DE1173166B

DE1173166B - Fluid switch with pressure cylinder

Info

Publication number: DE1173166B
Application number: DEM31787A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing E H Erwin Marx Dr-Ing
Original assignee: E H ERWIN MARX DR ING DR ING
Current assignee: E H ERWIN MARX DR ING DR ING
Priority date: 1956-09-20
Filing date: 1956-09-20
Publication date: 1964-07-02

Description

Flüssigkeitsschalter mit Druckzylinder Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsschalter, bei dem die Lichtbogenlöschung innerhalb eines mit Löschflüssigkeit angefüllten Druckraumes erfolgt, der von einem druckentlasteten Raum umgeben ist, und bei dem die Lichtbogenlöschung mit Hilfe einer durch die Schaltstiftbewegung mechanisch erzeugten Löschmittelströmung vorgenommen wird.Fluid switch with pressure cylinder The invention relates to a Liquid switch in which the arc is extinguished within a with extinguishing liquid filled pressure space, which is surrounded by a pressure-relieved space, and in which the arc extinguishing with the help of a through the switch pin movement mechanically generated extinguishing agent flow is made.

Es ist bereits bekannt, in den Wandungen des Druckraumes, in dem die Lichtbogenlöschung erfolgen soll, verschiedenartige Öffnungen anzuordnen. Die bekannten Öffnungen sind insofern verschiedenartig, als einige nur für das Zuströmen .von Löschmittel in den Druckraum hinein vorgesehen sind, während andere als Sicherheitsorgan wirken und das Auftreten von unzulässig hohen Drücken innerhalb der Druckkammer verhindern sollen.It is already known in the walls of the pressure chamber in which the Arc quenching is to be done to arrange various openings. The known Openings are diverse in that some are only for the inflow of Extinguishing agents are provided in the pressure chamber, while others act as a safety device act and the occurrence of impermissibly high pressures within the pressure chamber should prevent.

Es ist ferner bereits bekannt, Flüssigkeitsschalter mit einem Druckzylinder auszurüsten, in dessen Innerem durch die Lichtbogenabgase ein hoher Druck entwickelt wird. Dieser hohe Druck erleichtert auch bei großen Ausschaltstromstärken die Lichtbogenlöschung. Aus dem Druckzylinder führen bei den bekannten Schaltern Drosselöffnungen in einen druckentlasteten Raum mit einem großen Luftpolster.It is also already known to fluid switch with a pressure cylinder to equip, inside which a high pressure developed by the arc exhaust gases will. This high pressure makes it easier to extinguish the arc, even with high breaking currents. In the known switches, throttle openings lead from the pressure cylinder into a pressure-relieved space with a large air cushion.

Insbesondere bei Schaltern der vorgenannten Bauarten, die für große Ausschaltleistungen bestimmt sind, ist es schwierig, die in den Wandungen des Druckraumes vorhandenen Öffnungen so zu bemessen, daß in dem gesamten Strombereich, in dem die Schalter arbeiten müssen, günstige Druckverhältnisse in dem Druckraum vorliegen. Für große Ausschaltstromstärken müssen verhältnismäßig große Durchtrittsöffnungen gewählt werden. Es müssen außerdem sehr kräftige Ausschaltfedern vorgesehen werden, damit trotz der großen Durchtrittsöffnungen im gesamten Strombereich der nötige Druck im Lichtbogenraum erzielt wird.Especially with switches of the aforementioned types that are used for large Breaking capacities are determined, it is difficult to find that in the walls of the pressure chamber existing openings to be dimensioned so that in the entire current range in which the Switches have to work, favorable pressure conditions exist in the pressure chamber. For large breaking currents, relatively large openings are required to get voted. In addition, very strong opening springs must be provided, thus, despite the large passage openings in the entire flow area, the necessary Pressure in the arc chamber is achieved.

