DE1198438B

DE1198438B - Gas pressure switch

Info

Publication number: DE1198438B
Application number: DES86450A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Josef Biersack
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1963-07-31
Filing date: 1963-07-31
Publication date: 1965-08-12

Description

Druckgasschalter Bei Druckgasschaltern kann man bekanntlich außer einem feststehenden und einem beweglichen Schaltstück, zwischen denen der Ausschaltlichtbogen gezogen wird, zwei feststehende Elektroden vorsehen, auf die der Ausschaltlichtbogen durch das Druckgas übergeführt wird. Der Abstand der Schaltstücke bleibt dann verhältnismäßig klein.Compressed gas switch As is well known, it is possible to use compressed gas switches a fixed and a movable contact piece, between which the breaking arc is pulled, provide two fixed electrodes on which the breaking arc is transferred by the pressurized gas. The distance between the contact pieces then remains proportionate small.

Bei bekannten Schaltern hat man die Elektroden z. B. auf der Achse der Schaltstücke an-eordnet, so daß man einen verhältnismäßig langgestreckten Schalter erhält. Es sind aber auch Schalter bekannt, bei denen die Achse der Elektroden etwa senkrecht zur Achse der Schaltstücke verläuft. Auf solche Schalter bezieht sich die ErfIndung.In known switches you have the electrodes z. B. on the axis the switching pieces arranged so that one has a relatively elongated switch receives. But there are also known switches in which the axis of the electrodes is about runs perpendicular to the axis of the contact pieces. Refers to such switches The invention.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß das eine Schaltstück mit der einen Elektrode über ein Metallteil verbunden ist, das annähernd senkrecht zur Achse der Elektroden durch den Raum zwischen den Elektroden führt und im Bereich der Achse der Elektroden eine öffnung aufweist. Das Metallteil verengt den für die Druckgasströmung zur Verfügung stehenden Querschnitt und wirkt somit als Düse, mit der der Druckgasstrom auf den Lichtbogen zwischen den Elektroden konzentriert wird. Dies ergibt eine besonders gute Löschwirkung und eine hohe Schaltleistung. Bei der Bemessung der Düsenöffnung braucht man nicht auf den Querschnitt der Schaltstücke Rücksicht zu nehmen, wie das bei bekannten Druckluftschaltern mit Düsenöffnungen der Fall ist, und man kann somit den strömungstechnisch günstigsten Querschnitt wählen.According to the invention it is provided that the one contact piece with the one Electrode is connected via a metal part which is approximately perpendicular to the axis of the Electrodes through the space between the electrodes and in the area of the axis the electrodes has an opening. The metal part narrows the pressure gas flow available cross-section and thus acts as a nozzle with which the compressed gas flow is concentrated on the arc between the electrodes. This makes one special good extinguishing effect and a high switching capacity. When dimensioning the nozzle opening you do not need to take the cross-section of the contact pieces into account, as that is the case with known compressed air switches with nozzle openings, and one can thus choose the most favorable cross-section in terms of flow.

Das andere Schaltstück kann mit der anderen Elektrode baulich vereinigt sein, so daß keinerlei weitere elektrische Verbindungen benötigt werden. Zum Beispiel kann die Elektrode von einem die Kontaktlamellen des Schaltstückes umgebenden Gehäuse gebildet sein.The other contact piece can be structurally combined with the other electrode so that no further electrical connections are required. For example the electrode can be of a housing surrounding the contact lamellae of the contact piece be educated.

Die Anschlußklemmen des Schalters liegen mit Vorteil in der Achse der Elektroden. Der Lichtbogen, der in der Achse zwischen den Elektroden brennt, wird dann nicht durch elektrodynamische Kräfte aus dieser Achse getrieben und brennt immer in der günstigsten Löschstellung.The connection terminals of the switch are advantageously in the axis of the electrodes. The arc that burns in the axis between the electrodes, is then not driven out of this axis by electrodynamic forces and burns always in the most favorable extinguishing position.

