DE1244917B - Druckgasschalter - Google Patents

Druckgasschalter

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DE1244917B
DE1244917B DE1966S0103457 DES0103457A DE1244917B DE 1244917 B DE1244917 B DE 1244917B DE 1966S0103457 DE1966S0103457 DE 1966S0103457 DE S0103457 A DES0103457 A DE S0103457A DE 1244917 B DE1244917 B DE 1244917B
Authority
DE
Germany
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walls
switching chamber
channel
compressed gas
axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE1966S0103457
Other languages
English (en)
Inventor
Dipl-Phys Klaus-Peter Rolff
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Publication of DE1244917B publication Critical patent/DE1244917B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/70Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/7015Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid characterised by flow directing elements associated with contacts
    • H01H33/7038Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid characterised by flow directing elements associated with contacts characterised by a conducting tubular gas flow enhancing nozzle
    • H01H33/7046Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid characterised by flow directing elements associated with contacts characterised by a conducting tubular gas flow enhancing nozzle having special gas flow directing elements, e.g. grooves, extensions

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  • Circuit Breakers (AREA)

Description

  • Druckgasschalter Zum Löschen des Ausschaltlichtbogens in elektrischen Schaltern kann man bekanntlich Druckgas verwenden, das eine Schaltkammer mit den Schaltstücken durchströmt, zwischen denen der Lichtbogen gezogen wird. Die Schaltkammer ist üblicherweise zylindrisch ausgebildet. Die Schaltstücke liegen zumeist auf der Achse des Zylinders, so daß zwischen der Schaltkammerwand und den Schaltstücken ein Ringkanal als Druckgasleitung entsteht. Auch die Schaltstücke sind üblicherweise rotationssymmetrische Körper, wobei häufig das Innere eines hohlen Schaltstückes als verengter Kanal für das Druckgas wirkt.
  • Um einen großen Löschmitteldurchsatz zu erhalten, soll das Druckgas zumindest im Bereich der Schaltkammer mit Schallgeschwindigkeit strömen. Hierbei können aber schon geringe Störungen im Verlauf der Gasströmung zu Wirbeln führen, die eine ungleichmäßige Beblasung des Lichtbogens zur Folge haben.
  • Man hat bereits versucht, die Druckgasströmung durch Wände in parallele Teilströme zu teilen, damit die genannten Wirbel vermieden werden. Nach der schweizerischen Patentschrift 233 662 werden z. B. in einem Krümmer einer Druckgasleitung zugespitzte Rippen vorgesehen, die der Krümmung der Leitung angepaßt sind. Zur weiteren Vergleichmäßigung sind auf der Abströmseite des Krümmers Strömungsgleichrichter vorgesehen. Sie bestehen aus konzentrischen Wänden, die den Ringraum der Druckgasleitung in mehrere koaxiale Ringräume unterteilen.
  • In der deutschen Patentschrift 865 758 ist ein Druckgassehalter angegeben, bei dem unmittelbar vor der Berührungsstelle zwischen Druckgas und Lichtboggen Ringscheiben als Wände vorgesehen sind, die den Druckgasstrom in parallele Teilströmungen aufteilen. Die Wände führen das in einem zum Schaltstück konzentrischen Ringraum zuströmende Druckgas nach einer Umlenkung um 901 axial nach innen gegen die Schaltstiftspitze.
  • Bei dem Druckluftschalter nach der deutschen Auslegeschrift 1064 592 ist in den Strömungsweg der Gase unmittelbar hinter einer Umlenkung eine Lochscheibe eingebaut. Der Querschnitt der rotationssymmetrisch angeordneten Löcher soll zusammen mindestens gleich dem Kanalquerschnitt vor der Berührungsstelle der Schaltstücke sein. Deshalb muß der Druckluftkanal an der Einbaustelle aufgeweitet werden, wenn man eine ebene Scheibe einsetzt. Verwendet man dagegen, wie in der Auslegeschrift außerdem angegeben, konische Lochscheiben, so erfordert dies mehr Raum in axialer Richtung. Im übrigen stellen konische Lochscheiben ihrerseits wieder eine unerwünschte Umlenkung der Gasströmung dar, wenn die Löcher aus herstellungstechnischen Gründen senkrecht zum Kegelmantel gebohrt werden.