Die Erfindung vermeidet diese Schwierigkeit dadurch, daß außer Öffnungen, die nur für das Zuströmen von Flüssigkeiten und/oder Gasen in den Druckraum hinein geeignet sind, weitere untereinander verschiedenartige Öffnungen in den Wandungen des Druckraumes vorhanden sind, die bei normal verlaufenden Abschaltungen den Durchtritt von Flüssigkeits- und/oder Gasströmungen zu verschiedenen Zeiten freigeben und von denen wenigstens ein Teil in Abhängigkeit von der Höhe des in dem Druckraum herrschenden Druckes gesteuert wird.The invention avoids this difficulty in that, in addition to openings, those only for the inflow of liquids and / or gases into the pressure chamber are suitable, further mutually different openings in the walls of the pressure chamber are available, the passage in normal shutdowns of liquid and / or gas flows at different times and of which at least a part depending on the height of the prevailing in the pressure space Pressure is controlled.

Unter normal verlaufenden Abschaltungen sind solche Abschaltungen zu verstehen, bei denen der Schalter nicht über seine zulässige Abschaltleistung beansprucht wird -und daher den Strom ordnungsgemäß unterbricht, ohne Schaden zu erleiden.Such shutdowns are considered normal shutdowns to understand where the switch does not exceed its permissible breaking capacity is used - and therefore interrupts the current properly without causing damage suffer.

Ein bekannter Schalter weist außer durch Ventile verschlossene Öffnungen, die das Entweichen von Löschflüssigkeit aus dem Druckraum ermöglichen sollen, eine weitere Öffnung in der Löschkammer mit einem federbelasteten Sicherheitsorgan auf, das aber erst ansprechen soll, wenn infolge zu hoher Schaltleistung oder einer sonstigen Strömung ein so hoher Druck auftritt, daß eine im Schaltergehäuse vorgesehene Sicherheitsbruchplatte zerstört wird.A well-known switch has openings closed by valves, which should allow the escape of extinguishing liquid from the pressure chamber, a another opening in the extinguishing chamber with a spring-loaded safety device, But that should only address if due to excessive switching capacity or something else Flow occurs such a high pressure that a safety rupture plate provided in the switch housing gets destroyed.

Verschiedenartige, für die Erfindung geeignete Öffnungen sind glatte Öffnungen, die in beiden Richtungen durchlässig sind, ferner Öffnungen mit staudruckunabhängigen Ventilen, solche mit staudruckabhängigen Ventilen, Öffnungen, die während der Betätigung des Schalters durch Schieber geöffnet oder geschlossen werden können, und auch Öffnungen, die in einer Strömungsrichtung einen größeren Öffnungsquerschnitt besitzen als in der anderen. Öffnungen mit Ventilen können so eingerichtet werden, daß sie erst bei einem einstellbaren Überdruck öffnen.Various openings suitable for the invention are smooth Openings that are permeable in both directions, as well as openings with dynamic pressure independent Valves, those with back pressure-dependent valves, openings that open during actuation the switch can be opened or closed by slider, and also openings, which have a larger opening cross-section in one flow direction than in the other. Openings with valves can be set up so that they are only open at an adjustable overpressure.

Der Nutzen solcher verschiedenartiger Öffnungen nach der Erfindung sei an einigen Beispielen erläutert; diese Beispiele beziehen sich auf Ölströmungsschalter mit Pumpeinrichtung.The benefit of such diverse openings according to the invention will be explained with a few examples; these examples relate to oil flow switches with pumping device.

