DE1540177A1 - Compressed gas switch with closed housing - Google Patents
Compressed gas switch with closed housingInfo
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Description
Etablissements Merlin & Gerin S.A., Grenoble, IsereEtablissements Merlin & Gerin S.A., Grenoble, Isere
(Frankreich)(France)
Druckgasschalter mit geschlossenem GehäuseCompressed gas switch with closed housing
Die Erfindung bezieht sich auf Druckgasschalter mit geschlossenem Gehäuse, die jeweils mit zwei Kontaktstücken versehen sind und eine erste Kammer aufweisen, deren Volumen nit Hilfe einer beweglichen Wand, beispielsweise eines Kolbens, einer Membran oder eines Balges, veränderbar ist. Die Verschiebung der Wand während der Öffnungsbewegung des Schalters bewirkt dabei ein öffnen der Kontakte sowie einen Druckabfall in der ersten Kammer und ein Löschen des hierbei zwischen den Kontakt stücken gezogenen Lichtbogens, wobei das Löschen durch das in einer zweiten Kammer befindliche Druckgas hervorgerufen wird.The invention relates to compressed gas switch with closed Housing, each with two contact pieces are provided and have a first chamber, the volume of which Can be changed with the aid of a movable wall, for example a piston, a membrane or a bellows is. The displacement of the wall during the opening movement of the switch causes the contacts to open and a pressure drop in the first chamber and a quenching of the arc drawn between the contact pieces, the quenching by the in a second chamber located pressurized gas is generated.
Die schweizerische Patentschrift 375 061 offenbart bereits einen Schalter dieser Art. Bei diesem Schalter steht diejenige Seite der beweglichen Wand, die der einen Teil der ersten Kammer bildenden Wand gegenüberliegt,The Swiss patent 375 061 already discloses a switch of this kind. With this switch stands that side of the movable wall, that of the one Part of the wall forming the first chamber is opposite,
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_ ρ —_ ρ -
unter dem Druck der zweiten Kammer. Infolgedessen ist eine Spezialantriebsvorrichtung notwendig, um die Verschiebung dieser Wand und das öffnen des Schalters entgegen diesem Druck zu bewirken.under the pressure of the second chamber. As a result, is a Special drive device necessary to move this wall and open the switch against it To effect pressure.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schalter dieser Art zu schaffen, bei dem sich die Kontakte in an sich bekannter Weise lediglich.unter der Einwirkung des Druckunterschiedes zu beiden Seiten der beweglichen Wand öffnen, wobei die Blaswirkung ohne Zuhilfenahme eines diese Blaswirkung verursachenden Kolbens erzielt wird.The invention is based on the object of creating a switch of this type in which the contacts in known way only. under the influence of the Open pressure difference on both sides of the movable wall, the blowing effect without the aid of a this blowing effect causing piston is achieved.
Sin wesentliches Merkmal des erfind imgsgemäßen Schalters besteht darin, daß die zweite Kammer ein konstantes Voluaen besitzt und daß mindestens ein !Teil einer Seite der beweglichen Wandung einem Druck ausgesetzt werden kann, welcher niedriger ist als der Druck des in der ersten Kammer befindlichen Druckgases, so daS die Öffnungsbewegung des Schalters in an sich bekannter Weise ausschließlich unter der Einwirkung des zu den beiden Seiten der beweglichen Wand herrschenden Druckunterschiedes erfolgt.Sin an essential feature of the switch according to the invention consists in the fact that the second chamber has a constant volume and that at least a part of one side of the movable wall can be subjected to pressure, which is lower than the pressure in the first chamber located compressed gas, so that the opening movement of the switch in a known manner exclusively under the action of moving to both sides of the Wall prevailing pressure difference takes place.
Die Erfindung sei nachstehend anhand mehrerer schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen sThe invention is based on several schematics below illustrated embodiments explained in more detail with reference to the drawing. It show s
Fig» 1 einen, axialen Schnitt durch, eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schalters, wobei der linke Teil der Figur den Schalter in der Schließstellung und der rechte Teil den Schalter in der Öffnungsstellung zeigt, und1 shows an axial section through a first embodiment a switch according to the invention, the left part of the figure showing the switch in the Closed position and the right part shows the switch in the open position, and
Fig.2 "bis 7 (jeweils einen Schnitt durch andere Ausführungsförmen von Schaltern gemäß der Erfindung,Fig. 2 "to 7 (each a section through other embodiments of switches according to the invention,
In den Figuren sind gleiche bzw. einander entsprechende Funktionen besitzende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures are identical or corresponding to one another Parts having functions have the same reference numerals Mistake.
