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Gasströmungsschalter Die Erfindung bezieht sich auf einen Gasströmungsschalter,
insbesondere Blaskolbenschalter mit wenigstens einer Rohrelektrode, deren Ende als
Düse gestaltet ist. Die bekannten Ausführungsformen solcher Schalter, die vorzugsweise
in Hochspannungsschaltanlagen verwendet werden, enthalten im allgemeinen ein sogenanntes
Doppeldüsen-Löschsystem mit rohrförmigen Elektroden, deren als Ddse gestaltete Enden
einander gegenüberstehen. Der Lichtbogen wird durch ein strömendes Gas gelöscht,
das beispielsweise in -metallgekapselten Hochspannungsschaltanlagen sowohl als Isoliermittel
als auch als Löschmittel dient. Das strömende Gas, vorzugsweise Schwefelhexafluorid
SF6, treibt den zwischen den Elektrodenenden entstehenden Lichtbogen in radialer
Richtung zur Achse der Elektroden und bläst außerdem die Lichtbogen-Fußpunkte jeweils
in die DE-senmündung hinein. Durch die Gasströmung wird der Lichtbogen somit verlängert
und gekühlt.
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9er für die Lichtbogen-Löschung erforderliche Löschmitteldruck wird
bei den sogenannten Blaskolbenschaltern durch Komprimierung des Gases mit Hilfe
eines bewegten Kolbens erzeugt. Ein beweglicher Sohaltkontakt, der im allgemeinen
zugleich als Absperrschieber zwischen dem Löschgasbehälter und den Elektrodenenden
wirkt, gibt beim Ausschaltvorgang die Gasströmung auf den Lichtbogen frei, der zunächst
zwischen einer der Löschdusen und dem Schaltkontakt brennt, Durch die Gasströmung
und durch elektrodynamische Kräfte des Lichtbogens wird der Bogen in die Löschdsen
getrieben.
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Das Löschgas strömt dabei radial in die Trennstelle ein und wird axial
durch die Löschdtisen abgefUhrt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, das 5chaltvermögen solcher
Gasströmungssehalter ohne wesentlichen zusätzlichen Aufwand zu verbessern. Die Erfindung
beruht auf der Uberlegung, daß die während des Ausschaltvorganges vom Lichtbogen
erzeugte Wärme mit dem Löschgas in den Niederdruckteil der Schalteinrichtung gelangt
und dort den Druck erhöht und damit zugleich die Strömungsgeschwindigkeit entsprechend
verkleinert. Dadurch wird das Schaltvermögen herabgesetzt; denn die Gefahr einer
WiederzUndung ist um so größer je langsamer die zwischen den Elektroden befindlichen
heißen Bogengase abströmen.
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Die genannte Aufgabe wird deshalb erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß die Rohrelektrode mit einem Wärmeaustauscher versehen ist. In einem Schalter
mit einem Dogpeldüsen-Löech-System erhält zweckmäßig jede der DUsen. einen Wärmeaustauscher.
Durch diese Wärmeaustauscher, die in den Abströmrohren unmittelbar hinter den Düsen
angebracht werden, wird das abetrömende heiße Gas abgektihlt und damit der Druckanstieg
im Niederdruckteil begrenzt.
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Die Wärmeaustauscher werden vorzugsweise aus Blech eines gut wärmeleitenden
Materials hergestellt, die in geeigneter Weise zu einem Profilkörper gebogen oder
gefaltet sein können.
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Außerdem können die Wärmeaustauscher aus flachen Blechstreifen bestehen,
die jeweils in Achsrichtung mit Kerben versehen sind und ineinandergeschoben werden.
Sie bilden dann einen Wärmeaustauscher mit in radialer Richtung der Elektroden kreuz-
oder auch gitterartigem Querschnitt. Die Wärmeaustauscher können nahezu beliebig
geformt oder gefaltet sein. Ihr Profil muß lediglich so gewählt werden, daß sie
die Gasströmung selbst nicht wesentlich behindern.
