DE3535194A1

DE3535194A1 - Gas-blast circuit breaker

Info

Publication number: DE3535194A1
Application number: DE19853535194
Authority: DE
Inventors: Renz Dipl.-Ing. ETH Niedergösgen Coccioni; Hugo Oberentfelden Dössegger; Kurt Unterentfelden Ringgenberg
Original assignee: Sprecher und Schuh AG
Current assignee: Rockwell Automation Switzerland GmbH
Priority date: 1985-01-18
Filing date: 1985-10-02
Publication date: 1986-07-24
Also published as: CH665054A5; AT385147B; ATA309885A

Abstract

A stationary arc contact element (12) has allocated to it an axial moving arc contact element (16) which is surrounded by a blow-out nozzle (24) which moves with it. On the inlet side, the blow-out nozzle (24) is connected to a gas space (21) which can be subjected to pressure during a switching-off stroke. Seen in the flow direction, the blow-out nozzle (24) has a narrowest point (27) which is arranged downstream of the free end (29) of the moving contact element (16) and is located upstream of an inwardly open annular groove (26). In order to offer an improved expansion capability for the switching gases which occur during a switching-off stroke and are severely heated by the switching arc, and, in addition, to enable the switching gases to mix more quickly with fresh gas, the annular groove (26) is arranged between the free end (29) of the moving contact element (16) and the narrowest point (27) of the blow-out nozzle. The profile of the base (30) of the annular groove (24) is rounded. The moving contact element (16) is tubular and, adjacent to its free end (29), has a diameter which expands like a diffuser. <IMAGE>

Description

DRUCKGASSCHALTERPRESSURE GAS SWITCH

Die Erfindung betrifft einen Druckgasschalter nach der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Art.The invention relates to a gas pressure switch according to the preamble of claim 1 mentioned Art.

Ein solcher Schalter ist beispielsweise aus der CH-PS 629.910 (Fig. 1, 2 und 4) bekannt. Unstetigkeiten in der inneren Oberfläche des in der Regel einen Konfusor, eine engste Stelle und einen Diffusor aufweisenden Düsenraumes der Blasdüse werden allgemein dazu benützt, um Störungen in der Gas strömung des durch die Blasdüse strömenden Gases oder des bei einem Ausschalthub zündenden Schaltlichtbogens zu erzwingen, um damit mittelbar oder unmittelbar eine möglichst rasche Löschung des Schaltlichtbogens zu bewirken.Such a switch is, for example, from CH-PS 629.910 (Fig. 1, 2 and 4) known. Discontinuities in the inner surface of the usually one Confuser, a narrowest point and a diffuser having nozzle space of the blow nozzle are generally used to avoid disturbances in the gas flow through the nozzle flowing gas or the switching arc igniting during a switch-off stroke force in order to directly or indirectly delete the To cause switching arc.

So besitzen beispielsweise die Ringnut bzw. Ringnuten des vorstehend genannten, bekannten Schalters ein Querprofil, das entgegen der Strömungsrichtung des die Blasdüse durchströmenden Gases gerichtet ist und ist (sind) mit ihrer (ihren) offenen Seite(n) in Strömungsrichtung des Gases gesehen dem freien Ende des massiv ausgebildeten, beweglichen Kontaktstückes vorangehend angeordnet.For example, the annular groove or grooves of the above called, known switch has a transverse profile that is opposite to the direction of flow of the gas flowing through the nozzle and is (are) with its (their) open side (s) seen in the flow direction of the gas the free end of the massive formed, movable contact piece arranged beforehand.

Beim bekannten Schalter bilden die Seitenwände der nach innen offenen Ringnut bzw. Ringnuten an ihrem inneren Rand scharfe Kanten, die von der Gasströmung angeblasen werden. Damit erzeugt der Gasstrom beim Auftreffen auf diese scharfen Kanten einen Schall, der sich nach innen ausbreitet und auf den brennenden Schaltlichtbogen einwirkt.In the known switch, the side walls form the inwardly open Ring groove or ring grooves on their inner edge have sharp edges that are caused by the gas flow be blown on. The gas flow thus generates sharp edges when it hits them Edges a sound that propagates inward and onto the burning switching arc acts.