Gemäß Fig, 1 besteht das geschlossene Gehäuse des Schalters aus einer zylindrischen Hülse 10 aus einem isolierenden Werkstoff, aus einem Deckel 12 aus einem leitenden Werkstoff und aus einem Balg 14·, der an eine ringförmige Halterung 16 angeschweißt ist. Dieses Gehäuse wird auf entsprechende Weise, beispielsweise unter Zuhilfenahme eines nicht gezeigten Hahnes mit einem mehr oder weniger stark komprimierten Gas mit erhöhtem I»ösehungsvermögen, beispielsweise mit Schwefelhexafluorid (SFg), gefüllt. Eine an der Hülse 10 befestigte feststehende Trennwand 18, die aus einem leitenden Werkstoff (beispielsweise aus einem Metall oder Graphit) oder aus einem isolierenden Werkstoff bestehen kann, unterteilt den Innenraum des Gehäuses in zwei Kammern. Die eine Kammer 20 besitzt hierbei ein konstantes Volumen, während die andere so gebildete'According to FIG. 1, there is the closed housing of the switch from a cylindrical sleeve 10 made of an insulating material, from a cover 12 made of a conductive material and from a bellows 14 ·, which is attached to an annular Bracket 16 is welded. This housing is in a corresponding manner, for example with the aid a rooster, not shown, with a more or less highly compressed gas with increased dissolving power, for example with sulfur hexafluoride (SFg) filled. A fixed partition 18 which is attached to the sleeve 10 and which is made of a conductive material (e.g. a metal or graphite) or an insulating material, divides the interior of the Housing in two chambers. The one chamber 20 has a constant volume, while the other so formed '
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— ή. _- ή. _
Kammer 22 ein veränderliches Volumen hat und infolgede'ssen als Expansionskammer bezeichnet wird, deren Volumen jeweils von der Stellung des Balges 14 bestimmt wird, der selbstverständlich auch durch jedes beliebige andere bewegliche Dichtungsmittel, beispielsweise eine Membran oder ein Schiebekolben, ersetzt werden kann. Die Trennwand 18 ist durchbohrt, so daß eine Ausnehmung 24 entsteht, durch die ein bewegliches zylindrisches Kontaktstück 26 hindurchgeführt werden kann. In der Schließstellung verschiebt sich das Kontaktstück 26 mit geringem Spiel durch die Ausnehmung 24, wobei es mit dieser mehr oder weniger hermetisch dichtend abschließt. Bei dem zur Erläuterung der Erfindung gewählten Ausführungsbeispiel ist das Kontaktstück 26 massiv ausgebildet und an einem Führungsbügel 28 gehalten, der seinerseits mit dem oberen Ende des Balges 14 fest verbunden ist. Der Schaft des beweglichen Kontaktstückes besitzt eine mit 30 bezeichnete Verlängerung, so daß einerseits ein elektrischer Anschluß dieses Kontaktstückes über eine Litze 32 sowie eine Klemme 34 und andererseits in der Schließstellung bei Zuhilfenahme eines Schwenkriegels 36 eine Verriegelung gegeben ist.Chamber 22 has a variable volume and as a result is referred to as the expansion chamber, the volume of each is determined by the position of the bellows 14, of course also by any other movable sealing means, for example a membrane or a Sliding piston, can be replaced. The partition 18 is pierced so that a recess 24 is formed through which a movable cylindrical contact piece 26 can be passed through. Moves in the closed position the contact piece 26 with little play through the recess 24, with it more or less hermetically seals. In the embodiment chosen to explain the invention, the contact piece is 26 solid and held on a guide bracket 28, which in turn with the upper end of the bellows 14 is firmly connected. The shaft of the movable contact piece has an extension labeled 30, so that on the one hand an electrical connection of this contact piece via a stranded wire 32 and a terminal 34 and on the other hand in the closed position with assistance a pivot bolt 36 is given a lock.
Der Deckel 12 trägt eine Anschlußklemme 38 und einen aus einem leitenden Werkstoff bestehenden Führungszylinder 40The cover 12 carries a terminal 38 and one out guide cylinder 40 made of a conductive material
das
für zum Teil bewegliche feste Kontaktstück 42. Eine Federthe
for partially movable fixed contact piece 42. A spring
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drückt das Kontaktstück 42 nach unten, und auch der Zylinder 40 gewährleistet die """Leitung des Stromes zu einer Kontakttulpe 46, in welche das Ende des beweglichen Kontaktstückes 26 in der Schließstellung eingreift.pushes the contact piece 42 downwards, and so does the cylinder 40 ensures the "" "conduction of electricity to one Contact tulip 46 into which the end of the movable contact piece 26 engages in the closed position.