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug
genommen. In Fig.1 ist die Anordnung von Wärmeaustauschern nach der Erfindung in
einem Blaskolbenschalter
schematisch veranschaulicht. Die Fig.2
bis 4 zeigen jeweils das Profil eines Wärmeaustauschers, der in einerrohrförmigen
Elektrode eines Gasströmungsschalters angeordnet sein soll.
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Im Blaskolbenschalter nach Fig.1 ist ein Doppelddsen-Löschsystem vorgesehen,
dessen hohlzylindrische Elektroden 2 und 4 koaxial zueinander angeordnet und jeweils
an der Stirn-und Endplatte 6 bzw. 8 eines Schaltergehäuses 10 befestigt sind. Die
Enden 3 und 5 der Elektroden 2 bzw. 4 sind jeweils als DUse für ein strömendes Löschmittel
gestaltet, das in einem Blaszylinder 12 enthalten ist, der zu einem Kolben 14 in
Achsrichtung der Elektroden 2 und 4 relativ beweglich ist.
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In der dargestellten AusfUhrungsform soll der Kolben 14 mittels einer
festen Verbindung, die als Stange 16 dargestellt ist, an der Stirnplatte 6 des Schaltergehäuses
10 befestigt sein. Dagegen ist der Blaszylinder 12 ueber eine Stange 18 mit einer
in der Figur nicht dargestellten Antriebsvorrichtung verbunden. Diese Stange 18
iet durch die Stirnplatte 6 des Schaltergehäuses hindurchgefUhrt. Die entsprechende
Öffnung wird im allgemeinen druckdicht ausgeführt, sie ist in der Zeichnung lediglich
als offene Bohrung dargestellt. Die Antriebsstange 18 ist mit einem ringscheibenförmigen
Deckel 20 des Blaskolbens 20 verbunden. Die Düsen 3 und 5 der Elektroden 2 und 4
sind von einem im wesentlichen hohlzylindrischen Schaltkontakt 22 umgeben, der in
der dargestellten Einschaltetellung zugleich die Düsenöffnungen gegen den Blaszylinder
12 und damit gegen das Löschgas abdichtet. Innerhalb der Elektroden 2 und 4 ist
jeweils ein Wärmetauscher 24 bzw. 26 vorgesehen. Diese Wärmeaustauscher sind in
Achsrichtung der Elektroden so angeordnet, daß sie das während eines Ausschaltvorganges
durch die Düsen 3 und 4 strömende und durch den Lichtbogen aufgeheizte Löschgas
kUhlen können. Die Lage der Wärmeaustauscher 24 und 26 ininnerhalb der Elektroden
2 bzw. 4 wird so gewählt, daß sie die Strömung des Löschgases nicht wesentlich behindern.
Der Anfang jedes der Wärmeaustauscher befindet sich deshalb außerhalb der Düsen
3 bzw. 5.
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Während eines Ausschaltvorganges wird der Blaszylinder 12 und damit
der Schaltkontakt 22 in Achsrichtung der Elektroden 2 und 4 bewegt, wie es in der
Figur durch einen Pfeil 28 angedeutet ist. Mit der Bewegung des Blaszylinders 12
wird das im Blaszylinder enthaltende Löschgas durch den feststehenden Kolben 14
komprimiert, so daß der durch das SchaltstUck 22 von der Düse 3 zur Düse 5 gezogene
Lichtbogen in die Düsenmündungen hineingetrieben wird, wenn die Düsenöffnungen mit
der Bewegung des Blaszylinders 12 durch das Schaltstück 22 freigegeben sind. Das
durch den in der Figur nicht dargestellten Lichtbogen aufgeheizte Gas strömt zum
Teil durch die Düse 3 und anschließend durch den Wärmeaustauscher 24.
