DE3134644A1

DE3134644A1 - Druckgasschalter

Info

Publication number: DE3134644A1
Application number: DE19813134644
Authority: DE
Inventors: Karl Dr.rer.nat. 1000 Berlin Zückler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1981-08-28
Filing date: 1981-08-28
Publication date: 1983-03-17
Also published as: DE8125499U1; DE3134644C2

Description

Druckgasschalter
Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckgasschalter mit zwei feststehenden düsenförmigen Schaltstücken, die in der Einschaltstellung durch ein hohlzylindrisches bewegliches Schaltstück überbrückt sind, mit einer aus einem Kolben und einem Zylinder bestehenden Blaseinrich tung und mit einer den Anströmquerschnitt zwischen den feststehenden Schaltstücken Ntermindernden ringförmigen Isoliereinrichtung.
Bei einem bekannten Druckgasschalter dieser Art (DE-B-24 38 017) besteht die Isoliereinrichtung aus einem ringförmigen Isolierstoffkörper mit axialer Erstreckung. Der Isolierstoffkörper ist an seiner einen Stirnseite am Boden des Zylinders und an seiner anderen Stirnseite an dem beweglichen Schaltstück befestigt.
Er ist mit Ausnehmungen versehen, die derart bemessen sind, daß der für den Durchtritt des Druckgases wirksamer Querschnitt etwa so groß wie die Querschnitte der zur Abfuhr des Lichtbogengases bestimmten feststehenden Schaltstücke ist. Bei diesem bekannten Druckgas schalter wird die geöffnete Trennstrecke demzufolge durch Isolierstoffteile überbrückt, die die dielektrische Festigkeit des gelöschten Kontaktsystems beeinträchtigen können.
Diesbezüglich verbessert ist ein weiterer bekannter Druckgasschalter (DE-B-27 59 268), bei dem ein ringförmiger Isolierstoffkörper eine axiale Erstreckung aufweist, die geringer als die Länge der Trennstrecke zwischen den feststehenden Schaltstücken ist; der Isolierstoffkörper ist etwa in der Mitte zwischen Boden des Zylinders und dem freien Ende des beweglichen Schaltstückes angeordnet. Bei diesem bekannten Druckgasschal ter ist das Schaltverhalten bei kapazitiven Strömen besonders gut. Außerdem liegt bei diesem Druckgasschalter eine gute Führung des Lichtbogens vor.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckgasschalter vorzuschlagen, bei dem unter Beibehaltung der Vorteile des zuletzt beschriebenen bekannten Druckgasschalters der Lichtbogen besonders gut zwischen den düsenförmigen Schaltstücken geführt ist, so daß die Gefahr eines Ausbrechens des Lichtbogens weitestgehend vermieden ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Druckgasschalter der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß die Isoliereinrichtung an der Stirnseite eines feststehenden Schaltstückes befestigt und unter Einhaltung eines von der zulässigen elektrischen Feldstärke bestimmten Abstandes von dem anderen Schaltstück so gestaltet, daß zwischen den Schaltstücken ein Strömungsquerschnitt verbleibt, der etwa so groß wie der innere lichte Querschnitt der Schaltstücke ist.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Druckgasschalters besteht darin, daß der Anströmquerschnitt wegen der Isoliereinrichtung zwischen den feststehenden Schaltstücken verhältnismäßig klein ist, wodurch hohe Strömungsgeschwindigkeiten des Löschgases erzielt werden, was wiederum zu einer guten Lichtbogenstabilisierung führt, Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Isoliereinrichtung infolge ihrer Anordnung an der Stirnseite eines feststehenden Schaltstückes den Lichtbogen verhältnismaßig stark einengt, was der Lichtbogenstabilisierung förderlich ist. Dabei ergibt sich ein Schutz der Isoliereinrichtung von selbst insbesondere für den v g Fall, daß diese vorteilhafterweise aus Teflon besteht, weil sich bei Verwendung dieses Werkstoffes durch Selbstverdampfung ein zusätzlicher Schutz ergibt.
Bei dem erfindungsgemäßen Druckgasschalter besteht die Isoliereinrichtung vorteilhafterweise aus einzelnen Isolierstäben, die im Abstand voneinander mittels Zapfen in Löchern des einen Schaltstückes gehalten sind. Es ist aber auch denkbar, anstelle einzelner Isolierstäbe eine kronenartige Anordnung zu verwenden, die mit ihren einzelnen Zacken an dem Schaltstück angebracht ist.
Die Isolierstäbe sind vorteilhafterweise im Querschnitt lanzettförmig ausgebildet und mit ihrer Spitze nach außen gerichtet angebracht. Dies hat den Vorteil, daß die Strömung von außen nach innen begünstigt, eine Rückströmung von innen nach außen aber erschwert wird.
Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Figur 1 ein Längsschnitt durch den im Zusammenhang mit der Erfindung interessierenden Teil eines Druckgasschalters und in Figur 2 ein Querschnitt durch diesen Teil gezeigt.
Die Figur 1 läßt ein feststehendes düsenförmiges Schaltstück 1 erkennen, dem ein weiteres feststehendes düsenförmiges Schaltstück 2 in einem Abstand a gegenüber angeordnet ist. Beide Schaltstücke 1 und 2 sind durch ein hohlzylindrisches bewegliches Schaltstück 3 im eingeschalteten Zustand überbrückt; dieser Zustand ist in der Figur 1 schematisch gezeigt. An dem feststehenden Schaltstück 2 sind Isolierstäbe 4 angebracht, die - wie insbesondere Figur 2 zeigt - einen lanzettförmigen Querschnitt aufweisen. Die Isolierstäbe 4 sind jeweils mit einem Zapfen 5 versehen, der in Löcher 6 des feststehenden Schaltstückes 2 eingeführt ist. In nicht dargestellter Weise, beispielsweise durch Sinterung, können die Isolierstäbe 4 mit dem feststehenden Schaltstück 2 verbunden sein.
Wie die Figur 2 zeigt, sind die Isolierstäbe 4 in gleichen Abständen b voneinander auf dem feststehenden Schaltstück 2 gehalten. Sie sind so an dem Schaltstück 2 angebracht, daß sie mit ihrer Spitze 7 nach außen weisen, so daß sie dem in Richtung des Pfeiles 8 einströmenden Gas einen möglichst geringen Strömungswiderstand entgegensetzen. In einer Richtung entgegengesetzt dazu sind die Isolierstäbe 4 dagegen kantig ausgebildet, um eine Rückströmung zu erschweren.
Um eine ausreichende dielektrische Festigkeit zu gewährleisten, befinden sich die Isolierstäbe 4 in einem Abstand al von dem einen Schaltstück 1, wobei dieser Abstand im Hinblick auf eine höchstzulässige Feldstärke bemessen ist. Diese höchstzulässige Feldstärke El läßt sich durch folgende Formel beschreiben: El = U/(al + ++ a2) In dieser Gleichung bedeutet U die höchst am Schalter auftretende Spannung, 61 die Dielektrizitätskonstante des Isoliergases des Druckgasschalters, g 2 die Dielektrizitätskonstante der Isolierstäbe 4 und a2 die Länge der Isolierstäbe (vgl. Figur 1). Anhand dieser Beziehung ist der Abstand a1 gewählt.
Bei der Bemessung der Isoliereinrichtung ist ferner berücksichtigt, daß der Strömungsquerschnitt zwischen den feststehenden Schaltstücken 1 und 2 so groß ist, daß er etwa dem inneren lichten Querschnitt der beiden Schaltstücke entspricht. Der Strömungsquerschnitt zwischen den Schaltstücken 1 und 2 ist also - anders ausgedrückt - doppelt so groß wie der innere lichte Querschnitt eines Schaltstückes 1 bzw. 2. Nimmt man an, daß die Isoliereinrichtung aus n Isolierstäben besteht, die im Abstand b angeordnet sind, und nimmt man ferner an, daß die feststehenden Schaltstücke zylindrisch ausgebildet sind und einen inneren Durchmesser D besitzen, dann folgt daraus näherungsweise folgende Beziehung: (r*D . al + n t a2 b) = ( +* e D2) 2 Unter zusätzlicher Heranziehung dieser Gleichung läßt sich dann bei einem vorgegebenen inneren Durchmesser D der feststehenden Schaltstücke 1 bzw. 2 und einer vorgegebenen Anzahl n von Isolierstäben der Abstand b zwischen den Isolierstäben errechnen.
4 Patentansprüche 2 Figuren

