DE1227971B

DE1227971B - Silencer for pressure gas circuit breaker

Info

Publication number: DE1227971B
Application number: DEC32552A
Authority: DE
Inventors: Hans Kulms; Richard Schulz
Original assignee: Continental Elektronidustrie AG; Voigt and Haeffner AG
Current assignee: Continental Elektronidustrie AG; Voigt and Haeffner AG
Priority date: 1964-04-03
Filing date: 1964-04-03
Publication date: 1966-11-03
Also published as: CH429878A

Description

Schalldämpfer für Druckgasleistungsschalter Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer für Druckgasleistungsschalter, bestehend aus einem Hohlkörper mit gasdurchlässigen, schallschluckenden Wänden aus einem feinfädigen Werkstoff hohen spezifischen Gewichts, dessen Innenraum dauernd mit der freien Atmosphäre in Verbindung steht.Silencer for compressed gas circuit breaker The invention relates to a silencer for compressed gas circuit breakers, consisting of a hollow body with gas-permeable, sound-absorbing walls made of a fine-thread material high specific gravity, the interior space continuously with the free atmosphere communicates.

Es ist bekannt, die Lärmbelästigungen, die durch Kurzzeitgeräusche von Druckgasschaltern entstehen, durch verschiedene Ausführungsformen von Schalldämpfern auf ein erträgliches Maß herabzusetzen. So ist z. B. ein Schalter bekannt, bei dem das hochgespannte Löschmittel nach seiner Löscharbeit in einen großvolumigen Behälter mit gasdichten Wänden und einem Sicherheitsventil abströmt. Der Behälter ist nicht mit schallschluckendem Material gefüllt oder ausgekleidet und muß daher, um überhaupt eine schalldämpfende Wirkung zu haben, während der Schaltung, d. h. während des Austritts der Schaltgase oder -dämpfe aus dem Schalter in den Behälter gegen die Atmosphäre abgeschlossen sein. Dies geschieht durch ein weiteres Ventil, das die aufgestauten Schaltgase später allmählich ins Freie entweichen läßt. Ein solcher Schalldämpfer steht somit in Aufbau und Wirkungsweise geradezu im Gegensatz zu den die Erfindung betreffenden Schalldämpfern, deren Innenraum dauernd mit der Außenluft verbunden ist.It is known to reduce the noise nuisance caused by brief noises from gas pressure switches by means of various embodiments of silencers to a tolerable level. So is z. B. a switch is known in which the high-tension extinguishing agent flows off after its extinguishing work in a large-volume container with gas-tight walls and a safety valve. The container is not filled or lined with sound-absorbing material and must therefore, in order to have a sound-absorbing effect at all, during the switching, i. E. H. must be sealed off from the atmosphere during the escape of the switching gases or vapors from the switch into the container. This is done by another valve, which later gradually lets the accumulated switching gases escape into the open. Such a muffler is thus in construction and mode of operation in contrast to the mufflers relating to the invention, the interior of which is permanently connected to the outside air.

Aus der Abgeschlossenheit des Dämpfungsbehälters während der Schaltung ergibt sich nämlich eine Gasstauung, die bis in die Schaltstrecke zurückwirkt. Es ist aber eine bekannte Tatsache, daß die Leistungsfähigkeit eines Schalters mit behinderter Gasabströmun,g hinter der eines Schalters mit freiem Gasaustritt zurückbleibt. Der Verlust an Schaltleistung steigt mit zunehmendem Rückstau der Schaltgase. Obwohl er sich durch entsprechende Dimensionierung des Behälters niedrighalten läßt, sind Leistungseinbußen nicht zu vermeiden. Gleichzeitig kommt man aber zu äußerst hinderlichen Abmessungen des Schalldämpfers und damit des Schalters, insbesondere bei mehrpoligen Schaltern und bei Mehrfachunterbrechung pro Pol.From the isolation of the damping container during the shift This is because there is a gas congestion which acts back into the switching path. It but is a known fact that the performance of a switch with obstructed gas outflow, g remains behind that of a switch with free gas outlet. The loss of switching power increases as the back pressure of the switching gases increases. Even though it can be kept low by appropriately dimensioning the container Performance degradation cannot be avoided. At the same time, however, there are extremely obstructive factors Dimensions of the muffler and thus of the switch, especially in the case of multi-pole Switches and in the case of multiple interruptions per pole.

