DE1243761B

DE1243761B - Electric switch

Info

Publication number: DE1243761B
Application number: DES102616A
Authority: DE
Inventors: Helmut Lindner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1966-03-18
Filing date: 1966-03-18
Publication date: 1967-07-06
Also published as: CH448217A; FR1514603A; GB1129486A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

HOIhHOIh

Deutsche Kl.: 21 c - 35/10German class: 21 c - 35/10

Nummer: 1243 761Number: 1243 761

Aktenzeichen: S 102616 VIII d/21 cFile number: S 102616 VIII d / 21 c

Anmeldetag: 18. März 1966 Filing date: March 18, 1966

Auslegetag: 6. Juli 1967Opened on: July 6, 1967

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schalter, bei dem als Löschmittel für den Unterbrechungslichtbogen ein halogenhaltiges, elektronegatives Gas verwendet wird. Solche Gase, insbesondere Schwefelhexafluorid (SF₆), ermöglichen bekanntlich nicht nur hohe Schaltleistungen, sondern auch kleine Abmessungen des Schalters, da sie zugleich hochwertige Isoliermittel sind. Die dielektrische Festigkeit des erwähnten SF₆ ist z. B. wesentlich höher als die von Luft bei gleichem Druck.The invention relates to an electrical switch in which a halogen-containing, electronegative gas is used as the extinguishing agent for the interruption arc. Such gases, in particular sulfur hexafluoride (SF ₆ ), are known to enable not only high switching capacities but also small dimensions of the switch, since they are also high-quality insulating means. The dielectric strength of the mentioned SF ₆ is e.g. B. much higher than that of air at the same pressure.

Das Gehäuse eines solchen Schalters weist fast immer keramische Isolierstoffteile, insbesondere Porzellanteile auf, die spannungsführende Teile gegeneinander oder gegenüber Erde abstützen und daher durch die Spannung zwischen diesen Teilen und gegebenenfalls Erde beansprucht sind. Diese Isolierstoffteile werden erfindungsgemäß an den mit dem Gas in Berührung kommenden Flächen mit einem thermoplastischen Überzug versehen. Man erhält dadurch eine Verbesserung der dielektrischen Festigkeit. Dies ist deshalb erstaunlich, weil keramische Isolierstoffe bekanntlich zu den bewährtesten und auch hochwertigsten Isolierstoffen zählen.The housing of such a switch almost always has ceramic insulating material parts, in particular Porcelain parts that support live parts against each other or against earth and are therefore stressed by the tension between these parts and possibly earth. These According to the invention, insulating material parts are attached to the surfaces that come into contact with the gas provided with a thermoplastic coating. This gives an improvement in the dielectric Strength. This is astonishing because ceramic insulating materials are known to be the most tried and tested and also the highest quality insulation materials count.

Der Überzug sorgt dafür, daß die beim Ausschalten im Lichtbogen entstehenden Zersetzungsprodukte des Löschmittels, soweit sie nicht ohnehin sofort rekombinieren, auch unter ungünstigen Umständen nicht zu einer Beeinträchtigung der Oberflächenfestigkeit der Isolierstoffteile führen können, weil der thermoplastische Überzug gegen solche Zersetzungsprodukte noch widerstandsfähiger ist als keramische Isolatoren. Die Erfindung ermöglicht dadurch die volle Ausnützung der elektronegativen Gasen eigentümlichen hohen dielektrischen Festigkeit auch an Stellen, an denen Isolierstoffteile mit spannungsbeanspruchten Oberflächen benötigt werden. The coating ensures that the decomposition products of the extinguishing agent that arise when the arc is switched off, if they are not anyway recombine immediately, even under unfavorable circumstances, this does not impair the surface strength of the insulating material parts can lead, because the thermoplastic coating against such Decomposition products is even more resistant than ceramic insulators. The invention thereby enables the full use of the electronegative gases peculiar high dielectric strength even in places where insulating material parts with surfaces subject to stress are required.

Die Verwendung thermoplastischer Überzüge ist zwar auf anderen Gebieten der Technik an sich bekannt. Solche Überzüge werden z. B. als Korrosionsschutz oxydationsgefährdeter Metalle eingesetzt. Dies hat jedoch nichts mit der erfindungsgemäßen Verwendung zu tun, weil die nach der Erfindung mit einem Überzug versehenen keramischen Isolierstoffteile bekanntlich zu den witterungsunempfindlichsten Stoffen gehören, die überhaupt vorhanden sind.The use of thermoplastic coatings is per se in other areas of technology known. Such coatings are z. B. used as corrosion protection for metals at risk of oxidation. However, this has nothing to do with the use according to the invention, because the use according to the invention with Ceramic insulating parts provided with a coating are known to be among the most insensitive to weathering Belong to substances that exist at all.