  • Die Erfindung befaßt sich ebenfalls mit der Beeinflussung der zur Löschung des Lichtbogens dienenden Druckgasströmung. Sie geht dabei von einem Druckgasschalter mit annähernd zylindrischer Schaltkammer und in deren Achse angeordneten Schaltstücken sowie mit die Druckgasströmung in parallele Teilströme teilenden Wänden zur Vermeidung von Wirbeln aus. Gemäß der Erfindung sind die Wände in radialen Ebenen angeordnet und etwa so lang wie der Durchmesser des festen Schaltstückes.
  • Die Erfindung hat sich bei umfangreichen Untersuchungen ausgezeichnet bewährt. Ihr liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine Teilung der Druckgasströmung in parallele Ströme erst dann die Löschung des Lichtbogens besonders wirksam unterstützt, wenn eine möglichst drehfreie Strömung ohne Wirbel um die Achse der Schaltstücke und der Schaltkammer entsteht. Anderenfalls bildet sich gerade in der Achse der Schaltkammer, in der üblicherweise der Lichtbogen brennt, eine nachteilige Unterdruck2one.
  • Andererseits stellen die Wände nach der Erfindung selbst eine Störung der Druckgasströmun 'g dar. Die durch sie verursachten Wirbel, z. B. Ablösewirbel an der Abströmseite der Wände, sind jedoch klein gegenüber den Schaltstückabmessungen. Wegen ihrer geringen Größe ergeben sie im Gegensatz zu den erwähnten Wirbeln um die Schaltkammerachse, deren größter Durchmesser gleich dem Schaltkammerdurchmesser ist, keine störende Unterdruckzone. Vielmehr sorgen sie als sogenannte Mikroturbulenz für eine weitgehende Mischung des Druckgases mit dem Lichtbogenplasma, die die Kühlung des Lichtbogens intensiviert und dadurch die Löschwirkung steigert.
  • Bei allen vorgenannten bekannten Anordnungen ist die durch die Erfindung unterdrückte Wirbelung um die Schaltkammer- bzw. Schaltstückachse außer acht gelassen. Bei der Anordnung nach der schweizerischen Patentschrift 233 662 ist nur daran gedacht, die durch die Umlenkung verursachten Ungleichmäßigkeiten auszugleichen. Die als Strömungsgleichrichter vorgesehenen konzentrischen Rohre sind ebenfalls nicht geeignet, eine Drehung des Gases um die Schaltkammerachse zu verhindern.
  • Zwischen den in der deutschen Patentschrift 865 758 genannten scheibenförmigen Wänden ist ohne weiteres eine um die Schaltkammerachse kreisende Wirbelung möglich, die gerade in dem entscheidenden Bereich des Lichtbogens zu einem Unterdruck führt.
  • Die in der deutschen Auslegeschrift 1064 592 angegebene Lochscheibe hat überhaupt keine nennenswerte Richtwirkung für die hindurchtretenden Gase. Sie wirkt im wesentlichen als Drossel, die einen Stau zur Folge hat. Keinesfalls kann sie eine um die Schaltstückachse kreisende Drehung des Druckgases verhindern.
  • Die Erfindung wird vorzugsweise so verwirklicht, daß die Wände in einem Ringkanal angeordnet sind, der in bekannter Weise das feste Schaltstück umgibt, insbesondere von dem Schaltstück und der Schaltkammerwand begrenzt wird. Hierbei ergeben sich günstige Befestigungsmöglichkeiten und vorteilhaft geringe Breitenabmessungen der Wände.
  • Der Abstand zwischen den einzelnen Wänden richtet sich nach den jeweils vorliegenden Verhältnissen. Er kann z. B. bei großer Länge in Strömungsrichtung größer sein als bei kleiner Länge. Zweckmäßig wird man ihn etwa halb so groß machen wie den Schaltstückdurchmesser.
