is fastened above the limiting disk 7 of the pressure chamber by its projections 9 and the annular disk 10 closing it at the top so that the annular flow channel 12 and 13 is formed along its outer wall partly with the limiting disk 7 and partly with the intermediate wall 11. This annular channel thus connects the pressure chamber 4 directly with the pressure equalization chamber 14. The latter is also still through openings 15 small cross-section in the z. B. made of metal ring disc 10 with the interior 16 of the insert body in connection. Instead of having a smooth surface 21, the insert body 8 can be designed in such a way that the outside of the wall is provided with elevations 17 and depressions 18 running around the circumference in order to achieve increased resistance to creepage.

Die Wirkungsweise der Strömungslöschkammer gemäß der Erfindung ist nun folgende: Wird vom Abschaltlichtbogen, der zwischen dem festen Schaltkontakt 2 und dem beweglichen Schaltstift 3· entsteht, ein genügend hoher Gasdruck erzeugt, so erfährt der Differentialkolben 5 entgegen der Spannung der Feder 6 einen Beschleunigungsimpuls, und das der kleineren Kolbenfläche vorgelagerte Löschmittel, z. B. Öl, wird in die Lichtbogenbahn gedrückt, so daß der Lichtbogen im Stromnulldurchgang gelöscht wird. Sobald der Schaltstift 3 die öffnung 19 in der Begrenzungsscheibe 7 und somit den Ringkanal 12 und 13 freigibt, tritt, eine augenblickliche Druckentlastung ein. Die Schallgase entweichen durch den Ringkanal in den Druckausgleichsraum 14, ohne praktisch mit der Löschzone und dem im Einsatzkörper befindlichen Löschmittel in Berührung zu kommen. Nach erfolgtem Druckausgleich ermöglichen die öffnungen 15 in der Ringscheibe 10, daß das im Innenraum 16 des Einsatzkörpers gespeicherte frische Löschmittel nach Freigabe der Durchtrittsöffnung 20 in kürzester Zeit die aus dem Druck- bzw. Fumpraum 4 verdrängte Löschflüssigkeit ersetzt. Die Löschzone ist also bereits von Ladungsträgern befreit, wenn der bewegliche Schaltstift in der Ausschaltstellung angelangt ist, und die Schaltbereitschaft der Löschkammer ist auf diese Weise unverzüglich wieder hergestellt.The mode of operation of the flow extinguishing chamber according to the invention is now as follows: If the cut-off arc, which arises between the fixed switching contact 2 and the movable switching pin 3 ·, a If a sufficiently high gas pressure is generated, the differential piston 5 experiences against the tension of the spring 6 an acceleration pulse, and the extinguishing agent upstream of the smaller piston area, e.g. B. Oil, will pressed into the arc path so that the arc is extinguished when the current passes through zero. Once the Switching pin 3 releases the opening 19 in the limiting disk 7 and thus the annular channel 12 and 13, an instant pressure relief occurs. The sound gases escape through the ring channel into the Pressure equalization space 14, without practically with the extinguishing zone and the extinguishing agent located in the insert body to get in touch. After pressure equalization has taken place, the openings 15 in the Washer 10 that the fresh extinguishing agent stored in the interior 16 of the insert body after release the through-opening 20, the extinguishing liquid displaced from the pressure or pump chamber 4 in a very short time replaced. The deletion zone has already been freed of charge carriers when the movable switch pin has reached the switch-off position and the arcing chamber is ready to switch on Way immediately restored.

Reicht beim Abschalten kleiner Ströme der erzeugte Gasdruck für eine wirksame Löschmittelströmung durch den Differentialkolben nicht aus, so· wird der Lichtbogen ebenfalls sicher zum Erlöschen gebracht.When switching off small currents, is the gas pressure generated sufficient for an effective flow of extinguishing agent by the differential piston, the arc is also reliably extinguished.

ίο In diesem Fall bleibt der gezogene Lichtbogen zunächst bestehen, bis der bewegliche Schaltstift 3 die am unteren Ende des Einsatzkörpers befindliche öffnung 20 nach dem Druckausgleich freigegeben hat. Durch das im Hohlraum 16 des Einsatzkörpers befindliche frische Löschmittel wird der Lichtbogen sodann augenblicklich stark gekühlt. Falls diese Einwirkung noch nicht zu dessen Erlöschen führen sollte, entsteht im Einsatzkörper erneut ein Gasdruck und eine dadurch bedingte kräftige Löschmittelströmung durch die öffnung 20,ίο In this case, the drawn arc remains for the time being exist until the movable switching pin 3 opens the opening 20 located at the lower end of the insert body released after pressure equalization. By the fresh located in the cavity 16 of the insert body Extinguishing agent, the arc is then immediately and strongly cooled. If this has not yet been done should lead to its extinction, a gas pressure arises again in the insert body and a pressure caused by it powerful extinguishing agent flow through the opening 20,

ao die mit Sicherheit den erwünschten Löscheffekt herbeiführt. Die in der Ringscheibe 10 befindlichen öffnungen 15 setzen dabei infolge ihres sehr geringen Querschnitts der Löschmittelsäule einen sehr großen Widerstand entgegen, so daß nur unbedeutende Löschmittelmengen in den Druckausgleichsraum 14 gepreßt werden.ao which certainly brings about the desired extinguishing effect. The openings in the annular disk 10 15 put a very large column of extinguishing agent due to their very small cross-section Resistance, so that only insignificant amounts of extinguishing agent are pressed into the pressure equalization chamber 14 will.

Claims

Patent claims:

1. Flow extinguishing chamber with built-in differential piston and one filled with extinguishing agent Insert body that delimits the pressure space from the pressure equalization space above a Disc located in the way of the sliding switch pin, characterized by such Design and arrangement of the insert body (8) so that it is on the one hand a boundary wall one with the pressure equalization chamber (14) in free connection, which dissipates the arc gases Ring channel (12, 13) forms and on the other hand an almost closed at the upper end Represents the reservoir for the extinguishing liquid, from which its lower passage opening is released (20) for the switching pin (3) and according to the taking place over the ring channel Pressure equalization extinguishing liquid by the shortest route into the pressure chamber or pump chamber (4) of the Differential piston (5) can flow.

2. flow extinguishing chamber according to claim 1, characterized in that the insert body (8) has such a length that in the switched-off position of the movable switch pin (3) its upper Keep through opening closed.

3. flow extinguishing chamber according to claim 1 and 2, characterized in that the upper cover plate (10) of the insert body is provided with openings (15) of such a small cross-section in addition to the through opening for the switch pin is that they allow the passage of extinguishing liquid under the action of the arc gas pressure to oppose great resistance.

4. flow extinguishing chamber according to claim 1 to 3, characterized in that the insert body with its lower, funnel-shaped inwardly drawn-in end with the corresponding shaped, the pressure chamber (4) closing off limiting disc (7) into the pressure equalization chamber continuing annular channel (12) forms.

5. flow extinguishing chamber according to claim 1 to 4, characterized in that the insert

body at least partially with grooves or elevations (17) and extending on the outer circumference Depressions (18) is provided.

6. flow extinguishing chamber according to claim 1 to 5, characterized in that the insert body from a tracking current resistant or under the

The effect of the arc gas-emitting insulating material exists or has one of these properties exhibiting paint is coated.

Documents considered: German Patent No. 925 055.

1 sheet of drawings