Der Überzug besteht vorzugsweise aus Polyäthylen. Zweckmäßig ist ein Anteil Polyisobutylen zwischen 5 und 20%, der die Verarbeitbarkeit verbessert. The cover is preferably made of polyethylene. A proportion of polyisobutylene is expedient between 5 and 20%, which improves the workability.

Der Überzug kann in an sich bekannter Weise durch Verarbeiten von Granulat des Thermoplasten Elektrischer SchalterThe coating can be made in a manner known per se by processing granules of the thermoplastic Electric switch

Anmelder:Applicant:

Siemens Aktiengesellschaft,Siemens Aktiengesellschaft,

Berlin und München,Berlin and Munich,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:
Helmut Lindner, BerlinNamed as inventor:
Helmut Lindner, Berlin

hergestellt werden. Hierzu ist das sogenannte Flamm-Spritz- Verfahren bekannt, bei dem das Pulver mit einer Flamme, die zugleich die für das Schmelzen des Granulats notwendige Temperatur liefert, gegen das zu überziehende Werkstück gespritzt wird. Eine andere Möglichkeit besteht in dem ebenfalls bekannten Wirbel-Sinter-Verfahren, bei dem der zu überziehende Teil über die Schmelztemperatur des Granulats erhitzt und dann in eine mit Hilfe von Preßluft aufgewirbelte Granulatwolke getaucht wird. Das mit dem erhitzten Teil in Berührung kommende Granulat wird flüssig und schlägt sich an der Oberfläche des Teils nieder.getting produced. For this purpose, the so-called flame spray process is known, in which the Powder with a flame, which is also the temperature necessary for melting the granulate supplies, is sprayed against the workpiece to be coated. Another possibility is that also known vortex sintering process, in which the part to be coated is above the melting temperature of the granulate is heated and then swirled into a cloud of granulate with the aid of compressed air is dived. The granulate that comes into contact with the heated part becomes liquid and beats settles on the surface of the part.

Zur näheren Erläuterung ist die Erfindung im folgenden an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel beschrieben.For a more detailed explanation, the invention is illustrated below with reference to the drawing of an exemplary embodiment described.

Der dargestellte Hochspannungsleistungsschalter besitzt einen geerdeten Metallkessel 1, auf dem der Stützisolator 3 befestigt ist. Der Stützisolator trägt das als Ganzes mit 7 bezeichnete Schalteroberteil. Das Schalteroberteil besteht aus einem geschlossenen Metallgehäuse 8 mit dem einen Leitungsanschluß 9 und der Schaltkammer 10. Die Schalt- kammer 10 ist in einem Porzellanrohr 11 angeordnet. Das dem Gehäuse 8 abgekehrte Ende des Rohres 11 trägt eine Metallkappe 14 mit dem anderen Leitungsanschluß 15.The high-voltage circuit breaker shown has a grounded metal boiler 1 on which the Post insulator 3 is attached. The post insulator carries the upper part of the switch designated as a whole as 7. The upper part of the switch consists of a closed metal housing 8 with one line connection 9 and the switching chamber 10. The switching chamber 10 is arranged in a porcelain tube 11. The end facing away from the housing 8 Tube 11 carries a metal cap 14 with the other line connection 15.

Im Inneren des Porzellanrohres 11 ist ein Isolierstoffrohr 16 angeordnet, in dem ein Kolben 17 entgegen der Wirkung einer Feder 18 gleiten kann. Der Kolben trägt ein am Ende düsenförmig ausgebildetes hohles Schaltstück 20, das mit einem feststehenden Schaltstück 21 zusammenwirkt.Inside the porcelain tube 11 is an insulating tube 16 arranged, in which a piston 17 can slide against the action of a spring 18. Of the Piston carries a nozzle-shaped hollow contact piece 20 at the end, which is connected to a stationary Switching piece 21 cooperates.