Die Druckgaszufuhr sowie auch die Abfuhr des Druckgases und der Schaltgase kann in parallelen Kanälen senkrecht zur Achse der Elektroden erfolgen. Dies ergibt einen kompakten Aufbau des Schalters, wobei der die Elektroden und Schaltstücke enthaltende Teil, der aus Isolierstoff besteht, mit einem Metallteil verbunden sein kann, der Erdpotential aufweist. Eine solche Anordnung ist in mechanischer Hinsicht widerstandsfähig. Sie gestattet zudem, in der Nähe der Schaltstücke die Steuereinrichtung für den Druckgasstrom, beispielsweise ein Blasventil, anzuordnen. Außerdem läßt sich ein solcher Schalter wegen seines geschlossenen Aufbaus leicht gasdicht herstellen.The compressed gas supply as well as the discharge of the compressed gas and the switching gases can be done in parallel channels perpendicular to the axis of the electrodes. This gives a compact design of the switch, with the electrodes and contact pieces containing part, which consists of insulating material, be connected to a metal part can, which has earth potential. Such an arrangement is mechanical resilient. It also allows the control device in the vicinity of the contact pieces for the pressurized gas flow, for example a blow valve, to be arranged. Besides, lets Such a switch can easily be made gas-tight because of its closed structure.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben. In der F i g. ist ein Mittelspannungsdruckgasschalter dargestellt. Der Schalterbesitzt ein geschlossenes Gehäuse 1, das mit Schwefelhexafluoridgas gefüllt ist. In dem Gehäuse ist eine Schaltstrecke 2 angeordnet, die sich im wesentlichen in vertikaler Richtung erstreckt. Die Schaltstrecke 2 besteht aus einem in vertikaler Richtung bewegbaren Schaltstift 3 und einem feststehenden Schaltstück 4. Der Schaltstift 3 ist in einem feststehenden Gleitkontakt 6 geführt. Zu seinem Antrieb ist unter Zwischenschaltung eines Isolierstoffstückes 7 eine Schaltstange 8 vorgesehen, die von einem Hebel 9 nach oben gezogen werden kann.To explain the invention in more detail, an exemplary embodiment is described below with reference to the drawing. In FIG. a medium-voltage gas switch is shown. The switch has a closed case 1 filled with sulfur hexafluoride gas. A switching path 2 is arranged in the housing and extends essentially in the vertical direction. The switching path 2 consists of a vertically movable switching pin 3 and a stationary switching piece 4. The switching pin 3 is guided in a stationary sliding contact 6. To drive it, with the interposition of a piece of insulating material 7, a switching rod 8 is provided which can be pulled upwards by a lever 9.

Das feststehende Schaltstück 4 ist als Lamellenkontakt mit Kontaktlamellen 10 ausgebildet. Die Kontaktlamellen sitzen in einem Gehäuse 11 aus abbrandfestem Material. Das Gehäuse 11 ist bei 12 in der Wand des Schaltergehäuses gelagert, die in diesem Bereich aus Isolierstoff besteht. Der außerhalb des Schaltergehäuses liegende Teil 13 des Gehäuses 11 dient als Anschlußstück. Das linke Ende des Gehäuses 11 ist kugelig abgerundet. Es bildet eine feststehende Elektrode 15, die mit einer weiteren feststehenden Elektrode 17 zusammenwirkt. Die Achse der beiden Elektroden 15 und 17 verläuft in horizontaler Richtung. Sie schließt daher mit der Schaltstrecke 2 einen Winkel von 90' ein.The fixed contact 4 is designed as a lamellar contact with contact lamellas 10 . The contact blades sit in a housing 11 made of erosion-resistant material. The housing 11 is mounted at 12 in the wall of the switch housing, which consists of insulating material in this area. The part 13 of the housing 11 located outside the switch housing serves as a connector. The left end of the housing 11 is rounded off spherically. It forms a stationary electrode 15 which interacts with a further stationary electrode 17 . The axis of the two electrodes 15 and 17 runs in the horizontal direction. It therefore forms an angle of 90 ' with the switching path 2.