Es ist bekannt, daß es bei einer bestimmten geforderten Ausschaltleistung eines Flüssigkeitsschalters mit Pumpeinrichtung eine optimale Größe der Durchströmöffnungen durch die Wandungen des Druckraumes gibt. Wenn die Ausschaltleistung eines solchen Schalters beispielsweise verdoppelt werden soll, dann ist es nötig, diese Durchströmöffnungen zu vergrößern. Eine solche Vergrößerung der Durchströmöffnungen führt jedoch, wenn an einem Schalter sonst nichts geändert wird, bei kleineren Ausschaltleistungen zu Schwierigkeiten. Diese Schwierigkeiten lassen sich umgehen oder wenigstens abmildern, wenn an Stelle einer Vergrößerung der vorhandenen in beiden Richtungen durchlässigen Öffnungen im Druckzylinder eine zweite Gruppe von Öffnungen mit Ventilen vorgesehen wird, die erst nach Überschreiten eines gewissen Mindestdruckes öffnen. Der Schalter arbeitet dann im Bereich von niedrigen Ausschaltleistungen mit den in beiden Richtungen durchlässigen glatten Öffnungen in unveränderter Weise, bei höheren Abschaltleistungen wird dagegen eine unzulässige Druckerhöhung durch die Öffnungen mit Ventilen vermieden. Es ist auch möglich, das Öffnen der Ventile in mehreren Stufen vorzunehmen. Die Flüssigkeits- und Gasströmung in diesen verschiedenartigen Öffnungen beginnt dann zu verschiedenen Zeiten; auch die Beendigung der Strömung findet im allgemeinen zu verschiedenen Zeiten statt. Auch für solche zusätzlichen Öffnungen mit Ventilen bestehen ein optimaler Öffnungsdruck und ein optimaler Öffnungsquerschnitt. Diese Werte können rechnerisch angenähert ermittelt werden; ihre Festlegung wird jedoch erst nach experimentellen Untersuchungen möglich sein. Der jeweils wirksame Gesamtquerschnitt der zu einem bestimmten Zeitpunkt offenen Durchströmöffnungen muß jedenfalls gerade so groß sein, daß für die auszuschaltende Stromstärke sehr kurze Zeit nach dem Stromnulldurchgang die Sperrfähigkeit des unter Druck stehenden Gasflüssigkeitsgemisches in der Schaltstrecke ausreichend ist, um Neuzündungen des Lichtbogens zu verhindern.It is known that there is a certain required breaking capacity a liquid switch with pumping device an optimal size of the flow openings through the walls of the pressure chamber. When the breaking capacity of such If the switch is to be doubled, for example, then it is necessary to have these through-flow openings to enlarge. However, such an enlargement of the throughflow openings leads if Nothing else is changed on a switch, with smaller breaking capacities to trouble. These difficulties can be avoided or at least mitigated, if instead of enlarging the existing in both directions permeable openings in the pressure cylinder a second group of openings with valves is provided, which only open after a certain minimum pressure has been exceeded. The switch then works in the range of low breaking capacities with the smooth openings permeable in both directions in the same way higher cut-off capacities, on the other hand, will result in an impermissible pressure increase due to the Openings with valves avoided. It is also possible to open the valves in to undertake several stages. The liquid and gas flow in these diverse Openings then begin at different times; also the termination of the flow generally takes place at different times. Even for such additional ones Openings with valves have an optimal opening pressure and an optimal opening cross-section. These values can be determined approximately by calculation; their down will however, only be possible after experimental investigations. The effective one in each case Total cross-section of the flow openings open at a certain point in time must in any case be just large enough for the current to be switched off very much a short time after the current zero crossing the blocking ability of the pressurized Gas-liquid mixture in the switching path is sufficient to restart the To prevent arcing.

