DE2930600C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckgasschalter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem bekannten Schalter dieser Art (DE 23 50 890 A1) ist die den Einlaßraum nach außen begrenzende Innenwand der Blasdüse bis zu deren engster Stelle hin kontinuierlich ge­ wölbt. Die an der engsten Stelle an diese Wölbung gelegte Tan­ gente bildet mit der Längsachse der Blasdüse einen Winkel von unter 45°. In den Einlaßraum des Druckgasschalters ist weiter ein zusätzlicher Trennkörper eingestellt, der den Einlaßraum in einen inneren achsnahen Mantelraum und einen äußeren achs­ fernen Mantelraum unterteilt. Das aus dem Pumpraum zuströmende Löschgas tritt im wesentlichen achsparallel durch die engste Stelle der Blasdüse und hat höchstens eine ganz geringe radiale Komponente. Diese wird dann, wenn durch den achsnahen inneren Mantelraum ebenfalls massiv Löschgas zugeführt wird, nocht weiter unterdrückt.

Bekannt sind aber auch schon Druckgasschalter (DE 27 10 868 A1), bei denen an der Blasdüse eine axiale, durch den zentralen Innenraum der Düse verlaufende Beblasung mit einer radialen Beblasung kombiniert ist, hierfür ist der Düsen­ körper von einer Vielzahl im wesentlichen radialer Bohrungen durchbrochen, durch die Löschgas gepreßt wird. Diese Ausbildung ist kompliziert in der Herstellung und kann über­ dies nur bei Druckgasschaltern angewendet werden, bei denen ohne Schwierigkeit Löschgas auch von außen durch die Blas­ düse hindurch zugeführt werden kann. Diese Zuführung ist kon­ struktiv aufwendig und aufgrund der Strömungswiderstände in der Effektivität reduziert.

Bekannt sind schließlich gattungsferne Druckgasschalter (DE 25 31 271 A1 und CH 6 07 289), bei denen keine axiale Be­ blasung des Schaltlichtbogens stattfindet, sondern dieser nur radial beblasen wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Druckgasschalter mit axialer Beblasung des im Düsenraum brennenden Ausschalt- Lichtbogens und zusätzlicher Querbeblasung für die Führung des Gases für die Querbeblasung eine einfache Konstruktion mit möglichst geringen Verlusten an kinetischer Energie vor­ zuschlagen, so daß bei gegebenem Rauminhalt des Pumpraums und des Antriebs die Wirkung des eingesetzten Löschgases erhöht wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Ausgestaltung des bekannten Druckgasschalters durch die im Kennzeichen des Patentan­ spruchs 1 angegebenen Merkmale erreicht. Zweckmäßige Ausge­ staltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 8.

Man erkennt, daß hier einfach in der den Einlaßraum nach außen begrenzenden Innenwand der Blasdüse zum Einlaßraum hin offene Nuten angeordnet sind, die von den Durchlässen zum Pumpraum bis zur engsten Stelle der Blasdüse verlaufen. Diese Nuten sind so gearbeitet, daß ihr Boden zunächst im an die Durchlässe anschließenden Anfangabschnitte etwa parallel zur Längsachs verläuft. Hier können die Löschgase ohne be­ sondere Umlenkung und Reibungsverluste in die Nuten eintreten. Der Boden der Nuten steht aber an der engsten Stelle der Blas­ düse zumindest annähernd senkrecht zur Längsachse. Die in die Nuten eintretenden Löschgase werden hier in radialer Richtung umgelenkt. Es wird also bei Beibehaltung der axialen Beblasung des im Düsenraum brennenden Ausschalt-Lichtbogens zusätzlich durch die Nuten eine Querbeblasung erzeugt. Dadurch wird eine effizientere Kühlung des Lichtbogens im Bereich der engsten Stelle der Blasdüse erzielt. Diese bessere Kühlung trägt auch dazu bei, ein "Verstopfen" der Blasdüse durch er­ hitztes Bogenplasma zu verhindern, das seinerseits die axiale Beblasung des Bogens beeinträchtigen könnte. Dies ist hier sicher vermieden. Der dafür erforderliche konstruktive Auf­ wand ist gering. Denn die Nuten werden einfach in die den Einlaßraum für die Löschgase begrenzende Innenwand des Düsen­ körpers eingearbeitet.

Die Nuten können im wesentlichen parallel zur Längs­ achse verlaufen. Sie führen dann die Löschgase auf kürzestem Weg und mit geringsten Verlusten an kinetischer Energie zur engsten Stelle der Blasdüse, wo die in den Nuten zugeführten Löschgase rein radial wirken.

Stattdessen ist es auch möglich, die Nuten als Abschnitt einer Schraubenlinie mit einer Steigung von mehr als 50° aus­ zubilden. Bei dieser Ausführungsform wird der radialen Kompo­ nente der durch die Nuten zugeführten Löschgase ein zusätzlicher Drall verliehen, durch den der Schaltlichtbogen zum Um­ laufen veranlaßt wird.