An der feststehenden Elektrode 17 ist ein Absatz 20 angebracht, der in die Wand des Gehäuses 1 eingelassen ist. Der aus dem Gehäuse herausragende Teil 21 des Absatzes bildet das andere Anschlußstück des Schalters. Zwischen den beiden Elektroden 15 und 17 ist eine gewölbte Metallplatte 25 vorgesehen, die eine Öff- nung 26 aufweist. Die öffnung bildet eine Düse, durch die der zur Löschung des Ausschaltlichtbogens dienende Druck-asstrom auf den Lichtbogen gerichtet wird. Sie ist zur Verringerung des Abbrandes mit einer Auskleidung 27 aus lichtbogenfestern Material versehen. Ferner besitzt die Platte 25 eine der Elektrode 15 zugekehrte Rippe 28, die ebenfalls aus lichtbogenfestem Material bestehen kann. Wie die F i g. zeigt, ist das Gleitschaltstück 6 mit der Elektrode 17 durch die Platte 25 leitend verbunden.A shoulder 20, which is let into the wall of the housing 1 , is attached to the stationary electrode 17. The protruding from the housing part 21 of the paragraph forms the other connection piece of the switch. A curved metal plate 25 , which has an opening 26 , is provided between the two electrodes 15 and 17. The opening forms a nozzle through which the flow of pressure used to extinguish the switch-off arc is directed onto the arc. To reduce the burn-off, it is provided with a lining 27 made of arc-proof material. Furthermore, the plate 25 has a rib 28 facing the electrode 15 , which rib can also be made of arc-proof material. As the F i g. shows, the sliding contact piece 6 is conductively connected to the electrode 17 through the plate 25.

Mit 30 ist ein Ventilteller bezeichnet, der mit einem Ventilsitz 31 zusammenwirkt. In der dargestellten Schließstellung des Ventiltellers ist das Schalterinnere, das mit einem Hochdruckbehälter 33 in Verbindung steht, von dem Niederdruckbereich 34, im wesentlichen also dem Niederdruckbehälter 35, abgetrennt. Der Ventilteller 30 ist durch eine Stange 36 mit einem Kolben 37 verbunden, der in einem Zylinder 38 gleiten kann. Eine Feder 40 unterhalb des Kolbens 37 drückt den Kolben nach oben. Ein Bolzen 41 an der Stange 36 greift in den Schlitz 42 des gabelförinigen Hebels 43. Der Hebel 43 liegt, wie die Figur zeig in der Verlängerung des Hebels 9. Er kann mit diesem ein Stück bilden. Beide Hebel sind auf einer nicht näher dargestellten Welle 45 befestigt.A valve disk, which interacts with a valve seat 31 , is designated by 30. In the illustrated closed position of the valve disk, the inside of the switch, which is connected to a high-pressure container 33 , is separated from the low-pressure region 34, that is to say essentially from the low-pressure container 35 . The valve disk 30 is connected by a rod 36 to a piston 37 which can slide in a cylinder 38. A spring 40 below the piston 37 pushes the piston upwards. A bolt 41 on the rod 36 engages in the slot 42 of the fork-shaped lever 43. The lever 43 is, as the figure shows, in the extension of the lever 9. It can form a piece with this. Both levers are attached to a shaft 45 (not shown in detail).

Auf gleicher Höhe mit dem Kolben 37 liegt ein weiterer Kolben 47, an dem eine Stange 48 angebracht ist. Unterhalb des Kolbens 47 sitzt eine Feder 49, die den Kolben 47 nach oben drückt. Der Raum oberhalb des Kolbens 47 ist durch eine Leitung 50 mit einer Kammer 52 verbunden, an der zwei Ventilglieder 53 und 54 vorgesehen sind. Die Ventilglieder werden durch den Magneten 55 betätigt und sind durch eine Stange 56 derart miteinander verbunden, daß jeweils eines der beiden Ventilglieder eine öffnung der Kammer 52 freigibt.At the same height as the piston 37 is another piston 47 to which a rod 48 is attached. Below the piston 47 is a spring 49 which presses the piston 47 upwards. The space above the piston 47 is connected by a line 50 to a chamber 52 on which two valve members 53 and 54 are provided. The valve members are actuated by the magnet 55 and are connected to one another by a rod 56 in such a way that one of the two valve members opens an opening in the chamber 52 .

