DE1112165B

DE1112165B - Fluid switch for alternating current

Info

Publication number: DE1112165B
Application number: DES57579A
Authority: DE
Inventors: Paul Duffing
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1958-03-26
Filing date: 1958-03-26
Publication date: 1961-08-03
Also published as: FR1220399A

Description

Es ist bereits vorgeschlagen worden, Flüssigkeitsschalter für Wechselstrom in der Weise auszubilden, daß das beim Ausschalten in der Schaltkammer entstehende Gas nach oben abströmt. Es ist auch vorgeschlagen worden, bei derartigen Schaltern mit Hilfe einer Vorrichtung, z. B. eines Kolbens, die zwangläufig mit dem Schaltstift gekuppelt ist, Schaltflüssigkeit beim Ausschaltvorgang in die Kammer zu drücken, und zwar so viel, daß das Volumen, welches der Schaltstift freigibt, gerade ersetzt wird. Die Erfindung bezieht sich auf einen Flüssigkeitsschalter für Wechselstrom mit einer Schaltkammer, in der die Gasabströmung nach oben erfolgt und in der der Schaltstift bei der Ausschaltbewegung nach unten gezogen wird, wobei der Schaltkammer mit Hilfe einer Vorrichtung, z. B. eines Kolbens, Flüssigkeit zugeführt wird.It has already been proposed to design liquid switches for alternating current in such a way that that the gas produced in the switching chamber when it is switched off flows upwards. It is also suggested been, in such switches with the aid of a device, for. B. a piston that inevitably is coupled to the switching pin, switching fluid into the chamber during the switch-off process Press so much that the volume released by the switch pin is just replaced. The invention refers to a liquid switch for alternating current with a switching chamber in which the The gas flows upwards and the switch pin is pulled down during the switch-off movement is, wherein the switching chamber with the help of a device, for. B. a piston, liquid is supplied will.

Die Erfindung besteht darin, daß die zwangläufig mit dem Schaltstift gekuppelte Vorrichtung mehr Flüssigkeit beim Ausschaltvorgang in die Kammer drückt, als der Schaltstift an Volumen in der Kammer freigibt, und daß bei Erreichen einer bestimmten Unterbrechungsstrecke, die kleiner ist als der Abstand des Schaltstiftes vom feststehenden Kontakt in der Ausschaltstellung, die Flüssigkeitszufuhr der Schaltflüssigkeit vermindert wird. Man erreicht durch die Erfindung, daß die Lichtbogenlänge, bei der noch im ungünstigsten Fall eine Löschung erfolgt (maximale Löschdistanz), herabgesetzt wird und daß unzulässig hohe Drücke in der Kammer nicht auftreten.The invention consists in the fact that the device, which is inevitably coupled to the switching pin, has more liquid during the switch-off process presses into the chamber as the switch pin releases volume in the chamber, and that when a certain interruption distance is reached, which is smaller than the distance of the Switching pin from the fixed contact in the switch-off position, the fluid supply of the switching fluid is decreased. It is achieved by the invention that the arc length is still the worst If a deletion takes place (maximum deletion distance), it is reduced and that inadmissibly high Pressures in the chamber do not occur.