Claims

Patentansprüche Druckgasschalter mit zwei feststehenden düsenförmigen Schaltstücken, die in der Einschaltstellung durch ein hohlzylindrisches bewegliches Schaltstück überbrückt sind, mit einer aus einem Kolben und einem Zylinder bestehenden Blaseinrichtung und mit einer den Angström querschnitt zwischen den feststehenden Schaltstücken vermindernden ringförmigen Isoliereinrichtung d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Isoliereinrichtung an der Stirnseite eines feststehenden Schaltstückes (2) befestigt und unter Einhaltung eines von der zulässigen elektrischen Feldstärke bestimmen Abstandes (al) von dem anderen Schaltstück (1) sbgestaltet ist, daß zwischen den Schaltstücken (1,2) ein Strömungsquerschnitt verbleibt, der etwa doppelt so groß wie der innere lichte Querschnitt der Schaltstücke (1,2) ist.
2. Druckgasschalter nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Isoliereinrichtung aus einzelnen Isolierstäben (4) besteht, die im Abstand (b) voneinander mittels Zapfen (5) in Löchern (6) des einen Schaltstückes (2) gehalten sind.
3. Druckgasschalter nach Anspruch 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Isolierstäbe (4) im Querschnitt lanzettförmig ausgebildet und mit ihrer Spitze (7) nach außen gerichtet angebracht sind.
4. Druckgasschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Isoliereinrichtung aus Teflon besteht.