Es hat sich indessen gezeigt, dass der Schall nur bei Schaltlichtbögen geringerer Intensität zu einer merkbaren Wirkung führt, während namentlich bei Schaltlichtbögen grösserer Intensität durch die schnell eintretende Erhitzung der Gase ein Gegendruck entsteht, der zumindest zeitweilig die Gasströmung aus dem Gasraum aufhält und damit die Erzeugung von Schall unterbindet.It has been shown, however, that the sound only occurs during switching arcs lower intensity leads to a noticeable effect, especially with switching arcs greater intensity due to the rapid heating of the gases, a counter pressure arises, which at least temporarily stops the gas flow from the gas space and thus prevents the generation of sound.

Es ist daher ein Zweck der Erfindung, einen Schalter der eingangs genannten Art zu schaffen, der auch Schaltlichtbögen grösserer Intensität zuverlässig und rasch zu löschen vermag.It is therefore a purpose of the invention to provide a switch of the initially mentioned to create the type mentioned, which also reliably switch arcs of greater intensity and able to extinguish quickly.

Dementsprechend ist der Erfindung die Aufgabe zugrundegelegt, einen Druckgasschalter der eingangs genannten Art derart auszubilden, dass dem sich durch die plötzliche Erhitzung dementsprechend ausdehnenden Gas ausreichend Raum zur Expansion geboten wird und damit auch die Gelegenheit, sich mit zuströmendem frischen und noch kühlen Gas zu durchmischen, was - Versuche haben dies gezeigt - viel eher als die Einwirkung von Schall zur raschen Löschung von Schaltlichtbögen beiträgt.Accordingly, the invention is based on the object, a To design pressurized gas switch of the type mentioned in such a way that the the sudden heating accordingly expands the gas enough room for expansion is offered and with it the opportunity to meet the fresh and influx of fresh air still to mix cool gas, which - tests have shown - much rather than the effect of sound contributes to the rapid extinguishing of switching arcs.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist der vorgeschlagene Druckgas schalter die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 definierten Merkmale auf.To solve this problem, the proposed gas pressure switch the features defined in the characterizing part of claim 1.

Da die nach innen offene Ringnut zwischen dem freien Ende des beweglichen Kontaktstückes und der engsten Stelle der Blasdüse angeordnet ist, bildet sie in der Nähe des einen Fusspunktes des Schaltlichtbogens eine plötzliche und begrenzte Vergrösserung des Strömungsquerschnittes des die Blasdüse durchströmenden Gases und damit gewissermassen eine 11Ausweichstelle" in die die erhitzten Bogengase unter Abkühlung expandieren und dabei sich mit frischem Gas durchmischen können.Because the inwardly open annular groove between the free end of the movable Contact piece and the narrowest point of the nozzle is arranged, it forms in near the a base point of the switching arc a sudden and limited enlargement of the flow cross-section of that flowing through the blow nozzle Gas and thus to a certain extent an "escape point" into which the heated arc gases expand while cooling and mix with fresh gas.

Bevorzugte Ausführungsformen des vorgeschlagenen Schalters sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.Preferred embodiments of the proposed switch are shown in defined in the dependent claims.

Ausführungsbeispiele des vorgeschlagenen Schalters sind nachstehend anhand der Zeichnung näher beschrieben, in deren einziger Figur links ein Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform und rechts ein Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform der im vorliegenden Zusammenhang interessierenden Bestandteile eines Druckgasschalters schematisch dargestellt sind. Dabei ist zu bemerken, dass für gleiche Bestandteile der gezeigten Ausführungsformen dieselbe Bezugsziffer nur einmal eingetragen ist.Embodiments of the proposed switch are shown below described in more detail with reference to the drawing, in the single figure on the left a longitudinal section through a first embodiment and on the right a longitudinal section through a second embodiment the components of a pressurized gas switch that are of interest in the present context are shown schematically. It should be noted that for the same components In the embodiments shown, the same reference number is entered only once.

Der in der Zeichnung in Offenstellung gezeigte Druckgasschalter 10 weist ein ortsfestes, rohrförmiges und mit einem Abbrandring 11 versehenes Lichtbogen-Kontaktstück 12 auf, das von einem nur sehr schematisch angegebenen, ebenfalls ortsfesten Nennstrom-Kontaktstück 13 koaxial umgeben ist.The compressed gas switch 10 shown in the open position in the drawing has a stationary, tubular arc contact piece provided with an erosion ring 11 12, that of a very schematically indicated, also stationary rated current contact piece 13 is surrounded coaxially.