Schalter nach der Erfindung können so weitergebildet werden, daß nach Vollzug einer Schalthandlung jeweils der für die nächste Schalthandlung benötigte Füllungszustand mit Löschflüssigkeit wiederhergestellt ist. Dies ist insbesondere für Schalter wichtig, die nach einer Kurzschlußabschaltung schnell wieder eingeschaltet werden sollen. Eine solche rasche Wiedereinschaltung ist bekanntlich zur Beseitigung von Kurzschlußlichtbögen in der Praxis in vielen Fällen erwünscht. Wenn bei Wiedereinschaltung des Schalters der Kurzschluß des angeschlossenen Netzes noch besteht, dann muß der Schalter in der Lage sein, sogleich im Anschluß an die Wiedereinschaltung eine zweite Kurzschlußabschaltung vorzunehmen. Insbesondere für eine solche zweite Kurzschlußabschaltung in kurzem Zeitabstand ist es notwendig, einen Flüssigkeitsschalter schon während oder unmittelbar nach Durchführung einer Schalthandlung für die nächste Schalthandlung bereitzumachen. Diese Bereitschaft besteht bei Flüssigkeitsschaltern darin, daß der Druckraum des Schalters in der für die Lichtbogenlöschung notwendigen Weise mit Löschflüssigkeit gefüllt ist. Auch diese schnelle Wiederfüllung des Druckraumes mit Öl läßt sich nach weiteren Ausbildungen der Erfindung mit zusätzlichen Öffnungen in den Wandungen des Druckraumes erzielen.Switches according to the invention can be developed so that after Execution of a switching operation is the one required for the next switching operation Filling condition with extinguishing liquid is restored. This is particular important for switches that are switched on again quickly after a short-circuit shutdown should be. Such rapid reclosing is known to be eliminated of short-circuit arcs in practice desirable in many cases. If on restart of the switch the short circuit of the connected network still exists, then the Switch to be able to immediately switch on a second Short-circuit shutdown. In particular for such a second short-circuit shutdown in a short period of time it is necessary to activate a liquid switch already during or immediately after a switching operation has been carried out for the next switching operation to get ready. This readiness consists in liquid switches that the pressure chamber of the switch in the manner necessary for arc quenching is filled with extinguishing liquid. Also this quick refilling of the pressure chamber with oil can, according to further developments of the invention, with additional openings achieve in the walls of the pressure chamber.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar ein ÖlströmungsschaIter mit Pumpeinrichtung, die während des Ausschaltvorganges einen Ölstrahl über das untere Ende des Schaltstiftes 1. hinweg erzeugt. In der linken Hälfte der Zeichnung ist die Einschaltstellung, in der rechten Hälfte die Ausschaltstellung des Schalters dargestellt. Der Schaltstift 1 greift in der Einschaltstellung in den aus einzelnen Fingern 2 bestehenden Tulpenkontakt ein. Bei der Ausschaltbewegung nimmt der Schaltstift 1 mit Hilfe des auf ihm festsitzenden, mit Öffnungen versehenen Ringes 3 den haubenförmigen Pumpkörper 4 dann mit, wenn der Schaltstift in einer günstigen Lage zu der unteren düsenförmigen Öffnung in der Haube 4 steht. Dei zwischen Schaltstift und Tulpenkontakt bei der Ausschaltung entstehende Lichtbogen erzeugt innerhalb des Druckzylinders 5 durch Ölverdampfung einen überdruck, von dem eine Ölströmung durch die Öffnungen 6 hindurch hervorgerufen wird. Diese öffnungen 6 drosseln die Ausströmung aus dem Zylinder 5 so, daß der innerhalb des Druckzylinders entstehende überdruck die notwendige Spannungsfestigkeit erzeugt. Die mit Ventilen versehenen weiteren Öffnungen 7 und 8 sollen erst dann öffnen, wenn der Überdruck innerhalb des Druckzylinders zu hohe Werte annehmen will. Es können dann beispielsweise zunächst Ventile 7 mit einer Blattfeder und bei einem höheren Druck Ventile 8 mit einer Schraubenfeder öffnen. Alle Öffnungen sind zweckmäßig so in den Wandungen des Druckraumes, gleichmäßig auf dessen Umfang verteilt, anzuordnen, daß sie eine annähernd axialsymmetrische Abströmung von Löschflüssigkeit und Gasen von der Mittelachse weg ermöglichen.In the drawing, an embodiment of the invention is shown, namely an oil flow switch with a pumping device that generates an oil jet over the lower end of the switching pin 1 during the switch-off process. The switch-on position is shown in the left half of the drawing and the switch-off position is shown in the right half. In the switched-on position, the switching pin 1 engages the tulip contact consisting of individual fingers 2. During the switch-off movement, the switching pin 1 takes the hood-shaped pump body 4 with it with the aid of the ring 3 which is fixed on it and is provided with openings when the switching pin is in a favorable position to the lower nozzle-shaped opening in the hood 4. The arcing that occurs between the switching pin and the tulip contact when it is switched off generates an overpressure within the pressure cylinder 5 by evaporation of the oil, which causes an oil flow through the openings 6. These openings 6 throttle the outflow from the cylinder 5 so that the overpressure arising within the pressure cylinder generates the necessary dielectric strength. The further openings 7 and 8, which are provided with valves, should only open when the overpressure inside the pressure cylinder wants to assume values that are too high. It can then for example first open valves 7 with a leaf spring and at a higher pressure valves 8 with a helical spring. All openings are expediently so arranged in the walls of the pressure chamber, evenly distributed over its circumference, that they allow an approximately axially symmetrical outflow of extinguishing liquid and gases away from the central axis.