Läßt man beispielsweise die Geschwindigkeit des Schaltstiftes die gleiche sein wie bei einem Schalter, bei dem gerade das vom Schaltstift freigegebene Volumen durch Flüssigkeitszufuhr ersetzt wird, so erreicht man durch die Anwendung der Erfindung, daß die Lichtbogenlänge, bei der günstigstenfalls die Löschung schon erfolgt (minimale Löschdistanz), verkürzt wird. Damit wird aber gleichzeitig die Lichtbogenlänge, bei der im ungünstigsten Fall noch die Löschung erfolgt, ebenfalls verkürzt. Setzt man die Schaltstiftgeschwindigkeit herab, läßt aber die Flüssigkeitszufuhr die gleiche wie vorher sein, so wird zwar die minimale Löschdistanz größer. Da jedoch der Weg des Schaltstiftes in einer Halbwelle infolge der verringerten Geschwindigkeit kleiner wird als vorher, wird die maximale Löschdistanz ebenfalls verringert. Vorzugsweise wird man die Flüssigkeitszufuhr noch verstärken und gleichzeitig die Schaltgeschwindigkeit verringern; dann wird auch die minimale Löschdistanz verkürzt, und dies wirkt sich ebenso wie die verringerte Schaltgeschwindigkeit in einer starken Verringerung der maximalen Lösch-Flüssigkeitsschalter für WechselstromFor example, if you let the speed of the switch pin be the same as that of a switch, in which the volume released by the switching pin is replaced by the supply of liquid, so achieved one by the application of the invention that the arc length, at the best, the Deletion has already taken place (minimum deletion distance), is shortened. At the same time, however, the arc length is in which, in the worst case, the deletion takes place, also shortened. If you put the Shift pin speed decreases, but lets the fluid supply be the same as before, so will although the minimum extinguishing distance is greater. However, since the path of the switching pin in a half-wave as a result the reduced speed becomes smaller than before, the maximum erase distance also becomes decreased. The liquid supply will preferably be increased and the switching speed at the same time to decrease; then the minimum deletion distance is also shortened, and this has an effect just like the reduced switching speed in a strong reduction in the maximum extinguishing liquid switch for alternating current

Anmelder:
Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,Applicant:
Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50Berlin and Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Paul Duffing, Berlin-Siemensstadt,
ist als Erfinder genannt wordenPaul Duffing, Berlin-Siemensstadt,
has been named as the inventor

distanz aus. Die Verringerung der maximalen Löschdistanz bedeutet eine Verringerung der mechanischen Beanspruchung der Kammer. Die verstärkte Zufuhr der Schaltflüssigkeit wird gemäß der Erfindung bei Erreichen einer bestimmten Unterbrechungsstrecke vermindert. Diese Unterbrechungsstrecke, d. h. der Abstand zwischen den Kontakten des Schalters, wird so gewählt, daß sie ungefähr gleich der minimalen Löschdistanz, vorzugsweise um ein geringeres größer ist. Dadurch, daß von dieser Stellung ab die Flüssigkeitszufuhr vermindert wird, werden unzulässig hohe Drücke in der Kammer vermieden. Man kann sogar so weit gehen, die Löschmittelzufuhr aufhören zu lassen; denn die Löschintensität steigt mit der Lichtbogenlänge mehr als proportional an. Der Schalter gemäß der Erfindung unterscheidet sich daher auch von einem bekannten Schalter, bei dem zwar mehr Flüssigkeit in die Schaltkammer gefördert wird, wie der Schaltstift an Volumen freigibt, bei der diese Förderung jedoch bei einem bestimmten Druck in der Kammer aufhört. Dieser bekannte Schalter hat lediglich die Aufgabe, die Löschung von Lichtbögen mit kleinen Strömen, beispielsweise den Strömen von leer laufenden Leitungen, zu verbessern, nicht aber die maximale Löschdistanz des Schalters auch bei großen Strömen (Nennströmen und darüber) zu beeinflussen. Deshalb wird durch ein Ventil die Flüssigkeitszufuhr abgesperrt, wenn der Lichtbogen mit Strömen brennt, die größer als die Ströme von leer laufenden Leitungen sind.distance from. The reduction in the maximum extinguishing distance means a reduction in the mechanical Use of the chamber. The increased supply of the switching fluid is according to the invention at Reaching a certain interruption distance is reduced. This interruption path, d. H. the Distance between the contacts of the switch is chosen so that it is approximately equal to the minimum Extinguishing distance, preferably larger by a smaller one. The fact that from this position onwards the supply of liquid is reduced, inadmissibly high pressures in the chamber are avoided. One can even go so far as to stop the supply of extinguishing agent; because the extinguishing intensity increases with the Arc length more than proportional. The switch according to the invention is different hence also from a known switch in which more liquid is pumped into the switching chamber is how the switching pin releases volume, but with this promotion at a certain pressure stops in the chamber. This known switch only has the task of extinguishing arcs to improve with small currents, for example the currents of idle lines, but not To influence the maximum extinguishing distance of the switch even with high currents (rated currents and above). Therefore, the liquid supply is shut off by a valve when the electric arc occurs Burns currents that are greater than the currents of idle lines.