Die Wirkungsweise dieses Schalters ist wie folgt ιThe mode of operation of this switch is as follows
Venn sich die Kontaktstücke in ihrer Schließstellung befinden (siehe die Unke Hälfte der Fig.1), wird der Riegel 36 verschwenkt und damit der Schaft 30 freigegeben. Dadurch verschieben sich der Bügel 23 und das Kontaktstück 26 einzig und allein unter der Wirkung des in der Kammer 22 gegenüber dem dem Umgebungsdruck herrschenden Überdruckes nach unten. Zwischen den Kontakt stücken 42 und 26 wird ein Lichtbogen gesogen, und sobald das Kontaktstück 26 die Ausnehmung 24 freigibt, entsteht eine Gasströmung, die von der Kammer 20 herkommend, durch die eine ixt Düse bildende Ausnehmung 24 hindurch in die Kammer 22 einströmt. Dadurch wird der Lichtbogen wirksam beblasen und somit gelöscht. Zum Schließen des Schalters wird der Schaft 50 in entsprechender Weise, beispielsweise auf mechanischem, elektromechanischem, pneumatischem oder hydraulischem Wege betätigt.When the contact pieces are in their closed position (see the left half of FIG. 1), the bolt 36 is pivoted and thus the shaft 30 is released. As a result, the bracket 23 and the contact piece 26 move downwards solely under the effect of the overpressure prevailing in the chamber 22 with respect to the ambient pressure. An arc is drawn between the contact pieces 42 and 26, and as soon as the contact piece 26 clears the recess 24, a gas flow is created which, coming from the chamber 20, flows into the chamber 22 through the recess 24 which forms a nozzle. This effectively blows and extinguishes the arc. To close the switch, the shaft 50 is actuated in a corresponding manner, for example in a mechanical, electromechanical, pneumatic or hydraulic way.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist das bewegliche Kontaktstück 26A rohrförmig ausgeführt und bildet somit selbst eine Art Düse, deren Innenraum 48In the embodiment shown in Fig. 2, the movable contact piece 26A is tubular and thus forms a type of nozzle itself, the interior 48 of which
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über die öffnungen 50 mit der Expansionskammer 22 in Verbindung steht. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist darauf zu achten, daß sich das Kontaktstück 26A wahrend seiner Öffnungsbewegung nicht aus der durch die Wand 18 gebildeten Ausnehmung herausschiebt, damit der gesamte Gasstrom durch das Innere 48 des KontaktStückes 26A hindurchgeleitet wird.In connection with the expansion chamber 22 via the openings 50 stands. In the embodiment according to FIG. 2, care must be taken that the contact piece 26A is during its opening movement does not slide out of the recess formed by the wall 18, so that the entire Gas flow passed through the interior 48 of the contact piece 26A will.
Bei dem in Fig, 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist anstelle des Balges ein Kolben 14A vorgesehen, welcher sich dicht anliegend im Inneren der Hülse 10 verschiebt. Der Kolben ist mit einem Hantel 14-B versehen, der zusammen mit einem an der feststehenden trennwand 18A angebrachten Hantel 52 der feststehenden Trennwand eine Abschirmung bildet, durch welche die Seitenwandung der Expansionskammer 22 gegen die durch die Löschgase verursachten Verunreinigungen geschützt wird. An der Trennwand 18A ist ein Ansatz 54- vorgesehen, der mit einer Schulter 56 des hohl ausgebildeten beweglichen Kontakt Stückes 26A zusammenwirkt und somit den Weg des Kontaktstückes 2GA begrenzt. Eine Druckfeder 58 drückt das Kontaktstück 26A in die Öffnungsstellung und hält es in Anlage am Boden des Kolbens 14A. Sie Trennwand 18A besteht aus einem leitenden Werkstoff, so daB der Strom von einer Klemme 60 zu einem Reibungskontakt 62 fließen kann, der sich an das bewegliche Kontaktstück 26A andrückt.In the embodiment shown in FIG Instead of the bellows, a piston 14A is provided, which moves tightly in the interior of the sleeve 10. The piston is provided with a dumbbell 14-B, which together with a dumbbell 52 attached to the fixed partition 18A of the fixed partition, a shield forms, through which the side wall of the expansion chamber 22 against the caused by the extinguishing gases Impurities is protected. On the partition wall 18A, a projection 54- is provided with a shoulder 56 of the hollow movable contact piece 26A interacts and thus the path of the contact piece 2GA limited. A compression spring 58 presses the contact piece 26A in the open position and holds it in contact with the bottom of the piston 14A. The partition 18A consists of a conductive one Material so that the current can flow from a terminal 60 to a friction contact 62, which is attached to the movable contact piece 26A presses.