In der Zeichnung sind auch Öffnungen dargestellt, die so ausgeführt und angeordnet sind, daß jeweils der für die nächste Schalthandlung benötigte Füllungszustand mit Löschflüssigkeit hergestellt wird. Der in der Zeichnung dargestellte Schalter ist etwa bis zu der Markierung 9 mit öl gefüllt. Wenn sich beim Ausschalten die Haube 4 zusammen mit dem Schaltstift 1 nach oben bewegt, dann entsteht in dem Raum 10 ein Unterdruck, der eine Ölströmung über die mit einem Kugelventil verschlossene Öffnung 11 hervorruft. Der Raum 10 füllt sich also während der Ausschaltbewegung mit Öl. Beim Einschalten wird über die ebenfalls mit einem Kugelventil verschlossene Öffnung 12 öl in den links dargestellten Raum 13 gesaugt. Ferner drückt die Haube 4 über die Ventilöffnung 14 öl in den Druckraum 15 hinein, so daß nach vollzogener Einschaltung praktisch der gesamte Druckraum 15 ebenso wie der Pumpraum 13 mit Öl gefüllt sind. Die Ausschaltung geht also genauso vor sich, wie wenn der Schalter nach längerem Betrieb erstmalig ausgeschaltet würde.In the drawing, openings are also shown which are designed and arranged in such a way that the filling state required for the next switching operation is established with extinguishing liquid. The switch shown in the drawing is filled with oil approximately up to the marking 9. If, when switching off, the hood 4 moves upwards together with the switching pin 1, then a negative pressure arises in the space 10 , which causes an oil flow through the opening 11 closed with a ball valve. The space 10 fills with oil during the switch-off movement. When switching on, oil is sucked into the space 13 shown on the left through the opening 12, which is also closed with a ball valve. Furthermore, the hood 4 presses oil into the pressure chamber 15 via the valve opening 14, so that after the switch-on has been completed, practically the entire pressure chamber 15 as well as the pump chamber 13 are filled with oil. Switching off is exactly the same as if the switch were switched off for the first time after a long period of operation.

Es ist auch möglich, den Druckraum 15 jeweils bereits nach vollzogener Ausschaltung durch einen besonderen Pumpraum über zusätzliche Öffnungen in den Wandungen des Druckraumes wieder zu füllen. Eine solche Ausführung ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Es ist auch möglich, wenigstens eine weitere Einströmöffnung für Öl im unteren Teil der Wandungen des Druckraumes vorzunehmen, so daß Öl nach erfolgter Ausschaltung in diesen eintritt, wobei die bei der Ausschaltung entstehenden Löschgase durch die Öffnungen 6 austreten können.It is also possible to have the pressure chamber 15 already completed Deactivation by a special pumping chamber via additional openings in the walls to fill the pressure chamber again. Such a design is not in the drawing shown. It is also possible to have at least one further inflow opening for oil make in the lower part of the walls of the pressure chamber, so that oil after Switch-off in this occurs, with the extinguishing gases arising during the switch-off can exit through the openings 6.

Eine schnelle Änderung des Füllungszustandes des Druckraumes 15 wird erleichtert, wenn der Druckraum durch zusätzliche Einbauten kleingehalten wird. Solche zusätzlichen Einbauten sind durch die Rechtecke 16 angedeutet.A rapid change in the filling state of the pressure chamber 15 is made made easier if the pressure space is kept small by additional built-in components. Such additional internals are indicated by the rectangles 16.

Es ist ferner möglich, die Öldämpfe, die sich nach einem Schaltvorgang im Raum 15 befinden, durch Einspritzen von feinverteilter Löschflüssigkeit schnell niederzuschlagen. Öffnungen, über die ein solches Einspritzen erfolgen kann, sind in der Zeichnung nicht dargestellt; solche Öffnungen können mit einfachen konstruktiven Maßnahmen verwirklicht werden. Die Erfindungsmerkmale können in gleicher Weise bei Schaltern benutzt werden, in denen mehrere Pumpzylinder zur Lichtbogenlöschung zusammengebaut sind. Derartige Schalter mit Mehrfachanordnung sind für besonders hohe Spannungen eingeführt worden.It is also possible to reduce the oil vapors that arise after a shift located in room 15, by injecting finely divided extinguishing liquid quickly knock down. Openings through which such an injection can take place are not shown in the drawing; such openings can be made with simple constructive Measures are implemented. The features of the invention can be found in can be used in the same way with switches in which several pump cylinders are used to extinguish arcs are assembled. Such multiple arrangement switches are particularly useful high voltages have been introduced.