Das bei diesem bekannten Schalter vorhandene Sicherheitsventil dient nicht der Erhaltung derjenigen Schaltleistung, die ein Schalter ohne Schalldämpfung hätte, denn es soll den sich bei jeder Schalthandlung aufbauenden Druckstau nicht verhindern. Es hat vielmehr die Aufgabe, den Kessel nach den Bestimmungen technischer Sicherheitsorgane gegen Platzen zu sichern.The safety valve present in this known switch does not serve to maintain the switching capacity that a switch without soundproofing would have, because it should not prevent the pressure build-up that builds up with every switching action. Rather, it has the task of protecting the boiler against bursting in accordance with the provisions of technical safety organs.

In Erkenntnis der Nachteile eines Druckstaus in einem kesselförinigen Schalldämpfer sind die eingangs genannten Schalldämpfer mit gasdurchlässigen Wänden vorgeschlagen worden, bei denen die Schaltgase oder sonstige abströmende Druck-gase durch schalldämniende oder schallabsorbierende Medien hindurchgeleitet werden. Aber auch bei dieser Ausführung besteht noch eine Gefahr. Und zwar kann sich bei ungünstigen Witterungsverhältnissen und Temperaturen unter dem Gefrierpunkt Rauhreif und unter Umständen eine geschlossene und dichte Eisschicht an den Gasaustrittsflächen ansetzen. Unter diesen ungünstigen Verhältnissen steigt der Strömungswiderstand am Schalldämpfer beträchtlich an, und der Druckstau überschreitet bei weitem die zulässigen Werte. Dies hat zur Folge, daß einerseits das Schaltvermögen des schallgedämpften Schalters stark zurückgeht und andererseits der Schalldämpfer selbst durch den unzulässig hohen Druckanstieg gefährdet und unter Umständen sogar zerstört wird. Die Verwendung der obenerwähnten Schalldämpfer ist somit für Gebiete mit starken Temperaturstürzen und häufigem und starkem Rauhreifbefall nicht immer möglich. Um diese Gefahr zu beseitigen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Schalldämpfer eine zusätzliche Gasauslaßöffnung aufweist, die in an sich bekannter Weise mit einem überdruckventil versehen ist. Eine besonders vorteilhafte und einfache Ausbildung des Schalldämpfers ergibt sich, wenn die zusätzliche Gasauslaßöffnung durch eine feder- oder eine gewichtsbelastete Scheibe verschließbar ist. Die Schließkräfte der Scheibe sind ferner so bemessen, daß die bewegliche Scheibe beim überschreiten des zulässigen Staudruckes den Schalldämpfer öffnet und dadurch eine Gasabströmung in die freie Atmosphäre ermöglicht. Der Schalldämpfer nach der Erfindung weist den besonderen Vorteil auf, daß er auch bei starkem Rauhreifbefall oder Eisansatz Schalthandlungen durch einen direkten Gasaustritt in die freie Atmosphäre gestattet, somit kann eine Lichtbogenlöschung an den Schaltstellen erfolgen und eine Beschädigung des Schalldämpfers infolge eines un ulässig hohen inneren Druckes mit Sicherheit ausgeschaltet werden.Recognizing the disadvantages of a pressure build-up in a boiler room Silencers are the silencers mentioned at the beginning with gas-permeable walls been proposed in which the switching gases or other outflowing compressed gases be passed through sound-absorbing or sound-absorbing media. but there is still a risk with this design. And that can turn out to be unfavorable Weather conditions and temperatures below freezing hoarfrost and below Under certain circumstances, a closed and dense layer of ice can be applied to the gas outlet surfaces. Under these unfavorable conditions, the flow resistance at the silencer increases considerably, and the pressure build-up far exceeds the permissible values. As a result, on the one hand, the switching capacity of the soundproof switch and on the other hand the silencer itself is not allowed by the high pressure increase endangered and may even be destroyed. The usage the above-mentioned silencer is therefore for areas with severe temperature drops and frequent and severe hoarfrost infestation is not always possible. To this danger too eliminate, it is proposed according to the invention that the muffler has an additional Has gas outlet opening in a manner known per se with a pressure relief valve is provided. A particularly advantageous and simple design of the silencer arises when the additional gas outlet opening is loaded by a spring or a weight Disc is lockable. The closing forces of the disc are also dimensioned in such a way that that the moveable disc shuts down the silencer when the permissible dynamic pressure is exceeded opens and thereby enables gas to flow out into the open atmosphere. The silencer according to the invention has the particular advantage that it can also be used with heavy hoarfrost infestation or ice build-up Switching operations through a direct gas escape into the open air the atmosphere allowed, thus an arc quenching can take place at the switching points and Damage to the silencer as a result of excessively high internal pressure be switched off with certainty.