Verwendet man als Vorrichtung, die Flüssigkeit in die Kammer drückt, eine Pumpe, so kann auch beimIf a pump is used as the device that presses liquid into the chamber, then the

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Einschaltvorgang Flüssigkeit in die Kammer gedrückt werden, was den Vorteil hat, daß die Kammer gespült wird.Switch-on process liquid can be pressed into the chamber, which has the advantage that the chamber is flushed will.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. In allen Figuren sind gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Several exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing. In all figures are the same parts are provided with the same reference numerals.

In Fig. 1 ist mit 1 die Schaltkammer bezeichnet, die aus einer Reihe von übereinanderliegenden Lochplatten 2 besteht. Auf die Schaltkammer ist ein Körper 3 aufgesetzt, der zusammen mit dem Zwischenstück 6 zwischen dem Abscheidegefäß 5 und der Kammer einen Ausströmweg für die Gase geringen Strömungswiderstandes um das feste Schaltstück 4 herum bildet. Auf der Unterseite der Kammer sitzen die Platten auf einem Körper 7 auf, der das Gleitschaltstück 8 mit Abstand umfaßt. Die Kammer ist in einem Isolierrohr 9 eingebaut, das mit den Flanschen 10 und 11 fest verbunden ist. In den Flansch 11 ist das Zwischenstücke eingeschraubt. Der Schaltstift 12 wird beim Ausschalten nach unten bewegt und gibt dadurch in der Kammer ein Volumen frei, das nicht mit Schaltflüssigkeit, z. B. Öl, gefüllt ist. Der Schaltstift wird durch ein an sich bekanntes Lenkergetriebe 13, das in einem geschlossenen, mit Schaltflüssigkeit gefüllten Gefäß 14 angeordnet ist, angetrieben. Die Betätigung des Lenkergetriebes erfolgt von außen mit HiKe einer Welle 15, die abgedichtet in das Gefäß 14 eingeführt ist. Der Raum zwischen Kammer 1 und Isolierrohr 9 ist ebenfalls mit Schaltflüssigkeit, z.B. Öl, gefüllt. Dieser Zwischenraum ist durch ein Loch 17 mit dem von dem Gefäß 14 umschlossenen Raum in Verbindung. Die Höhe des Ölspiegels ist durch eine Marke 35 angedeutet. Die durch den Lichtbogen erzeugten Gase und Dämpfe strömen nach oben in das Abscheidegefäß 5 ab. Der Raum zwischen Kammer 1 und Iosolierrohr9 ist durch ein Loch 18 mit dem Abscheidegefäß 5 verbunden. In Fig. 1, 1 designates the switching chamber, which consists of a number of perforated plates 2 lying one above the other. On the switching chamber is a Body 3 placed, together with the intermediate piece 6 between the separation vessel 5 and the Chamber an outflow path for the gases with low flow resistance around the fixed contact piece 4 forms around. On the underside of the chamber, the plates sit on a body 7, which is the sliding contact 8 includes by a distance. The chamber is built into an insulating tube 9 with the flanges 10 and 11 is firmly connected. The intermediate piece is screwed into the flange 11. The switch pin 12 is moved down when switched off and thus releases a volume in the chamber, not with switching fluid, z. B. oil is filled. The switch pin is known per se Link gear 13, which is arranged in a closed vessel 14 filled with switching fluid, driven. The steering gear is operated from the outside with a HiKe shaft 15 that seals is inserted into the vessel 14. The space between chamber 1 and insulating tube 9 is also filled with switching fluid, e.g. oil. This gap is through a hole 17 with that of the vessel 14 enclosed space in connection. The height of the oil level is indicated by a mark 35. The gases and vapors generated by the arc flow upwards into the separation vessel 5 away. The space between chamber 1 and isolating tube 9 is connected to the separation vessel 5 by a hole 18.