Claims

Claims: 1. Liquid switch, in which the arc extinguishing takes place within a pressure chamber filled with extinguishing liquid, which is controlled by a pressure-loaded space is surrounded and in which the arc extinguishing with the help of a made by the switch pin movement mechanically generated extinguishing agent flow is, d a -characterized in that except for openings that are only for the inflow of liquids and / or gases into the pressure chamber are suitable, others Openings of different types among one another are present in the walls of the pressure chamber which, in normal shutdowns, prevent the passage of liquid and / or release gas flows at different times and of which at least a part depending on the level of the pressure prevailing in the pressure chamber is controlled.

2. Liquid switch, in particular according to claim 1, characterized by such a design of the various openings in the walls of the Pressure chamber, that the liquid and gas flow through this to different ' Times ends.

3. Liquid switch according to one or both of claims 1 and 2, characterized in that the various openings in the walls of the pressure chamber are distributed as evenly as possible over its circumference.

4. Liquid switch according to one or more of claims 1 to 3, characterized by such Execution of the different types of passage openings that each of the effective Total cross-section of the open through-flow openings is just so large that for one certain current range very short time after the current zero crossing the blocking capability of the pressurized gas-liquid mixture in the switching path is sufficient is to prevent re-ignition of the arc.

5. Liquid switch after one or more of claims 1 to 4, characterized in that except continuously open throughflow openings at least one further opening is provided which is provided with a valve.

6. Liquid switch according to claim 5, characterized characterized in that the valved openings only after being exceeded allow a flow to pass through a certain selectable pressure.

7. Liquid switch according to claim 6, characterized in that several groups of openings with valves are present, the valves of the different opening groups at different pass a liquid or gas flow at high pressure. B.

Liquid switch according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that openings are designed and arranged in the walls of the pressure chamber so that during of a switching operation, the filling level required for the next switching operation is restored with extinguishing liquid.

9. Liquid switch after a or more of Claims 1 to 7, characterized by such an arrangement of throughflow openings that the filling level required for the next switching operation quickly established with extinguishing liquid after a switching operation has been carried out will.

10. Liquid switch according to one or more of claims 1 to 9, characterized marked that. in addition to other openings, a group of openings in the walls of the pressure chamber is provided, a short time after an arc extinguishing rapid removal of the switching gases from the pressure chamber is permitted.

11. Liquid switch according to one or more of claims 1 to 10, characterized in that for Removal of gases from the printing cylinder after arc extinction at least an inflow opening for extinguishing liquid and at least one outflow opening at a high level are open to gases.

12. Liquid switch according to one or more of the claims 1 to 11, characterized in that the additional openings are closed for a liquid inflow.

13. Liquid switch after one or more of claims 1 to 12, characterized in that at least a special space filled with extinguishing liquid is provided towards the end the switch-off movement is emptied into the pressure chamber and thus gases from the pressure chamber removed.

14. Liquid switch according to one or more of claims 1 to 13, characterized in that the pressure chamber is small due to additional internals is held so that it can be emptied quickly.

15. Liquid switch according to one or more of claims 1 to 14, characterized in that special Openings provided for finely divided injection of extinguishing liquid into the pressure chamber to quickly suppress vapors and gases after the arc has been extinguished.

16. Liquid switch according to one or more of Claims 1 to 15, characterized in that that in addition to a pump cylinder for generating an extinguishing liquid flow, a second one Pump cylinder is present, which has special openings after the arc extinguishing quickly pushes gases present in the pressure space out of this space. Into consideration Drawn pamphlets: German Patent Nos. 619 559, 646 294, 719 903, 724 499, 739 735, 850184.