Druckmessungen im. Inneren des Schalldämpfers haben gezeigt, daß sich ein stationärer Druckzustand einstellt, bevor 'die Leistungssehaltstellen eine Mög- lichkeit zur Lichtbogenlöschung haben. Diese zeitliche Staffelung von stationärem Druckzustand.und möglichem Löschaug#'nblick muß auch bei verdämmtern Schalldämpfer sichergestellt sein, wenn Fehlschaltungen vermieden werden sollen. Es ist mithin erforderlich, die Masse der beweglichen Scheibe nach der weiteren Erfindung so zu wählen, daß der volle Öffnungshub spätestens in 8 ms erreicht ist. Auf diese Weise wird der #überdruck im Schalldämpfer so frühzeitig und so weit abgebaut, daß der Schalter zum frühest möglichen Zeitpunkt den Lichtbogen löschen und damit den Stromkreis unterbrechen kann. Es ist somit: vermieden,. daß - eine zweite Halbwelle zur Lichtbogenlöschung angehängt werden muß, was bekanntlich zu erheblichen thermischen Beanspruchungen führt.Pressure measurements in. Inside the silencer have shown that a steady state of pressure is established before the power switch- off points have an opportunity to extinguish the arc. This temporal graduation of the steady state of pressure and possible extinguishing sight must be ensured even with dimmed silencers, if incorrect switching is to be avoided. It is therefore necessary to choose the mass of the movable disk according to the further invention so that the full opening stroke is reached in 8 ms at the latest. In this way, the excess pressure in the silencer is reduced so early and so far that the switch can extinguish the arc at the earliest possible point in time and thus interrupt the circuit. It is thus: avoided. that - a second half-wave must be added to extinguish the arc, which is known to lead to considerable thermal stresses.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 ein Schaubild über Druck- und Bewegungsabläufe während eines.Abschaltvorganges, F i g. 2 eine Leistungsschaltstelle mit aufgesetztem Schalldämpfer und F i g. 3 eine vergrößerte Darstellung der wesentlichen Elemente des Schalldämpfers.In the drawing, an embodiment according to the invention is shown, namely FIG. 1 shows a diagram of pressure and movement sequences during a shutdown process, FIG . 2 a power switching point with an attached silencer and FIG. 3 shows an enlarged illustration of the essential elements of the muffler.

In F i g.'1- ist die Abszisse des Schaubildes der Zeit und die Ordinate dem Druck im Schalldämpfer und dem Weg des Blasventils während des Abschaltvorganges zugeordnet. Aus Teilbild a kann dem Kurvenzug 1 entnommen werden, daß sich das Blasventil im Ausführungsbeispiel bei Beginn des Ausschaltvorganges schnell auf seinen größten Wert öffnet und in dieser Lage zunächst stehenbleibt; während dieser Ruhe--lage wird an der Schaltstelle der Lichtbogen gelöscht, wobei die früheste Lösehmöglichkeit zum Zeitpunkt t. durch die gestrichelte Linie II angedeutet ist. Nach einer vorgegebenen Verzögerungszeit schließt das Blasventil wieder. Das Teilbild b gibt mit dem Kurvenzug IH die Druckverhältnisse im Schalldämpfer an. Aus dieser Kurve geht hervor, daß bereits vor der Möglichkeit einer Lichtbogenlöschung ein stationärer Druckzustand im Schalldämpfer vorhanden ist. Dieser Kurvenzug III ist für den ungestörten Schalldämpfer gültig.In Fig. 1-, the abscissa of the graph is assigned to the time and the ordinate to the pressure in the muffler and the path of the blower valve during the shutdown process. From a partial image to the curve 1 it can be seen that the blow valve in the exemplary embodiment at the start of the opening operation to open quickly to its maximum value and remains stationary in this position, first; During this rest position, the arc is extinguished at the switching point, the earliest possibility of release at time t. is indicated by the dashed line II. The blow valve closes again after a specified delay time. Part b shows the pressure conditions in the silencer with the curve IH. This curve shows that there is a steady state of pressure in the silencer even before the possibility of an arc extinguishing. This curve III is valid for the undisturbed silencer.