Um Flüssigkeit beim Ausschaltvorgang in die Kammer zu drücken, ist ein Zylinder 20 in das Gefäß 14 eingesetzt. In diesem Zylinder bewegt sich ein Kolben 21. Dieser ist mit einer Verzahnung 22 ähnlich wie bei einer Zahnstange versehen. Diese Verzahnung arbeitet mit einem Zahnrad 23 zusammen, das von der Welle 15 zwangläufig bewegt wird. Wenn der Schaltstift nach unten bewegt wird, geht der Kolben nach oben und drückt Schaltflüssigkeit aus dem Raum 26 oberhalb des Kolbens über die Rohrleitung 24 in die Kammer 1. Durch entsprechende Bemessung des Kolbens und seiner Geschwindigkeit wird erreicht, daß mehr Flüssigkeit, z. B. die drei- bis vierfache Menge, in die Kammer gedrückt wird, wie der Schaltstift in dieser an Volumen freigibt. In den Raum 25 auf der Unterseite des Kolbens tritt bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens über eine Bohrung 27 Schaltflüssigkeit aus dem Gefäß 14 ein. Durch die Bohrung 17 wird dem Gefäß 14 wieder die entsprechende Flüssigkeitsmenge zugeführt.In order to press liquid into the chamber during the switching-off process, a cylinder 20 is in the vessel 14 used. A piston 21 moves in this cylinder. This is similar with a toothing 22 like a rack. This toothing works with a gear 23, which of the shaft 15 is inevitably moved. When the switch pin is moved down, the piston goes upwards and presses switching fluid out of the space 26 above the piston via the pipeline 24 in chamber 1. By appropriately dimensioning the piston and its speed it is achieved that more liquid, e.g. B. three to four times the amount is pressed into the chamber, as the switch pin in this releases volume. The space 25 on the underside of the piston occurs during the upward movement of the piston via a bore 27 switching fluid from the vessel 14. Through the hole 17, the corresponding amount of liquid is fed to the vessel 14 again.

Der Raum 26 oberhalb des Kolbens steht mit dem Raum 25 unterhalb des Kolbens durch eine Rohrleitung 28 in Verbindung. Das Getriebe ist im Ausführungsbeispiel in der Stellung gezeichnet, in der die untere Einmündung 33 des Rohres 28 noch verschlossen ist.The space 26 above the piston is connected to the space 25 below the piston through a pipeline 28 in connection. The transmission is drawn in the embodiment in the position in which the lower junction 33 of the tube 28 is still closed.

Wie bereits erwähnt, wird beim Ausschalten der Kolben 21 nach oben bewegt und drückt über die Leitung 24 Schaltflüssigkeit in die Kammer. Beim Erreichen der minimalen Löschdistanz wird die untere Mündung 33 des Rohres 28 von dem Kolben freigegeben, und es wird durch diese Leitung eine Verbindung zwischen den Räumen 25 und 26 hergestellt. Je nach der Stellung eines Stopfens 30, der den Querschnitt des Rohres 28 an einer Stelle mehr oder weniger ausfüllt, kann die Flüssigkeitsströmung in der Kammer in gewünschter Weise vermindert oder vollständig zum Aufhören gebracht werden. DieAs already mentioned, when switching off the piston 21 is moved upwards and pushes over the Line 24 switching fluid into the chamber. When the minimum extinguishing distance is reached, the lower The mouth 33 of the tube 28 is released from the piston, and a connection is established through this line between spaces 25 and 26. Depending on the position of a plug 30, the cross-section of the tube 28 fills more or less at one point, the liquid flow in the chamber can be reduced or completely stopped as desired. the

ίο oberste und die unterste Stellung des Kolbens sind durch die gestrichelten Linien 31 und 32 angegeben. Fig. 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der die Vorrichtung zum Hineindrücken der Flüssigkeit als Pumpe ausgeführt ist.ίο are the top and bottom positions of the piston indicated by the dashed lines 31 and 32. Fig. 2 shows another embodiment of the Invention, in which the device for pushing in the liquid is designed as a pump.

