DE2349224A1

DE2349224A1 - Elektrischer schalter mit einem geschlossenen loeschkammersystem

Info

Publication number: DE2349224A1
Application number: DE19732349224
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Ing Hermann; Gerhard Koerner; Wilfried Dr Ing Kruckewitt; Klaus Dr Ing Ragaller
Original assignee: Brown Boveri und Cie AG Germany; BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 1973-10-01
Filing date: 1973-10-01
Publication date: 1975-04-03
Also published as: NL7412854A; IT1019441B; DE2349224C2; NL175956B; FR2246962A2; FR2246962B2; NL175956C; CH578245A5

Description

BROWN, BOVERI & CIE · AKTIENGESELLSCHAFT [ . ; ■ J \ ■ ->

MANTJHEIM ' BROWNBOVEIiI

„ „ ., . Mannheim, den 25.Sept.1973

Mp.-Nr. 645/73 , ' ,

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"Elektrischer Schalter mit einem geschlossenen Löschkammersystem" . -

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schalter mit einem geschlossenen Löschkammersystem, das mit Druckgas, insbesondere SFg gefüllt ist, mit mindestens einem festen Kontaktstück und mindestens einem beweglichen Schaltstift, wobei der Lichtbogen bei einer Ausschalthandlung zwischen den festen Kontaktstücken und den beweglichen Schaltstiften gezogen wird, ; wobei das das Löschkammersystem wenigstens zwei durch je ©Ine isolierende Zwischenwand getrennte Räume aufweist, von denen ; wenigstens ein erster Raum die Löschkontaktstellen aufnimmt ; und mit den anderen, benachbarten Räumen über je eine düsen- ; ähnlich sich erweiternde Öffnung in Verbindung steht, wobei . | durch jede Öffnung Jeweils ein beweglicher SchäLtstift in eingeschaltetem Zustand hindurchgreift und bei einer Ausschalthandlung die beweglichen Schaltstifte durch die Öffnungen aus dem jeweils ersten Raum herausziehbar sind, so daß der zu löschende Lichtbogen von den festen Kontaktstücken im jeweils ersten j Raum durch die Öffnungen hindurch zu den beweglichen Schalt- ; stiften in die benachbarten Räume verläuft und dabei den Dr,uck und die Temperatur im jeweils ersten Raum erhöht und so eine I

Löschgasströmung vom ersten Raum in die benachbarten Räume er- '■■

zeugt, nach Patent (Patentanmeldung.5.23 .39 lS52.3

(Mp.-Nr.603/73)). Ϊ

Wenn der Lichtbogen innerhalb des kleineren Raumes rotiert, dann versetzt er das Gas innerhalb des kleineren Raumes in eine Rotationsbewegung; wenn das Gas nun durch die düsenähnlich ausgebildete Öffnung in den größeren Raum abströmen will, dann

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jbildet sich aufgrund der Rotation des Gases innerhalb des ersten

Raumes ein Wirbel, ähnlich dem Abflußwirbel in einer Badewanne.

,Dies ist problematisch, da aufgrund des verhältnismäßig geringen Druckes und der etwas verringerten Geschwindigkeit innerhalb des Wirbelzentrum eine Wiederzündung auftreten kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wirbeleffekt innerhalb der ;düsenähnlich ausgebildeten Öffnung zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die düsenähnlich sich erweiternde Öffnung von einer Leiteinrichtung umgeben ist, welche radial zur Öffnung hinweisende Kanäle aufweist, die das Gas radial der Öffnung zuführen.

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Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen ,der Erfindung sind aus den Unteransprüchen zu entnehmen.

Durch die Leiteinrichtung wird der Badewanneneffekt außerdem vermieden. .

'Anhand der Zeichnung sollen\eitere Ausgestaltungen und vorteilhafte Verbesserungen sowie besondere Vorteile an einem Ausführun^- [beispiel erläutert und näher beschrieben werden, s zeigt

ig. 1 einen elektrischen Schalter gemäß dem Patent

(Patentanmeldung Mp. -Nr. 603/73 )

?ig.' 2 eine verbesserte Ausführung des Schalters nach Fig. 1 mit einer Leiteinrichtung in Eins ehalt stellung ' . ".