Besonders geringe Verluste an kinetischer Energie ergeben sich natürlich dann, wenn der Boden der Nuten zwischen Anfangsabschnitt und Endabschnitt durchgehend nach außen ge­ wölbt verläuft, so daß aufgrund der Kontinuität dieser Wölbung eine Umlenkung des durch die Nuten zugeführten Lösch­ gases durch den Nutenboden wie durch eine Leitschaufel erfolgt.

Die Seitenwände der Nuten können zweckmäßig parallel zueinander verlaufen. Damit wird der Löschgasstrom vor Ver­ lusten an kinetischer Energie durch seitliche Ausdehnung be­ wahrt.

Sind die Nuten unter sich gleich bemessen und in regel­ mäßigen Winkelabständen um die Düsenachse angeordnet, so wird für eine Vergleichsmäßigung des Löschgasstromes gesorgt, der von allen Seiten auf den Ausschalt-Lichtbogen einwirkt.

Dabei hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die Summe der Breiten aller Nuten weniger als die Hälfte des Innen­ umfanges der engsten Stelle der Blasdüse beträgt. Damit wird sichergestellt, daß durch die Einmündung der Nuten an der engsten Stelle nicht eine Beeinträchtigung des axialen Beblasens durch das Löschgas erfolgt, sondern lediglich die Unterstützung durch zusätzliches radiales Beblasen.

Da die Nuten sich zum Einlaßraum öffnen, so daß der Löschgasstrom im Einlaßraum und in den Nuten nicht völlig getrennt ist, kann es überdies zur Vermeidung von Randeffekten zweckmäßig sein, wenn sich die Nuten von ihrem Boden zum Einlaßraum hin trapezförmig erweitern.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur ist ein Axialschnitt durch die wesentlichen Teile eines Druckgasschalters.

Der in der Figur schematisch dargestellte Schalter 10 hat ein rohrförmiges, ortsfestes Kontaktstück 17, das in Ein­ schaltstellung mit seinem Innendurchmesser den Außendurchmesser eines beweglichen Kontaktstückes 16 konzentrisch umgreift. Das bewegliche Kontaktstück 16 ist an einem metallischen Ab­ schlußflansch 13 eines Pumpzylinders 14 verschraubt, der einen Pumpenraum 15 umschließt. Der Pumpzylinder 14 ist ver­ schieblich auf einen ortsfest abgestützten Kolben (nicht dar­ gestellt) geführt und an einen (ebenfalls nicht dargestellt) Schaltantrieb gekoppelt.

Auf der vom Pumpraum 15 abgewandten Seite des Abschluß­ flansches 13 ist eine Blasdüse 22 aus elektrischem Isolier­ material mittels Bolzen 11 befestigt. Der Düsenraum der Blas­ düse 22 weist eine zur engsten Stelle hin konvergierenden Einlaßraum und einen von der engsten Stelle 19 weg divergierenden Auslaßraum 23 auf. Der Einlaßraum ist durch einen eben­ falls auf dem Abschlußflansch 13 verankerten Trennkörper 24 aus dem Material der Blasdüse 22 in einen inneren Mantelraum 20 und einen äußeren Mantelraum 21 unterteilt. Beide stehen über im Abschlußflansch 13 ausgebildete Durchlässe 12 mit dem Pumpraum 15 in Verbindung.

In den Düsenkörper 25 der Blasdüse 22 sind nach innen, also zum äußeren Mantelraum 21 des Einlaßraums der Blasdüse 22 offene Nuten 30 eingearbeitet. Wie der Figur zu entnehmen ist, weist der Boden 31 der Nuten 30 etwa die Form einer stetig gekrümmten Leitschaufel auf. Dabei verläuft der strom­ aufwärts gelegene Anfangsabschnitt 26 des Bodens 31 jeder Nute 30 etwa parallel und der stromabwärts gelegene Endab­ schnitt 27 etwa im rechten Winkel zur Düsenachse. Die Seiten­ wände 28 der Nuten 30 sind im vorliegenden Fall parallel zu­ einander, d. h. die Breite der Nuten 30 ist über deren gesamte Tiefe und Länge konstant. Zweckmäßig beträgt die Summe der Breiten aller Nuten 30 weniger als die Hälfte des Innenum­ fangs der engsten Stelle 19.

Alternativ ist es möglich, den Nuten einen trapezförmigen, sich nach innen zum Einlaßraum hin erweiternden Strö­ mungsquerschnitt zu geben.

In Einschaltstellung übergreift das feste Kontaktstück 17 mit seinem Innendurchmesser den Außendurchmesser des be­ weglichen Kontaktstückes 16. Der Außendurchmesser des festen Kontaktstückes 17 dagegen liegt praktisch dicht an der engsten Stelle 19 an und verschließt somit die Blasdüse selbst und gleichzeitig auch den Endabschnitt der Nuten 30.