Mit dem Kontaktstück 12 wirkt durch Verschiebung längs der Schalterachse 14 und mittels eines nicht dargestellten Antriebes ein bewegliches, ebenfalls rohrförmiges und mit einem Abbrandring 15 versehenes, bewegliches Lichtbo- ben-Kontaktstück 16 zusammen, das mit einem Schaltrohr 17 elektrisch verbunden ist und über dieses an den Antrieb gekoppelt ist. Das Schaltrohr 17 ist obernends durch vorzugsweise angeformte, radial abstehende Streben 18 mit einem Zylinder 19 verbunden, dessen oberer Randbereich 20 als mit dem Nennstromkontakt 13 zusammenwirkender Nennstromkontakt ausgebildet ist.With the contact piece 12 acts by displacement along the switch axis 14 and a movable, likewise tubular, drive by means of a drive (not shown) and with a consumable ring 15 provided, movable arc ben contact piece 16 together, which is electrically connected to a switching tube 17 and via this is coupled to the drive. The switching tube 17 is preferably through at the top molded, radially protruding struts 18 connected to a cylinder 19, the upper edge area 20 as a rated current contact cooperating with the rated current contact 13 is trained.

Zwischen dem Schaltrohr 17 und der Innenwand des mit diesem mitbeweglichen Zylinders 19 ist ein mantelförmiger Gasraum 21 vorhanden, der unternends durch einen nicht dargestellten, ortsfest abgestützten, ringförmigen Kolhen begrenzt ist. Bei einem Ausschalthub, d.h. wenn sich die bisher beschriebenen, beweglichen Schalterteile von oben nach unten bewegen., wird somit der Gasraum unter Druck gesetzt.Between the switching tube 17 and the inner wall of the movable with this Cylinder 19 is a jacket-shaped gas space 21 available, the bottom by a not shown, fixedly supported, annular piston is limited. at a switch-off stroke, i.e. when the movable switch parts described so far move from top to bottom., the gas space is thus put under pressure.

Der Gasraum 21 steht über zwischen den Streben 18 freigelassene Durchlässe 22 mit dem mantelförmigen Einlass 23 einer Blasdüse 24 aus einem Isolierstoff, beispielsweise aus einem mit einem mineralischen Füllstoff gemagerten, gsinterten PTFE, in Verbindung. Innen ist der mantelförmige Einlass 23 durch einen den Endbereich des Kontaktstückes 16 umgebenden Strömungskörper 15, ebenfalls aus Isolierstoff, begrenzt, welcher Strömungskörper 25 obernends am Schaltrohr 17 befestigt ist.The gas space 21 protrudes through passages left free between the struts 18 22 with the jacket-shaped inlet 23 of a blow nozzle 24 made of an insulating material, for example made of a gsintered PTFE, leaned with a mineral filler, in combination. Inside is the jacket-shaped inlet 23 through one of the end regions of the contact piece 16 surrounding flow body 15, also made of insulating material, limited which Flow body 25 is attached at the top of the switching tube 17.

Die im oberen Teil des Zylinders 19 beispielsweise durch Verkittung oder Verschraubung befestigte Blasdüse 24 besitzt im Anschluss an den Einlass 23 eine nach innen offene Ringnut 26, auf welche die engste Stelle 27 der Blasdüse 24 folgt, welche Stelle von einem Abschnitt 28 gefolgt ist, der in der Art eines Diffusors divergiert.The in the upper part of the cylinder 19, for example, by cementing or screw connection has a blow nozzle 24 connected to the inlet 23 an inwardly open annular groove 26 on which the narrowest point 27 of the Air nozzle 24 follows which place is followed by a section 28 which, in the manner of a Diffuser diverges.

Zu beachten ist, dass die nach innen offene Ringnut 26 zwischen dem freien Ende 29 des Kontaktstückes 16 und der engsten Stelle 27 angeordnet ist und somit eine plötzliche Erweiterung des bis dahin sich im Einlass 23 zunehmend verengenden Strömungsquerschnittes darstellt.It should be noted that the inwardly open annular groove 26 between the free end 29 of the contact piece 16 and the narrowest point 27 is arranged and thus a sudden widening of the up to then increasingly narrowing in inlet 23 Represents flow cross-section.