JFig. 3 den Schalter gemäß Fig. 2 in Löschstellung,

!Fig. 4-6 eine schematische Darstellung mehrerer Ausführungsbei-I spiele der Kanäle, die das Gas zum Lichtbogen hinführen, per" erfindungsgemäße Schalter 1 ist zylinderförmig ausgebildet, Wobei innerhalb eines zylindrischen Außenmantels 2 mittels einer Zwischenwand 3 zwei Räume 4 und 5 gebildet sind. Dabei ist der \avaa 4 der kleinere und der Raum 5 der größere. Das Volumenverlältnis der beiden Räume beträgt im beschriebenen Ausführungs-

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beispiel etwa 1 : 5, d.h. der größere Raum ist etwa fünfmal so groß wie- der kleinere. Selbstverständlich können in einer anderen Ausführungsform die Volumina beider Räume gleich groß sein. Ebenso ist es denkbar, das Volumen des Raumes, aus dem das Gas ausströmt, größer zu halten als das Volumen des Raumes, in den das Gas einströmt. Thermodynamisch günstiger ist es, das Volumen des Gasausströmraumes, hier.also des Raumes 4, kleiner zu halten als das des Raumes 5. Die beiden Räume 4 und 5 sind über eine sich in den Raum 5 erweiternde düsenähnliche Öffnung 6, im folgenden kurz Düse 6 genant, aus Isolierstoff, deren engster Querschnitt mit 6a·bezeichnet ist, miteiander verbunden. Dabei ist die Düse 6 als Formstück ausgebildet, welches in eine Bohrung 3a in der Zwischenwand 3 eingesetzt ist. In einer hier nicht dargestellten Ausführungsform kann dieses die Düse 6 bildende Formstück aus Metall hergestellt sein. Innerhalb des kleinen Raumes 4 befindet sich, der Düse 6 gegenüberliegend, ein festes Kontaktstück 7. Dieses feste Kontaktstück 7 besteht im wesentlichen aus einem tulpenförmig ausgebildeten Kontakt 9, der mit einem beweglichen Schaltstift 10 zusammenwirkt, einer den Kontakt 9 konzentrisch umgebenden, mit zwei voneinander isolierten Windungen versehener Wicklung, welche als Laufschiene 8 für den Lichtbogen dient, und einem Verbindungsleiter 14, welcher den Kontakt9. mit der Laufschiene 8 elektrisch leitend verbindet. Die Stromzufuhr geschieht über einen koaxial zum Kontakt 9 geführten Stromanschluß. Anstatt die Laufschiene 8 mit zwei Windungen zu versehen, können auch drei oder mehr Windungen vorgesehen werden. Daß eine Wicklung vorgesehen wird hat folgenden Grund: Wenn der durch die Düse 6 im eingeschalteten Zustand hindurchgreifende bewegliche Schaltstift 10 vom Kontakt 9 weggezogen wird, dann wird zwischen dem Kontakt 9 und dem Schaltstift 10 ein Lichtbogen 15 gezogen. Der Fußpunkt des Lichtbogens 15 auf dem Kontakt 9 wird, da er nicht zentral auf dem Kontakt 9 steht, sondern außermittig, aufgrund seines eigenen Feldes über den Ver-

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jbindungsleiter 14 nach außen auf die Laufschiene 8 wandern. Da j diese als Wicklung ausgebildet ist, beginnt der Lichtbogen 15 'auf der Laufschiene 8 zu rotieren. Die Laufrichtung des Lichtbogens 15 wird durch die Drehrichtung der Wicklung beeinflußt. Durch die Rotation des Lichtbogens 15 wird die im kleineren Raum 4 befindliche Gasmenge intensiv aufgeheizt, so daß sich der Gasdruck stark erhöht. Nachdem der Schaltstift 10 durch !die Düse 6 hindurchgezogen ist, strömt das Gas zwecks Druckausgleich von dem kleineren Raum 4 in den größeren Raum 5 in Pfeilrichtung 16. Dabei tritt innerhalb des engsten Querschnittes 6a :der Düse 6 Schallgeschwindigkeit auf; der durch die Düse verkaufende Lichtbogen wird stark axial beblasen. Durch die heftige Bewegung des Lichtbogens im Räume 4 nimmt dieser helixförmige ,Formen an, die ihn außerdem in Raumteile bringen, in denen vorwiegend noch kaltes Füllgas liegt.

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jDurch die Rotation des Lichtbogens wird das in dem Raum 4 be-

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ifindliche Gas in Rotation versetzt; dadurch bildet sich bei Aus- ! strömen aus der düsenähnlichen Öffnung 6 ein Wirbel ähnlich dem

Wirbel bei Ausfluß von Wasser aus einer Badewanne. Um dies zu !vermeiden, wird eine Leiteinrichtung 16 vorgesehen, die die !düsenähnliche Öffnung umgibt. Diese Leiteinrichtung 16 besitzt |mehrere radial, verlaufende Kanäle 17, welche gleichmäßig am Umfang verteilt sind. Diese Kanäle 17 werden mittels Leitplatten 18 gebildet, welche ebenfalls radial ausgerichtet sind. ;in Richtung zum festen Kontaktstück hin sind die Kanäle 17 von einer Abdeckung 19 abgedeckt, welche kegelstumpfförmig ausgebildet ist und einen etwa tragflügelähnlichen Querschnitt aufweist. In der Mitte der Leiteinrichtung befindet sich eine Aus-