  • Die Erfindung kann auch bei räumlich begrenzten Verhältnissen angewendet werden, weil die Wände wenig Platz erfordern. Sie können sogar vorteilhaft mit Leitblechen baulich vereinigt werden, die eine Umlenkung bewirken. Zu diesem Zweck werden für den Fall, daß das Druckgas an einem Ende der Schaltkammer durch einen Kanal zugeführt wird, der einen Winkel mit der Schaltkammerachse einschließt, die Wände an dem dem Kanal zugekehrten Ende derart versetzt angeordnet, daß sie unterschiedlich weit in den Bereich des Kanals ragen, wobei das dem Kanal zugekehrte Ende um den Winkel zwischen Kanal und Schaltkammerachse umgebogen ist.
  • Die umgebogenen Enden sind nicht mit den Rippen nach der schweizerischen Patentschrift 233 662 zu verwechseln. Da die Wände in der Schaltkammer radial angeordnet sind, stehen die umgebogenen Enden mit verschiedener Richtung in den aus der Leitung kommenden Druckgasstrom hinein. Hierbei wird lediglich durch den Versatz zwischen den einzelnen Enden für eine gleichmäßige Verteilung der Druckgasmenge über den Querschnitt der Schaltkammer gesorgt. Wesentlich ist aber auch in diesem Fall die bisher nicht übliche Verhinderung von Wirbelungen um die Schaltkammerachse herum, die durch die gemäß der Erfindung vorgesehenen Wände erhalten wird.
  • Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben.
  • In der Figur ist ein Teil eines Druckgassehalters mit den für die Erfindung wesentlichen Wänden in einem Längs- und einem Querschnitt dargestellt. Es handelt sich um einen Leistungsschalter für Mittelspannung, bei dem das als Löschmittel verwendete Schwefelhexafluorid einen geschlossenen Gaskreis durchläuft. Zu diesem Gaskreis gehört die in der Figur nur zum Teil sichtbare Schaltkammer 1 aus Gießharz, in die ein Schaltkammerrohr 2 eingesetzt ist.
  • Das Schaltkammerrohr 2 enthält in dem gezeichneten Bereich ein feststehendes Schaltstück 3, das aus Kontaktfingern 4 und einem von diesem umgebenden Abbrennstift 5 besteht. Das zugehörige, in der Figur nicht sichtbare, bewegliche Schaltstück ist ein hohler Schaltstift, der in der Einschaltstellung in einen Ringraum 6 zwischen dem Abbrennstift 5 und den Kontaktfingern 4 hineinragt und beim Ausschalten als Auslaß für das in Ausschaltrichtung strömende Druckgas wirkt. Das Druckgas wird dabei durch eine Düse in den Schaltstift gelenkt, die in der Figur nicht zu sehen ist.
  • Die Kontaktfinger sind beim Ausführungsbeispiel von einer Hülse 10 umgeben, die sich an ihrem in Strömungsrichtung hinten liegenden Ende in Richtung auf die Spitze des Abbrennstiftes 5 verjüngt. Die Kappe 10 besteht aus Metall. Sie bildet eine Ab- stützung für nicht sichtbare Federn, die die Kontaktfinger 4 radial nach innen in Richtung auf den Abbrennstift 5 drücken. Die Kappe 10 ergibt ferner eine Verbesserung des elektrischen Feldes, da sie die scharfen Kanten der Kontaktfinger 4 abschirmt. Sie ist zusammen mit den Kontaktfingem 4 und dem Abbrennstift 5 an einem Schaltstückträger 11 befestigt, der durch eine Platte 12 gasdicht aus der Schaltkammer herausgeführt ist.