Die nach innen offene Ringnut 26 besitzt sowohl in der links als auch in der rechts dargestellten Ausführungsform einen Boden 30, der ein verrundetes Profil aufweist. Ebenfalls besitzt die nach innen offene Ringnut 26 sowohl bei der links als auch bei der rechts dargestellten Ausführungsform eine zur engsten Stelle nähere Seitenwand 31, die im wesentlichen rechtwinklig zur Achse 14 des Schalters steht und innen mit einer Verrundung 32 in die engste Stelle 27 übergeht. Die andere, d.h.The inwardly open annular groove 26 has both in the left and In the embodiment shown on the right, a bottom 30 which is rounded Has profile. Also has the inwardly open annular groove 26 both in the on the left and in the embodiment shown on the right one to the narrowest point closer side wall 31 which is substantially perpendicular to the axis 14 of the switch stands and merges with a fillet 32 into the narrowest point 27 on the inside. The other, i.e.

die von der engsten Stelle 27 entferntere Seitenwand der nach innen offenen Ringnut 26 ist bei der Ausführungsform links mit 33 bezeichnet und steht ebenfalls im wesentlichen rechtwinklig zur Achse 14 des Schalters. Bei der Ausführungsform rechts dagegen, ist diese andereSeitenwand mit 33' bezeichnet und hat die Form der Mantelfläche eines mit seiner Spitze zur engsten Stelle 27 hinweisenden Kegelstumpfes.the side wall of the inward, which is further away from the narrowest point 27 open annular groove 26 is designated in the embodiment on the left with 33 and stands also substantially at right angles to the axis 14 of the switch. In the embodiment on the other hand, on the right, this other side wall is denoted by 33 'and has the shape of Jacket surface of a truncated cone pointing with its tip to the narrowest point 27.

Die Formgebung und die Anordnung der nach innen offenen Ringnut 26 begünstigt bei beiden Ausführungsformen beim Zünden eines Schaltlichtbogens und bei dem damit einhergehenden Druckstoss die Ausbildung eines in sich geschlossenen "Wirbelringes" in der Ringnut 26 selbst, was der Durchmischung der heissen Schaltgase mit zuströmendem frischen Gas und somit einer raschen Abkühlung der ersteren förderlich ist. Ausserdem können die heissen Schaltgase nicht nur durch den Abschnitt 28 (Diffusol), sondern auch durch den Innenraum des Kontaktstückes 16 entweichen.The shape and the arrangement of the inwardly open annular groove 26 favored in both embodiments when igniting a switching arc and with the associated pressure surge, the formation of a self-contained "Vortex ring" in the annular groove 26 itself, what the mixing of the hot switching gases with incoming fresh gas and thus rapid cooling the former is beneficial. In addition, the hot switching gases can not only get through the section 28 (Diffusol), but also through the interior of the contact piece 16 escape.

Claims

PATENT CLAIMS 1. Pressurized gas switch with one fixed (12) and one axially movable arc contact piece (16), which is moved by one with this Blowing nozzle (24) is surrounded, the inlet side at a switch-off stroke below Pressure-settable gas space (21) is connected, the blow nozzle (24) having an in Seen in the direction of flow, the free end (29) of the movable contact piece (16) subsequently arranged, narrowest point (27), the upstream one after inwardly open annular groove (26) is upstream, characterized in that the annular groove (26) between the free end (29) of the movable contact piece (16) .und the narrowest Place (27) of the nozzle (24) is arranged, the profile of the bottom (30) of the Annular groove (26) is rounded, and wherein the movable contact piece (16) is tubular is and following its free end (29) a dfffusor-like widening Has inner diameter.

2. Compressed gas switch according to claim 1, characterized in that that the side wall (31) of the annular groove closer to the narrowest point (27) of the blower nozzle (24) (26) is substantially perpendicular to the axis (14) of the switch.

3. Compressed gas switch according to claim 1, characterized in that that both side walls (31, 33) of the annular groove (26) at right angles to the axis (14) of the Switch are.

4. Compressed gas switch according to claim 2, characterized in that that the side wall (33 ') further away from the narrowest point (27) of the blower nozzle (24) the annular groove (26) has the shape of a syringe pointing to the narrowest point (27j Has truncated cone.

5. Compressed gas switch according to claim 1 or 3, characterized in that that the width of the annular groove (26) is essentially the distance between the free End (29) of the movable contact piece (16) and the narrowest point (27) of the blow nozzle (24) corresponds.

6. Compressed gas switch according to claim 2, characterized in that that the side wall (31) of the annular groove closer to the narrowest point (27) of the blower nozzle (24) (26) on its inner edge over a rounding (32) in the narrowest point (27) of the Blowing nozzle (24) passes.