Während bei der Anordnung nach Fig. 1 nur der Raum 26 oberhalb des Kolbens durch eine Leitung 24 mit dem Innern der Kammer verbunden ist, ist nunmehr auch der Raum 25 unterhalb der Kammer durch eine Leitung 36, die in die Leitung 24 mündet, ebenfalls mit dem Innern der Kammer verbunden. Außerdem stehen die Räume 25 und 26 durch je ein Rückschlagventil 37 bzw. 38 mit dem Gehäuse 14 in Verbindung. Der Zylinder 20, der Kolben 21, die beiden Rückschlagventile 37 und 38 und die beiden Leitungen 24 und 25 bilden eine Pumpe.While in the arrangement of FIG. 1 only the space 26 above the piston through a line 24 is connected to the interior of the chamber, the space 25 is now also below the chamber by a line 36 which opens into the line 24, also connected to the interior of the chamber. In addition, the spaces 25 and 26 each have a check valve 37 and 38 with the housing 14 in Link. The cylinder 20, the piston 21, the two check valves 37 and 38 and the two Lines 24 and 25 form a pump.

Beim Ausschalten bewegt sich der Schaltstift nach unten und der Kolben nach oben. Durch die Leitung 24 wird Schaltflüssigkeit, z. B. Öl, in die Kammer gedrückt. Das Ventil 38 ist geschlossen. Die Mündung der Leitung 36 in den Raum 25 ist noch verschlossen. Wenn der Schaltstift eine bestimmte Stellung erreicht hat, die der minimalen Löschdistanz entspricht, soll die Förderung von Flüssigkeit in die Schaltkammer aufhören. Daher schließt der Kolben 21 dann die Mündung der Rohrleitung 24. Die Weiterbewegung des Kolbens ist dadurch ermöglicht, daß eine Längsbohrung 40 im Kolben vorgesehen ist, so daß Schaltflüssigkeit aus dem Raum oberhalb des Kolbens in den Raum unterhalb des Kolbens gelangen kann.When switching off, the switch pin moves down and the piston moves up. Through the line 24 is switching fluid, z. B. Oil, pressed into the chamber. The valve 38 is closed. The estuary the line 36 in the room 25 is still closed. When the switch pin reaches a certain position that corresponds to the minimum extinguishing distance, the pumping of liquid into the switching chamber should stop. Therefore, the piston 21 then closes the mouth of the pipeline 24. The further movement of the piston is made possible in that a longitudinal bore 40 is provided in the piston, so that switching fluid can get from the space above the piston into the space below the piston.

Durch Wahl des Querschnittes der Bohrung kann der Strömungswiderstand und damit die Dämpfung des Schaltstiftes eingestellt werden. Im Augenblick, in dem die Mündung des Rohres 36 freigegeben wird, wird das Ventil 37 geschlossen.By choosing the cross-section of the bore, the flow resistance and thus the damping of the Switching pin can be set. At the moment when the mouth of the tube 36 is released, the valve 37 is closed.