Beim Ausschalthub wird der Pumpraum 15 unter Druck ge­ setzt und erst wenn die engste Stelle 19 der Blasdüse 22 das feste Kontaktstück verlassen hat, entsteht eine im wesentlichen axial verlaufende Blasströmung, die an der engsten Stelle durch das durch die Böden 31 der Nuten 30 umgelenkte Gas eingeschnürt wird, so daß der zwischen den Kontaktstücken 16, 17 gezogene Ausschalt-Lichtbogen 18 intensiver beblasen und von der Innenwand des Düsenraums abgehalten wird. Die Beblasung in Querrichtung durch die Nuten 30 setzt erst mit der axialen Blasströmung ein, so daß ein vorzeitiger Verbrauch von Druck­ gas aus dem Pumpraum 15 vermieden wird. Das durch die Nuten 30 fließende Gas ist praktisch keinem Verlust an kinetischer Energie unterworfen.

Die Nuten 30 verlaufen im wesentlichen parallel zur Achse der Blasdüse 22. Ihr Boden 31 ist dabei leitschaufelartig gewölbt. Bei einer anderen Ausführungsform beschreiben die nach innen offenen Nuten 30 (wie mit der gestrichelten Linie 30′ angedeutet) einen Abschnitt einer Schraubenwendel großer Steigung (über ca. 50°). Damit erreicht man, daß die Querbe­ blasung im Bereich der engsten Stelle 19 zusätzlich mit einem Drall überlagert ist, durch den der Ausschalt-Lichtbogen 18 zum Umlaufen veranlaßt wird.

Bezugszeichenliste

10 Schalter
11 Bolzen
21 Durchlässe (in 13)
13 Abschlußflansch
14 Pumpzylinder
15 Pumpraum
16 Bewegliches Kontaktstück
17 Ortsfestes Kontaktstück
18 Ausschalt-Lichtbogen
19 Engste Stelle (von 22)
20 Innerer Mantelraum
21 Äußerer Mantelraum
22 Blasdüse
23 Auslaßraum
24 Trennkörper
25 Düsenkörper
26 Anfangsabschnitt (von 31)
27 Endabschnitt (von 31)
28 Seitenwände (von 30)
29 -
30 Nuten
31 Boden (von 30)

Claims (9)

1. Druckgasschalter mit

• a) einem beweglichen (16) und einem feststehenden Kontaktstück (17),
• b) einer einem der Kontaktstücke (16, 17) zugeordneten, zu den Kontaktstücken (16, 17) konzentrisch angeordneten Blasdüse (22), die
  • b1) einen zu ihrer engsten Stelle (19) hin konvergie­ renden Einlaßraum (21), der über Durchlässe (12) an einen Pumpraum (15) angeschlossen ist, in dem während eines Ausschaltvorganges Löschgas unter Druck setzbar ist, und
  • b2) einen von ihrer engsten Stelle (19) weg divergie­ renden Auslaßraum (23) aufweist,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• c) in der den Einlaßraum (21) nach außen begrenzenden Innenwand der Blasdüse (22) sind zum Einlaßraum (21) hin offene, von den Durchlässen (12) zur eng­ sten Stelle (19) der Blasdüse (22) verlaufende Nuten (30) angeordnet,
• d) der Boden (31) jeder Nute (30) verläuft im an die Durchlässe (12) anschließenden Anfangsabschnitt (26) etwa parallel zur Längsachse der Kontaktstücke (16, 17) und
• e) im in die engste Stelle (19) der Blasdüse (22) ein­ mündenden Endabschnitt (27) etwa senkrecht zur Längsachse der Kontaktstücke (16, 17).

2. Druckgasschalter nach Patentanspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jede Nut (30) im wesentlichen parallel zur Längsachse der Kontaktstücke (16, 17) verläuft.

3. Druckgasschalter nach Patentanspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jede Nut einen Schraubenlinienabschnitt mit einer Steigung von mehr als 50° beschreibt.

4. Druckgasschalter nach Patentanspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Boden (31) jeder Nut (30) zwischen ihrem Anfangsabschnitt (26) und ihrem Endabschnitt (27) durch­ gehend nach außen gewölbt verläuft.

5. Druckgasschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (28) der Nuten (30) parallel zueinander verlaufen.

6. Druckgasschalter nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (30) unter sich gleich bemessen und in regelmäßigen Winkelabständen um die Düsenachse angeordnet sind.

7. Druckgasschalter nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Summe der Breiten aller Nuten (30) weniger als die Hälfte des Innenumfangs der engsten Stelle (19) der Blasdüse (22) ist.

8. Drucksschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede Nut (30) sich von ihrem Boden (31) zum Einlaßraum (21) hin trapezförmig erwei­ tert.