Auf der dem Gehäuse 8 abgekehrten Seite ist das Isolierstoffrohr 16 über ein Filter 19 aus aktiviertem Aluminium mit dem Inneren der Kappe 14 ver-On the side facing away from the housing 8, the insulating tube 16 is activated via a filter 19 Aluminum with the inside of the cap 14

709 609/330709 609/330

bunden, das über den Ringraum 24 zwischen dem Rohr 16 und dem Porzellanrohr 11 mit dem Niederdruckraum 25 im Inneren des Gehäuses 8 in Verbindung steht.bound, which is via the annular space 24 between the tube 16 and the porcelain tube 11 with the low-pressure chamber 25 inside the housing 8 is in communication.

Das untere Ende des Isolierstoffrohres 16 grenzt an eine Wand 28, die den bereits erwähnten Niederdruckraum 25 des Gehäuses 8 von einem Hochdruckspeicher 29 trennt. In die Wand 28 ist ein Ventil 30 eingesetzt, das normalerweise durch die Wirkung der Zugfeder 31 geschlossen ist. Das Ventil 30 kann durch den doppelarmigen Hebel 32 geöffnet werden, der mit einer Isolierstoffstange 33 gekoppelt ist. Die Stange 33 führt zu einem Magneten 35 am Kessel 1.The lower end of the insulating tube 16 is adjacent to a wall 28 which forms the already mentioned low-pressure space 25 separates the housing 8 from a high-pressure accumulator 29. In the wall 28 is a Valve 30 is used, which is normally closed by the action of the tension spring 31. The valve 30 can be opened by the double-armed lever 32, which is coupled to an insulating rod 33 is. The rod 33 leads to a magnet 35 on the boiler 1.

Neben dem Stützisolator 3 ist an der Unterseite des Gehäuses 8 ein Porzellanrohr 40 gasdicht angebracht. Das untere Ende des Rohres ist mit einem Wellrohr 43 verlötet, das gasdicht am Kessel 1 angeschraubt ist. Im Inneren 50 des Rohres 40 führt eine Kunststoffleitung 46 in den Hochdruckspeicher 29. Der Metallbalg 45 am unteren Ende der Leitung 46 ist an einem Kompressor 47 befestigt, der von einem Motor 48 angetrieben wird. Der Ringraum 50 zwischen dem Keramikrohr 40 und der Kunststoffleitung 46 steht mit dem Niederdruckraum 25 in Verbindung.In addition to the post insulator 3, a porcelain tube 40 is attached to the underside of the housing 8 in a gas-tight manner. The lower end of the tube is soldered to a corrugated tube 43 which is screwed onto the boiler 1 in a gas-tight manner is. In the interior 50 of the pipe 40, a plastic line 46 leads into the high-pressure accumulator 29. The metal bellows 45 at the lower end of the line 46 is attached to a compressor 47, which is of a Motor 48 is driven. The annular space 50 between the ceramic tube 40 and the plastic line 46 is in communication with the low-pressure space 25.

Der Schalter ist in der Einschaltstellung gezeichnet. Zum Ausschalten wird der Magnet 35 erregt und damit das Ventil 30 geöffnet. Das in dem Hochdruckspeicher enthaltene Schwefelhexafluorid mit einem Druck von beispielsweise 25 at strömt in das Innere des Rohres 16 und drückt das bewegliche Schaltstück 20 mit dem Kolben 17 entgegen der Wirkung einer Feder 18 nach oben. Es entsteht ein Ausschaltlichtbogen zwischen den Schaltstücken 20 und 21. Dieser wird durch das Gas gelöscht, das durch das hohle Schaltstück 20 abströmt. Das Gas passiert das Filter 19 und gelangt in das Innere der Kappe 14. Von dort strömt das Gas durch den Ringraum 24, den Raum 25 und den Ringraum 50 in den als Niederdruckbehälter dienenden Kessel 1. Aus diesem wird es durch den Kompressor 47 angesaugt und durch die Kunststoffleitung 46 wieder in den Hochdruckspeicher 29 zurückgefördert. Der Kolben 17 wird in der Ausschaltstellung verklinkt. Das Einschalten erfolgt durch Lösen der nicht dargestellten Verklinkung.The switch is shown in the on position. To switch off the magnet 35 is excited and thus the valve 30 is opened. The sulfur hexafluoride contained in the high-pressure accumulator with a pressure of, for example, 25 at flows into the interior of the tube 16 and presses the movable Switching piece 20 with the piston 17 against the action of a spring 18 upwards. There arises a Switch-off arc between the contact pieces 20 and 21. This is extinguished by the gas that flows through the hollow contact piece 20. The gas passes through the filter 19 and gets inside the Cap 14. From there, the gas flows through the annular space 24, the space 25 and the annular space 50 into the boiler 1 serving as a low-pressure container. From this it is sucked in by the compressor 47 and conveyed back through the plastic line 46 into the high-pressure accumulator 29. Of the Piston 17 is latched in the switched-off position. It is switched on by releasing the buttons, which are not shown Notching.