Im Teilbild c ist wieder mit der Kurve HI der Staudruck im ungestörten Schalldämpfer bezeichnet. Wenn durch Eisansatz am Schalldämpfer die Gasaustrittsflächen verdämmt sind, verläuft der Druckanstieg im Innern nach der Kurve IV. Der Druck steigt danach rasch auf sehr große Werte an und würde, falls keine besonderen Maßnahmen vorgesehen sind, zur Verhinderung des Löschvorganges an der Schaltstelle und zur Zerstörung des Schalldämpfers führen. Gemäß der Erfindung ist jedoch die eine Öffnung des Schalldämpfers durch eine federbelastete Scheibe abgeschlossen, deren Arbeitspunkt mit A bezeichnet ist. Zum ZeitpunktA überwindet der Innendruck im Schalldämpfer den Schließdruck der Scheibe und gibt somit den Schaltgasen den Weg in die Atmosphäre frei. Durch das Ansprechen der Scheibe wird ein weiteres Ansteigen des Staudruckes verhindert. Er wird vielmehr gemäß der Kurve V schnell auf Werte unterhalb des Staudruckes nach Kurve III so abgebaut, daß zum Zeitpunkt to die Druckverhältnisse mindestens dem ungestörten Schalldämpfer entsprechen. Der Löschvorgang an der Leistungsschaltstelle wird somit nicht beeinträchtigt.In partial image c, the dynamic pressure in the undisturbed silencer is again denoted by curve HI. If the gas outlet surfaces are blocked by ice accumulation on the silencer, the pressure rise inside follows curve IV. The pressure then rises rapidly to very high values and, if no special measures are provided, would prevent the extinguishing process at the switching point and cause destruction of the silencer. According to the invention, however, one opening of the muffler is closed by a spring-loaded disk, the working point of which is denoted by A. At time A, the internal pressure in the muffler overcomes the closing pressure of the disc and thus releases the switching gases into the atmosphere. A further increase in the dynamic pressure is prevented by the response of the disc. Rather, it is rapidly reduced according to curve V to values below the dynamic pressure according to curve III so that at time to the pressure conditions at least correspond to the undisturbed silencer. The quenching process at the power switching point is therefore not impaired.

Eine Ausführungsform des Schalldämpfers nach der Erfindung zeigen die F i g. 2 und 3. Mit 1 ist das Blasventil einer Leistungsschaltstelle bezeichnet, die im Innern einer nur teilweise dargestellten Schalt-kammer angeordnet ist. An das Blasventil ist ein Gasführungsgehäuse 2 angeschlossen, auf das ein Schalldämpfer 3 aufgesetzt ist. Der Schalldämpfer besteht im wesentlichen aus einem Tragkörper 4 mit den angeflanschten Seitenteilen 5 und 6, in denen großflächige Öffnungen vorgesehen sind. Die Zwischenschicht 7 aus schallschluckendem Material ist auf den, Körper 4 aufgebracht und durch einen weiteren überwurf 8 nach außen abgedeckt.An embodiment of the silencer according to the invention is shown in FIGS. 2 and 3. 1 denotes the blow valve of a power switching point, which is arranged in the interior of a switching chamber, which is only partially shown. A gas guide housing 2, onto which a silencer 3 is placed, is connected to the blow valve. The muffler consists essentially of a support body 4 with the flanged side parts 5 and 6, in which large openings are provided. The intermediate layer 7 made of sound-absorbing material is applied to the body 4 and covered to the outside by a further cover 8.

Wenn während eines Abschaltvorganges das Blasventil 1 geöffnet ist, strömt durch die Öffnung 9 im Schalldämpfer 3 Druckgas in diesen hinein. Noir malerweise gelangt das Druckgas durch die Perforation in dem Körper 4 durch das schaUschluckende Material 7 und durch die Perforation des überwurfes 8 hindurch ins Freie. Die eingezeichneten Pfeile geben in etwa die Richtung der Druckgasströmung an. Dabei.stefft sich ein stationärer Druckzustand ein, wie er in der Kurve III des Teilbildes b in F i g. 1 angegeben worden ist.If the blow valve 1 is open during a shutdown process, compressed gas flows into the silencer 3 through the opening 9. Sometimes the pressurized gas passes through the perforation in the body 4, through the absorbent material 7 and through the perforation in the cover 8 into the open. The arrows indicated roughly indicate the direction of the compressed gas flow. A steady pressure state sets in, as shown in curve III of partial image b in FIG. 1 has been specified.