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Wie aus den vorstehenden Ausführungen deutlich wird, ist der Weg des beweglichen KontaktStückes 26A auf einen ganz bestimmten Wert beschränkt, welcher jeweils den besten Schaltbedingungen entspricht, während für den Kolben 14A (oder für eine anstelle des Solbens vorgesehene Membran oder einen Balg) der Weg größer gewählt ist, um das Beblasen zu verstärken und zu verlängern.As is clear from the above, is the path of the movable contact piece 26A becomes complete limited certain value, which corresponds to the best switching conditions, while for the piston 14A (or for a membrane provided instead of the solenoid or a bellows) the greater distance is chosen to blow the air to strengthen and lengthen.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 schwimmt der Dichtungsbalg 14 (an dessen Stelle auch eine Membran oder ein Schiebekolben treten kann) in einer Flüssigkeit 64, wodurch die Dichtwirkung des Balges 14 noch erhöht wird» Ein Kolben 65 kann die Flüssigkeit 64 von dem in der Kammer 22 befindlichen Gas trennen.In the embodiment according to FIG. 4, the sealing bellows floats 14 (which can also be replaced by a membrane or a sliding piston) in a liquid 64, which increases the sealing effect of the bellows 14 » A piston 65 separates the liquid 64 from that in the chamber 22 disconnect the gas.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist der Schalter in der gleichen Weise ausgebildet wie der Schalter nach Fig.3, jedoch ist für diesen Schalter eine andere Steuerung vorgesehen.In the embodiment of FIG. 5, the switch is designed in the same way as the switch according to Figure 3, but a different control is for this switch intended.
Der Teil 16 ist nämlich in diesem Fall derart ausgebildet, daß ein geschlossener Raum 66 entsteht, welcher über einen Durchlaß 68 wahlweise entweder mit einem Hochdruckbehälter 70 oder aber mit einem Niederdruckbehälter 72 in Verbindung gebracht werden kann, je nachdem welche Stellung einIn this case, the part 16 is designed in such a way that that a closed space 66 is created, which via a passage 68 either with a high pressure container 70 or with a low-pressure container 72 in connection can be brought, depending on which position a
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doppelt wirksames Elektroventil 74· einnimmt, wobei der in den Raum 10 herrschende Gasdruck zwischen diesen beiden Druckwerten liegt. Der Druck in dem Behälter 70 kann mit Hilfe eines Kompressors 76 aufrechterhalten werden. Bei dem zu dieser pneumatischen Steuerung eingesetzten Gas kann es sich um das gleiche oder um ein anderes Gas handeln als das im Behälter 70 befindliche Gas. Wird für diesen Zweck ein und dasselbe Gas verwendet, so braucht der Kolben 14A nicht vollkommen dicht abzuschließen, sondern es genügt, wenn die Dichtwirkung lediglich für die äußersten Stellungen des Kolbens möglichst einwandfrei ist, was mit Hilfe der Dichtungen 78 und 80 erreicht werden kann, an die sich der Kolben 14A, 14B anlegt.double-acting solenoid valve 74 occupies, the in the space 10 prevailing gas pressure between these two Pressure values. The pressure in the container 70 can with A compressor 76 can be used to maintain this. For the gas used for this pneumatic control it can be the same or a different gas than the gas in the container 70. Will for this If one and the same gas is used for the purpose, the piston 14A does not need to close completely tight, but rather it is sufficient if the sealing effect is as perfect as possible only for the outermost positions of the piston, what with The help of seals 78 and 80 can be achieved at which the piston 14A, 14B rests on.
Wie ersichtlich, genügt es, den Raum 66 mit dem BehälterAs can be seen, it is sufficient to have the space 66 with the container
72 in Verbindung zu bringen, um eine Öffnungsbewegung des Schalters herbeizuführen, während eine Verbindung mit dem Behälter 70 ein Schließen der Kontakte bewirkt. 72 to bring in connection to bring about an opening movement of the switch, while a connection with the container 70 causes a closure of the contacts.