!nehmung 20, durch die-der Schaltstift in eingeschaltetem Zustand hindurchgreifen kann. j

Aufgrund der Rotation des Lichtbogens wird der größere Teil des 'innerhalb des Raumes 4 befindlichen Gases nach außen an die Innen-

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wand getrieben; dadurch entsteht eine Hauptströmung durch die Kanäle 17, welche mit der Bezugsziffer 21 bezeichnet ist. Die !Nebenströmung durch die Ausnehmung 20 hindurch ist mit der Bezugsziffer 22 bezeichnet. Von&er Hauptströmung 21 wird der -Lichtbogen in der Löschstellung von außen beblasen; dabei zentriert und, wenn das Gas durch die düsenähnliche öffnung 6a ,hindurchströmt, axial beblasen.

!Die Fig. 4 zeigt nun eine Leiteinrichtung, bei der insgesamt 3 Leitplatten 18 vorgesehen sind, welche radial am Umfang j ,verteilt sind und somit einen Dreistern bilden. Eine solche j Ausführung ist einfach herzustellen, isilber strömungstechnisch ; nicht sehr günstig. Eine bessere Ausführung zeigt die Fig. 5» j bei der die Leitplatten 18 annähernd tangential ausgebildet ; sind. Hierbei ist die Anströmrichtung in die Kanäle 17 annähernd ,tangential; das Gas wird umgelenkt und strömt, allerdings eben- ; !falls nicht exakt radial, nach innen. Die strömungsmäßig optimale Formgebung zeigt die Fig. 6; hier besitzen die einzelnen Leitplatten eine turbinenschaufelähnliche Form; das Gas strömt gemäß den strichpunktierten Linien 18a fast exakt tangential zu und gelangt zum Lichtbogen genau radial. Berücksichtigt man wirtischaftIiehe und/bechnische Gesichtspunkte, so wird als optimale ' Lösung die Lösung gemäß der Fig. 5 anzusehen eein.

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Claims

Mp.-Nr. 645/73

Patentansprüche

Elektrischer Schalter mit einem geschlossenen Löschkammersystem, das mit Druckgas, insbesondere SFg gefüllt ist, mit mindestens einem festen Kontaktstück und mindestens einem beweglichen Schaltstift, wobei der Lichtbogen bei einer Ausschalthandlung zwischen den festen Kontaktstücken und den beweglichen Schaltstiften gezogen wird, wobei daß das Löschkammersystem wenigstens zwei durch je eine isolierende Zwischenwand getrennte Räume aufweist, von denen wenigstens ein erster Raum die Löschkontaktstellen aufnimmt und mit den anderen, benachbarten Räumen über je eine düsenähnlich sich erweiternde Öffnung in Verbindung steht, wobei durch jede Öffnung jeweils ein beweglicher Schaltstift in eingesehalteien Zustand hindurchgreift und bei einer Ausschalthandlung die beweglichen Schaltstifte durch die Öffnungen aus dem jeweils ersten Raum herausziehbar sind, so daß der zu löschende Lichtbogen von den festen Kontaktstücken im jeweils ersten Raum durch die Öffnungen hindurch zu den beweglichen Schaltstiften in die benachbarten Räume verläuft und dabei den Druck und die Temperatur im jeweils ersten Raum erhöht und so eine ; Löschgasströmung vom ersten Raum in die benachbarten Räume

erzeugt, nach Patent (Patentanmeldung R JZ3l .3Sl 6523

(Mp.-Nr. 603/73)), dadurch gekennzeichnet, daß die düsen- ! ähnlich sich erweiternde Öffnung (64) «*·» einer Leiteinrichtung (I6)zugeordnetist, welche radial zur Öffnung hinweisende Kanäle(i7)aufweist, die das Gas radial der Öffnung zuführen.

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2. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet»

daß die einzelnen Kanäle (17) durch radial verlaufende Leit-

platten (18) gebildet sind, welche von einer Abdeckung (19) abgedeckt sind.

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3. Elektrischer Schalter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ;

i gekennzeichnet, daß die Abdeckung (16) kegelstumpfförmig aus-·.

gebildet ist und flügelähnlichen Querschnitt aufweist.
4. Elektrischer Schalter nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiteinrichtung (16) eine dem beweglichen Schaltstift (10) einen Durchtritt zum festen Kontaktstück (7) gestattende Ausnehmung (20) aufweist.
5. Elektrischer Schalter nach den Ansprücheni bis 4, dadurch ■ gekennzeichnet, daß die Kanäle eine tangerüale Eintrittsöffnung und eine radiale Zutrittsöffnung zur Isolierstoffdüse aufweisen.

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