Unterhalb der Kammer 52 ist eine Kammer 60 vorgesehen, die mit dem oberhalb » des Kolbens 37 liegenden Teil des Zylinders 38 in Verbindung steht. Die Kammer 60 besitzt ebenso wie die Kammer 52 zwei öffnungen, von denen jeweils eine durch eines der Ventilglieder 61 bzw. 62 verschlossen ist, die durch eine Stange 63 miteinander verbunden sind. Die Ventilglieder 61 und 62 werden durch einen Magneten 65 betätigt.Below the chamber 52, a chamber 60 is provided, which lie with the above "of the piston 37 of the cylinder communicates 38th The chamber 60 , like the chamber 52, has two openings, one of which is closed by one of the valve members 61 or 62 , which are connected to one another by a rod 63. The valve members 61 and 62 are actuated by a magnet 65.

Der Schalter ist in der Einschaltstellung dargestellt. Der Strom fließt dabei von dem Anschlußstück 13 zu dem feststehenden Schaltstück 4, dem beweglichen Schaltstift 3, dem Gleitschaltstück 6 und von dort über die Platte 25 zum Anschlußstück 21.The switch is shown in the on position. The current flows from the connecting piece 13 to the stationary contact piece 4, the movable contact pin 3, the sliding contact piece 6 and from there via the plate 25 to the connecting piece 21.

Zum Ausschalten wird der Magnet 65 durch nichtdargestellte Steuermittel erregt. Der Magnet zieht die Ventilglieder 61 und 62 nach rechts, Dadurch wird die Verbindung der Kammer 60 mit dem Niederdruckraum 34 abgesperrt und die Verbindung zum Hochdruckraum freigegeben. Daher strömt unter hohem Druck stehendes SF8 in den Zylinder 38 oberhalb des Kolbens 37 und drückt den Kolben entgegen der Wirkung der Feder 40 nach unten. Hierdurch wird der Ventilteller 30 von seinem Ventilsitz 31 abgehoben, so daß eine Gasströmung aus dem Hochdruckbehälter 33 einsetzt, die vom Gleitschaltstück 6 zur feststehenden Elektrode 17 verläuft. Von dort führt die Gasströmung in den Niederdruckraum.To switch it off, the magnet 65 is excited by control means (not shown). The magnet pulls the valve members 61 and 62 to the right. This shuts off the connection between the chamber 60 and the low-pressure chamber 34 and opens the connection to the high-pressure chamber. Therefore, SF8 under high pressure flows into the cylinder 38 above the piston 37 and pushes the piston downward against the action of the spring 40. As a result, the valve disk 30 is lifted from its valve seat 31 , so that a gas flow from the high-pressure container 33 begins, which runs from the sliding switch element 6 to the stationary electrode 17 . From there the gas flow leads into the low-pressure chamber.

Bei der Abwärtsbewegung des Kolbens 37 wird zugleich der Hebel 43 entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt. Der Hebel 9 führt deshalb ebenfalls eine Schwenkung entgegen dem Uhrzeigersinn aus und be-weg gt dabei über die Schaltstange 8 den Schaltstift 3 nach oben in die Ausschaltstellung. Der beim Ausschalten entstehende Lichtbogen wird durch den Gasstrom von den Schaltstücken weggetrieben. Er gelangt mit dem einen Fußpunkt auf die Elektrode 15. Der andere Fußpunkt wandert auf der Rippe 28 in Richtung auf die Öffnung 26. Hat der Lichtbogen die öffnung erreicht, so wird er auf die feststehende Elektrode 17 kommutiert. Er ist dann einem konzentrierten Löschmittelstrom ausgesetzt und erlischt in kurzer Zeit.During the downward movement of the piston 37 , the lever 43 is pivoted counterclockwise at the same time. The lever 9 therefore also performs a pivoting in the counterclockwise direction and sawn off gt place via the switching rod 8 the contact pin 3 upward to the open position. The arc that occurs when switching off is driven away from the contact pieces by the gas flow. One foot point reaches the electrode 15. The other foot point moves on the rib 28 in the direction of the opening 26. When the arc has reached the opening, it is commutated to the stationary electrode 17. It is then exposed to a concentrated stream of extinguishing agent and extinguishes in a short time.