Bei einem verdämmten Schalldämpfer steigt der Druck je nach dem Verdämmungsgrad nach der Kurve IV des Teilbildes c (F i g. 1) auf einen Druckwert an ' der von der Höhe des Schalterbetriebsdruckes und der Trägheit der beweglichen Scheibe 10 bestimmt ist. Mit dem Seitenteil 6 kann ein Tragkörper12 verbunden sein, durch dessen Mittelöffnung ein an der Scheibe 10 befestigter Bolzen 13 hindurchgeführt ist. Zwischen dem Körper12 und einem Widerlager14 am Bolzen13 ist eine Feder 15 angeordnet, die so bemessen ist, daß die Scheibe 10 bei überschreiten eines bestimmten Staudruckes im Schalldämpfer 3 von dem Seitenflansch 6 abgehoben wird. Dadurch wird die volle Öffnung 11 freigegeben. An Stelle der Feder 15 kann der Bolzen 13 mit einem Gewicht versehen sein, das die Scheibe 10 nach dem Abbau des überdruckes wieder auf das Seitenteil 6 zieht. Schließlich ist es auch denkbar, auf Federn, Gewichte od. ä. zur Lieferung der Schließkraft für die Scheibe zu verzichten und allein das Gewicht der Scheibe dem gewünschten Öffnungsdruck anzupassen. Die Scheibe 10 verschließt im Seitenteil 6 eine Öffnung 11, die etwa den gleichen Querschnitt hat wie die Öffnung 9. Bei entstehendem überdruck wird die Scheibe 10 angehoben und der volle öffnungshub bereits nach 8 ms erreicht. über die nunmehr freigegebene Öffnung 11 kann das Druckgas ins Freie entweichen, wodurch sich der gefährliche überdruck im Innern des Schalldämpfers entsprechend dem Kurvenzug V rasch auf unbedenkliche bzw. zulässige Werte abbauen kann.In a tamped silencer, the pressure rises according to the Verdämmungsgrad by the curve IV of the partial image c (F i g. 1) is determined to a pressure value at 'of the of the height of the switch operating pressure and the inertia of the movable plate 10. A support body 12 can be connected to the side part 6 , through the central opening of which a bolt 13 fastened to the disk 10 is passed. Between the body 12 and an abutment 14 on the bolt 13 there is a spring 15 which is dimensioned such that the disk 10 is lifted off the side flange 6 when a certain dynamic pressure in the silencer 3 is exceeded. This releases the full opening 11 . Instead of the spring 15 , the bolt 13 can be provided with a weight which pulls the disk 10 back onto the side part 6 after the excess pressure has been reduced. Finally, it is also conceivable to dispense with springs, weights or the like for supplying the closing force for the disk and only to adapt the weight of the disk to the desired opening pressure. The disk 10 closes an opening 11 in the side part 6 , which has approximately the same cross-section as the opening 9. When the overpressure occurs, the disk 10 is raised and the full opening stroke is reached after just 8 ms. The pressurized gas can escape into the open via the opening 11 , which has now been released, whereby the dangerous overpressure inside the silencer can quickly be reduced to harmless or permissible values in accordance with the curve V.

In F i g. 3 ist noch einmal der obere Teil des Schalldämpfers vergrößert dargestellt. Die Scheibe 11 ist durch den im Innern des Schalldämpfers herrschenden überdruck von ihrem Sitz abgehoben worden und gewährleistet durch die Freigabe der öffnung 11 einen raschen Abbau des Druckes im Schalldämpfer 3. In Fig. 3 the upper part of the muffler is shown enlarged again. The disk 11 has been lifted from its seat by the overpressure prevailing inside the muffler and, by releasing the opening 11, ensures a rapid reduction in pressure in the muffler 3.

Claims

Claims: 1. Silencer for compressed gas circuit breaker, consisting of a hollow body with gas-permeable, sound-absorbing walls made of a fine-thread material of high specific weight, the interior of which is permanently in contact with the free atmosphere, characterized in that the silencer (3) has an additional gas outlet opening, which is provided in a known manner with a pressure relief valve (10).

2. Silencer according to claim 1, characterized by such a choice of the mass of the movable disc that the opening stroke is reached in 8 ms at the latest. 3. Silencer according to claim 1 and 2, characterized in that the movable disc consists of sound-absorbing material or is covered with such material.

Considered publications: German Patent Specifications No. 347 100, 601 144, 664371.