In dem EaIl, in dem das gleiche Gas als Steuergas und Lösöhgas ve.rwendet wird, kann der geringfügige Gasaustausch zwischen dem Schalter und den Behältern 70 und 72 infolge etwa auftretender leichter Leckstellen des Kolbens 14A mit Hilfe eines aus einem iarierventil 82 und einem Druckreduzierventil 84- bestehenden Systems ausgeglichen werden, wobei die Zuführung zur Kammer 20 durchIn the event in which the same gas is used as the control gas and the release gas, the slight gas exchange between the switch and the containers 70 and 72 as a result of slight leaks in the piston 14A can be avoided with the aid of an Iarian valve 82 and a pressure reducing valve 84 - Existing system are balanced, with the supply to the chamber 20 through
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eine Leitung 86 und gegebenenfalls auch durch einen Filter 88 erfolgt. Mit Hilfe dieses Systems können auch vom Behälter 70 ausgehende Gasverluste des Schalters an die umgebende Atmosphäre ausgeglichen werden. Alle diese Vorteile werden unter gleichzeitiger Beibehaltung einer fast vollkommenen Trennung zwischen dem Gas, das sich im Schalter befindet und zum Löschen der Lichtbogen dient, und dem im Steuerkreis befindlichen Gas erzielt. Auf diese Weise können die sich eventuell durch die Zersetzung des Gases durch den elektrischen Lichtbogen ergebenden Produkte nicht zu einer Verunreinigung des Steuerkreises führen.a line 86 and possibly also through a filter 88 takes place. With the help of this system you can also use the container 70 outgoing gas losses of the switch to the surrounding atmosphere are compensated. All of these advantages while maintaining an almost perfect separation between the gas that is in the switch is located and is used to extinguish the arc, and the achieved in the control circuit gas. In this way, the potential of the decomposition of the gas products produced by the electric arc do not contaminate the control circuit.
Es besteht auch die Möglichkeit, den Schal-ter auf pneumatischem Wege zu steuern, wenn der im Inneren des Schalters herrschende Druck gleich dem Druck im Hochdruckbehälter 70 ist. In diesem Fall holt eine in Pig. 5 nicht dargestellte Feder den Kolben 14A in seine obere Stellung zurück, in der der Schalter eingeschaltet ist. In diesem Falle genügen dann anstelle von drei verschiedenen Drücken bereits swei verschiedene Drücke zur Betätigung des Schalters, There is also the possibility of the switch on pneumatic Ways to control when the pressure inside the switch equals the pressure in the high pressure vessel 70 is. In this case one picks up in Pig. 5 not The spring shown returns the piston 14A to its upper position, in which the switch is switched on. In this Trap, instead of three different pressures, two different pressures are sufficient to operate the switch,
Die Fig. 6 zeigt einen dem Schalter der Fig. 2 entsprechenden Schalter, der jedoch Hit swei Hohlkontakten 26A und 42A. versehen ist. Die durch das Innere der beiden Kontaktstücke hindurchströmenden Absugsgase werden wiederFIG. 6 shows a switch corresponding to the switch of FIG. 2, but which has two hollow contacts 26A and 42A. is provided. The exhaust gases flowing through the interior of the two contact pieces are again
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- ίο -- ίο -
zur Expansionskammer 22 zurückgeführt, was mit Hilfe der Leitung 98 geschieht, welche einen isolierten Teil 100 aufweist und den oberen Teil des Rohres 42A mit der Kammer 22 verbindet.to the expansion chamber 22, which is done with the help of the line 98, which an isolated part 100 and the upper part of the tube 42A with the chamber 22 connects.
Des weiteren ist es auch möglich, die Hohlkontakte 26A und 42A Jeweils mit einer Expansionskammer 22 bzw. 22A in Verbindung zu bringen (siehe Fig.7). Die Expansion dieser Kammern ist durch die Kolben 140 und 14D gegeben, welche beispielsweise dadurch gesteuert werden, daß in den Bäumen 66 und 66A durch die Leitung 102 ein Druckabfall eintritt.Furthermore, it is also possible to have the hollow contacts 26A and 42A each with an expansion chamber 22 or 22A in To bring the connection (see Fig. 7). The expansion of these chambers is given by the pistons 140 and 14D, which can be controlled, for example, by causing a pressure drop in trees 66 and 66A through line 102.
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