  • Das Druckgas wird der Schaltkammer aus einem nicht sichtbaren Hochdruckbehälter durch einen Kanal 15 zugeführt. Der Kanal verläuft rechtwinklig zur Schaltkammerachse und mündet oberhalb der Platte 12 in die Schaltkammer. Das Schaltkammerrohr 2 ist dort mit einer öffnung 13 versehen. Im Ringkanal 14 zwischen der Kappe 10 und dem Schaltkammerrohr 2 sind um den Umfang des Schaltstückes 3 sechzehn Blechstreifen 16 verteilt. Die Blechstreifen bilden Wände, die radial zur Schaltkammerachse orientiert sind. Sie reichen in der Breite, wie der Querschnitt zeigt, vom Schaltkammerrohr 2 bis zur Außenseite der Kappe 10 bzw. bis an den Schaltstückträger 11.
  • Die Länge der Wände in Richtung der Druckgasströmung ist größer als der Innendurchmesser der Kontaktfinger 4. Sie ist gleichmäßig abgestuft, wobei die dem Kanal 15 benachbarten Wände 16 am kürzesten sind, die dem Kanal 15 abgekehrten Wände dagegen am längsten. Die Wände sind außerdem an ihrem den Kanal 15 zugekehrten Ende 17 mit einem Radius von etwa ein Viertel des Schaltstückdurchmessers rechtwinklig umgebogen. Die umgebogenen Enden bilden Leitschaufeln, die die Umlenkung des Gases erleichtern. Diese Schaufeln nehmen aus dem einströmenden Druckgasvolumen einen bestimmten Anteil entsprechend ihrem Abstand zu den benachbarten Wänden heraus und führen es in die Richtung derSchaltkammerachse. AußerdieserUnterteilungder Gasströmung ergeben die Wände durch ihre Länge in Richtung der Schaltkammerachse aber vor allen Dingen eine Beruhigung der Strömung, durch die Wirbel um die Schaltkammerachse vermieden werden.
  • Die umgebogenen Enden17 der Wände16 sind möglichst gleichmäßig auf die Mündung des Kanals 15 gerichtet. Sie können zu diesem Zweck zu einer durch die Achsen von Schaltkammer und Kanal 15 verlaufenden Ebene symmetrisch angeordnet sein.
  • Wie das Ausführungsbeispiel zeigt, sind die Wände 16 auch bei einer Ausführung mit Leitschaufeln sehr einfache Teile, die mit einem einzigen Werkzeug aus Blechstreifen leicht hergestellt werden können, da sie sich lediglich in der Länge unterscheiden.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Druckgasschalter mit annähernd zylindrischer Schaltkammer und in deren Achse angeordneten Schaltstücken sowie mit die Druckgasströmung in parallele Teilströme teilenden Wänden zur Vermeidung von Wirbeln, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Wände(16) in radialen Ebenen angeordnet und etwa so lang wie der Durchmesser des festen Schaltstückes sind.
  2. 2. Druckgasschalter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anordnung der Wände (16) in einem Ringkanal (14), der in bekannter Weise das feste Schaltstück (3) umgibt. 3. Druckgasschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Wände (16) etwa halb so groß wie der Durchmesser des festen Schaltstückes ist. 4. Druckgasschalter nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Druckgas an einem Ende der Schaltkammer durch einen Kanal zugeführt wird, der einen Winkel mit der Schaltkammerachse einschließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (16) an dem dem Kanal (15) zugekehrten Ende derart versetzt angeordnet sind, daß sie unterschiedlich weit in den Bereich des Kanals (15) ragen, wobei das dem Kanal (15) zugekehrte Ende (17) um den Winkel zwischen Kanal (15) und Schaltkammerachse umgebogen ist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2030605A1 (de) * 1969-06-23 1971-02-25 Magrini Fab Riun Scarpa Elektrischer selbstloschender Gas druck Schalter
DE2812947A1 (de) * 1977-03-24 1978-09-28 Mitsubishi Electric Corp Stromkreisunterbrecher bzw. schutzschalter

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2030605A1 (de) * 1969-06-23 1971-02-25 Magrini Fab Riun Scarpa Elektrischer selbstloschender Gas druck Schalter
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