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Ein anderer Teil strömt durch die Düse 5 und dann durch den in der
Elektrode 4 angeordneten Wärmeaustauscher 26. Innerhalb der Wärmeaustauscher 24
und 26 gibt das Löschgas wenigstens den wesentlichen Teil der Wärme an die Wärmeaustauscher
ab. Damit wird der Druckanstieg im Niederdruckteil des Schalters und eine entsprechende
Verminderung der Strömungsgeschwindigkeit des Löschgases wesentlich vermindert.
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Die Wärmeaustauscher 24 und 26 können vorzugsweise aus einem Profilkörper
bestehen, der in einfacher Weise bergestellt werden kann und für den Schalter keinen
großen zusätzlichen Aufwand bedeutet.
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In Fig.2 ist ein Profilkörper dargestellt, der aus einem dünnen Blech,
vorzugsweise aus Kupfer, bestehen soll, das zu einem Profilkörper 52 geformt ist.
Durch in Achsrichtung einer Elektrode, beispielsweise der Elektrode 2, verlaufende
Falten des Bleches erhält der Profilkörper 32 die Form eines hohlen Kreuzes. Dieser
Profilkörper wird in die Elektrode 2 eingesetzt. Die Befestigung des Profilkörpers
32 erfolgt in beliebiger Weise und ist in der Figur nicht näher erläutert.
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Der Profilkörper 32 wird innerhalb der Elektrode 2 so befestigt, daß
seine Lage von dem strömenden Gas nicht verändert werden kann.
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In der Ausführungsform eines Wärmeaustauschers nach Fig.3
besteht
der Profilkörper aus einem etwas dickeren Blech.
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Zwei plattenförmige Blechteile können zu diesem Zweck jeweils an ihren
gegenüberliegenden Enden mit einem Schlitz versehen werden, und die beiden Teile
werden ineinandergeschoben und bilden dann einen Profilkörper 34 mit der Form eines
Kreuzes, der ebenfalls in die Rohrelektrode 2 eingesetzt werden kann.
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Man kann auch mehrere etwas dünnere streifenförmige Bleche mit mehreren
parallel zueinander angeordnCen Schlitzen versehen und diese dann so ineinander
schieben, daß sie einen Profilkörper bilden, der ähnlich dem Profilkörper 34 nach
Fig.3 dann ein Gitter bildet.
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In der Ausführungsform nach Fig.4 ist in die Elektrode 2 ein Profilkörper
eingesetzt, der zunächst den Profilkörper 34 nach Fig.3 enthält. In diesen Profilkörper
34 ist dann noch ein offener Ringkörper 36 eingeschoben. Zu diesem Zweck werden
der Profilkörper 34 und der Profilkörper 36 jeweils mit den erforderlichen Schlitzen
versehen.
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Neben der Ausführungsform nach Fig.4 könnten auch mehrere als offener
Ring gestaltete Körper verwendet werden, die dann verschiedene Druckmesser haben
müssen und vorzugsweise konzentrisch zueinander angeordnet werden. Solche Profilkörper
können in einfacher Weise hergestellt werden, und die Befestigung innerhalb der
Elektroden bereitet keine Schwierigkeiten.
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Im Ausftihrungsbeispiel nach Fig.1 ist ein Blaskolbenschalter mit
einer Doppeldilsenanordnung als Löschsystem gewählt. Die Erfindung kann jedoch auch
bei anderen Gasströmungeschaltern, beispielsweise den sogenannten Zweidruckschaltern,
verwendet werden. Ferner können auch abweichende Elektrodensysteme, beispielsweise
mit nur einer einzigen Hohlzylinderelektrode, vorgesehen sein, in deren Mündung
ein Schaltstu"ck hineinragt, das beim Ausschalten in Achsrichtung der Düse bewegt
wird und einen Lichtbogen zieht. Wesentlich ist, daß das Löschgas nach der Beblasung
des Lichtbogens in einen Niederdruckteil abströmt, der noch einen Teil des Löschaystems
bildet.
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3 Fatentansprüche 4 Figuren