Nach der Lichtbogenlöschung wird der Magnet 65 entregt, so daß die Ventilglieder 61 und 62 wieder in die in der Figur dargestellte Stellung zurückkehren. Dadurch wird die Kammer 60 mit dem Niederdrucke behälter in Verbindung gebracht und entlüftet. Der Kolben 37 bewegt sich deshalb unter der Wirkung der Feder 40 nach oben und schließt mit dem Ventilteller 30 den Hochdruckbehälter. Der Schaltstift 3 wird dabei nicht betätigt, da zwischen dem Hebel 43 und dem Hebel 9 eine Totgangverbindung vorgesehen ist.After the arc has been extinguished, the magnet 65 is de-energized so that the valve members 61 and 62 return to the position shown in the figure. As a result, the chamber 60 is brought into communication with the low-pressure container and vented. The piston 37 therefore moves upwards under the action of the spring 40 and closes the high-pressure container with the valve disk 30. The switching pin 3 is not actuated, since a lost motion connection is provided between the lever 43 and the lever 9.

Zum Einschalten wird der Magnet 55 erregt, der die Ventilglieder 53 und 54 nach rechts zieht. Die Kammer 52 wird deshalb vom Niederdruckteil des Schalters abgesperrt und mit Gas aus dem Hochdruckteil aufgefüllt. Das Gas gelangt durch die Leitung 50 in den Zylinder 46 oberhalb des Kolbens 47. Der Kolben wird entgegen der Wirkung der Feder 49 nach unten gedrückt. Er schiebt die Schaltstangen 8 mit dem Schaltstift 3 in die Einschaltstellung und schließt die Schaltstrecke zwischen dem Gleitschaltstück 6 und dem feststehenden Schaltstück 4. Nach dem Schließen der Schaltstrecke wird der Magnet 55 wieder entregt, Die Kammer 62 wird mit dem Niederdruckteil des Schalters in Verbindung gebracht. Dadurch wird auch die Leitung 50 entlüftet und der Kolben 47 durch die Feder 49 in die dargestellte Lage zurückbewegt.To switch on the magnet 55 is energized, which pulls the valve members 53 and 54 to the right. The chamber 52 is therefore shut off from the low-pressure part of the switch and filled with gas from the high-pressure part. The gas passes through the line 50 into the cylinder 46 above the piston 47. The piston is pressed downward against the action of the spring 49. He pushes the switching rods 8 with the switching pin 3 into the on position and closes the switching path between the sliding contact piece 6 and the fixed contact piece 4. After closing the switching path, the magnet 55 is de-energized again, the chamber 62 is brought into connection with the low-pressure part of the switch . As a result, the line 50 is also vented and the piston 47 is moved back into the position shown by the spring 49.

Claims

Claims: 1. Compressed gas switch with a fixed and a movable contact piece and with two fixed electrodes, the axis of which is perpendicular to the axis of the contact pieces, wherein the breaking arc drawn between the contact pieces is transferred to the electrodes by the compressed gas, thereby marked eichn c t that one contact piece (6) is connected to one electrode (17) via a metal part (25) which runs approximately perpendicular to the axis of the electrodes through the space between the electrodes and has an opening in the area of the axis of the electrodes.

2. Compressed gas switch according to spoke 1, characterized in that the other contact piece is structurally combined with the other electrode. 3. Compressed gas switch according to claim 1, characterized in that the connecting terminals lie in the axis of the electrodes. 4. Compressed gas switch according to claim 3, characterized in that the supply and discharge of the compressed gas takes place in two parallel channels perpendicular to the axis of the electrodes. 5. Compressed gas switch according to claim 1, wherein the movable contact is actuated with the aid of drive pistons by the compressed gas, characterized in that two independent drive pistons are present which are movable perpendicular to the axis of the electrodes and one of which the switching off, the others turn it on. 6. Pressurized gas holder according to claim 5, characterized in that the movable member of a valve which controls the pressurized gas flow is connected to the drive piston provided for the switch-off movement. Contemplated publications: USA. Patent Nos 2,810,046, 2,829,221, 2980781st.