Das Innere der Porzellanisolatoren 11 und 40 ist nun erfindungsgemäß mit einem Überzug versehen, der aus Polyäthylen und einem auf dessen Gewicht bezogenen Anteil von 15*/o Polyisobutylen besteht.The interior of the porcelain insulators 11 and 40 is now provided according to the invention with a coating, which consists of polyethylene and a proportion of 15% polyisobutylene based on its weight.

Der Überzug sorgt dafür, daß die im Ausschaltlichtbogen entstehenden Zersetzungsprodukte des Schwefelhexafluorids, die nicht unmittelbar rekombinieren oder im Filter 19 aufgefangen werden, bei ihrem Weg durch den Isolator 11 und den Isolator 40 keinen störenden Einfluß auf die Keramikflächen ausüben können. Deshalb brauchen die in der Figur nicht maßstäblich gezeichneten Isolierstrecken im Inneren der Rohre 11 und 40 nicht langer bemessen zu werden, als sich beispielsweise auf Grund der äußeren Luftstrecken ohnehin ergibt.The coating ensures that the decomposition products of the Sulfur hexafluoride, which do not recombine immediately or are collected in the filter 19, at their way through the insulator 11 and the insulator 40 no disturbing influence on the ceramic surfaces can exercise. Therefore, the insulation distances not drawn to scale in the figure need im Inside the tubes 11 and 40 to be dimensioned no longer than, for example, due to the external clearances anyway.

Zur Herstellung des Überzuges werden die Porzellanrohre 11 und 40 in einem Ofen auf 300⁰C erwärmt. Unter Umständen kann man hierfür auch die vom Brennvorgang der Isolatoren noch vorhandene Wärme ausnutzen. Bei der genannten Temperatur werden die Rohre dann mit einem Granulat der PoIyäthylen-Polyisobutylen-Mischung gefüllt. Dies kann durch Einschütten in die z. B. in schräger Lage gedrehten Keramikrohre geschehen. Je nach der Dauer der Füllung und der Temperatur der Rohre erhält man Überzüge im Bereich von 0,1 bis 2 mm, die für die Zwecke der Erfindung geeignet sind. Vorzugsweise beträgt die Überzugsdicke 0,8 mm. Bei dieser Bemesung ist das in der Ausschaltstellung des Schalters von der Phasenspannung beanspruchte Porzellanrohr 11 und das ständig an der Leiter-Erd-Spannung liegende Porzellanrohr 40 auch über die längsten erforderlichen Betriebszeiträume allen Anforderungen gewachsen.To prepare the coating, the porcelain tubes are heated in an oven at 300 ⁰ C and 11 40th Under certain circumstances, the heat that is still present from the burning process of the insulators can also be used for this purpose. At the temperature mentioned, the tubes are then filled with granules of the polyethylene-polyisobutylene mixture. This can be done by pouring into the z. B. done in an inclined position rotated ceramic tubes. Depending on the duration of the filling and the temperature of the pipes, coatings in the range from 0.1 to 2 mm are obtained, which are suitable for the purposes of the invention. The coating thickness is preferably 0.8 mm. With this dimensioning, the porcelain tube 11, which is stressed by the phase voltage in the switched-off position of the switch, and the porcelain tube 40, which is constantly connected to the conductor-earth voltage, can meet all requirements even over the longest operating periods required.

Claims

Patent claims:

1. Electrical switch with a halogen-containing, electronegative gas as extinguishing agent for the interruption arc, preferably sulfur hexafluoride (SF ₆ ), and with ceramic insulating parts, in particular porcelain parts, characterized in that the surfaces of the insulating parts coming into contact with the gas are provided with a thermoplastic coating are.

2. Electrical switch according to claim 1, characterized in that the coating predominantly made of polyethylene.

3. Electrical switch according to claim 2, characterized by a proportion of polyisobutylene between 5 and 20%.

4. Electrical switch according to claim 1, characterized in that the coating in itself is produced in a known manner by processing granules.

1 sheet of drawings