Beim Einschalten wird der Schaltstift nach oben bewegt und der Kolben nach unten, so daß Flüssigkeit über die Leitungen 36 und 24 in das Innere der Kammer gedrückt wird. Dadurch wird die Kammer gespült. Die Förderung der Flüssigkeit hört auf, sobald die Mündung des Rohres 36 durch den Kolben verschlossen wird; dann beginnt auch hier eine Dämpfung der Schaltstiftbewegung.When switching on the switch pin is moved upwards and the piston downwards, so that liquid is pressed via lines 36 and 24 into the interior of the chamber. This creates the chamber flushed. The pumping of the liquid stops as soon as the mouth of the tube 36 passes through the piston is locked; then a damping of the switch pin movement also begins here.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 3 dargestellt. Der Unterschied zu Fig. 2 besteht darin, daß die Rohrleitungen 24 und 36 fortgefallen sind und daß die Zuführung der von der Pumpe geförderten Flüssigkeit über das Gefäß 14 erfolgt, das über die Bohrung 41 mit dem Innern der Kammer in Verbindung steht. Die Bohrung 17 dagegen ist über eine Rohrleitung 42 einerseits über das Rückschlagventil 37 mit dem Raum 25 und andererseits über das Rückschlagventil 38 mit dem Raum 26 verbunden. Der Kolben hat ebenfalls eine Bohrung 40. Der Zylinder besitzt zwei Öffnungen 43 und 44, durch die Schaltflüssigkeit in das Gefäß 14 gedrückt wird. Zwischen Pumpe und Kammer liegt also der große mit Flüssigkeit gefüllte Raum des Gefäßes 14. Das ist ein großer Vorteil, da durch die Elastizität der Flüs-Another exemplary embodiment is shown in FIG. 3. The difference to Fig. 2 is that the pipes 24 and 36 have been omitted and that the supply of the conveyed by the pump Liquid takes place via the vessel 14, which communicates via the bore 41 with the interior of the chamber stands. The bore 17, on the other hand, is via a pipeline 42 on the one hand via the check valve 37 is connected to the space 25 and, on the other hand, to the space 26 via the check valve 38. The piston also has a bore 40. The cylinder has two openings 43 and 44 through which switching fluid is pressed into the vessel 14. So between the pump and the chamber lies the large space of the vessel 14 filled with liquid. That is a great advantage, because the elasticity of the fluid

sigkeit im Gefäß 14 plötzliche Druckanstiege in der Kammer gemildert werden.fluid in the vessel 14 sudden increases in pressure in the chamber can be alleviated.

Die Leitung 42 kann fortfallen, wenn der Raum rechts vom Zylinder 20 von dem Raum links durch eine Wand getrennt wird.The line 42 can be omitted if the space to the right of the cylinder 20 passes through from the space to the left a wall is separated.

Im Ausführungsbeispiel erfolgt die Zuführung der Schaltflüssigkeit in die Kammer von unten. Man kann die Schaltflüssigkeit oder einen Teil von ihr auch z. B. seitlich über Kanäle zuführen. Auch kann der Schaltstift hohl ausgeführt werden, um durch ihn Flüssigkeit in die Kammer zu drücken.In the exemplary embodiment, the switching fluid is fed into the chamber from below. One can the switching fluid or part of it also z. B. feed laterally through channels. The switch pin can also are made hollow in order to force liquid into the chamber through it.

Claims

Patent claims:

1. Liquid switch for alternating current with a switching chamber in which the gas flows upwards and in which the switching pin is pulled down during the switch-off movement. B. a piston, liquid is supplied, characterized in that the device, which is inevitably coupled to the switching pin, pushes more liquid into the chamber during the switching-off process than the switching pin releases in terms of volume in the chamber, and that when a certain interruption distance is reached, which is smaller as the distance between the switching pin and the stationary contact in the switch-off position, the liquid supply is reduced.

2. Liquid switch according to claim 1, characterized in that upon reaching a certain Interruption path the fluid supply stops.

3. Liquid switch according to claim 1, characterized by the use of a pump.

4. Liquid switch according to claim 3, characterized in that the pump also when Switching on presses liquid into the switching chamber.

5. Liquid switch according to claim 1, characterized in that between the device, z. B. the pump, and the switching chamber is a large space filled with switching fluid is.

6. Liquid switch according to claim 3, characterized in that the pump is designed is that it also serves as a damping device for the switch pin.

Considered publications:
Swiss Patent No. 318 604;
French patent specification No. 1122 599.

1 sheet of drawings