DE662807C

DE662807C - Circuit breaker with arc extinguishing by a liquid flow

Info

Publication number: DE662807C
Application number: DEST54024D
Authority: DE
Inventors: F W Pape
Original assignee: STUDIENGES HOCHLEISTUNGSSCHALT; Studiengesellschaft fuer Hochleistungs Schalter GmbH
Current assignee: STUDIENGES HOCHLEISTUNGSSCHALT; Studiengesellschaft fuer Hochleistungs Schalter GmbH
Priority date: 1935-09-10
Filing date: 1935-10-20
Publication date: 1938-07-21

Description

Stromunterbrecher mit Lichtbogenlöschung durch eine Flüssigkeitsströmung Es wurden bereits Stromunterbrecher in den verschiedensten Ausführungsmöglichkeiten in Vorschlag gebracht, bei denen ein in der Löschkammer eingebauter Pumpkolben, durch den Lichtbogengasdruck angetrieben, eine Flüssigkeitsströmung erzeugt, die zur Löschung des Lichtbogens dient. Hierbei wurden auch schon feststehende Hohlkontakte benutzt, in die ein beweglicher Schaltstift zur Herbeiführung eines guten Stromschlusses eindringt.Circuit breaker with arc extinguishing by a liquid flow There have already been circuit breakers in a wide variety of designs proposed, in which a pump piston built into the extinguishing chamber, driven by the arc gas pressure, creates a liquid flow that serves to extinguish the arc. Fixed hollow contacts were also used here used, in which a movable switch pin to bring about a good electrical connection penetrates.

Diese Gattung von Stromunterbrechern arbeitet sehr wirkungsvoll, sofern bei Beginn des Abschaltvorgangs die Löschkammer frei von Gasen, also vollständig mit Flüssigkeit angefüllt ist. Erfolgt hierbei eine Ausschaltung, so ergibt die geringste Gas- und Dampfentwicklung durch die Lichtbogenwärme einen großen Druckanstieg und damit eine große Antriebskraft für den Pumpkolben, so "daß eine Flüssigkeitsströmung von Beginn der Lichtbogenbildung an gewährleistet ist. Auch kleine Abschaltströme genügen schon zur Exzeugung einer ausreichenden Löschmittelströmung. Anders ist der Vorgang, wenn ein Teil der Löschkammer mit Gas angefüllt ist. In diesem Falle wird zunächst der gasförmige Inhalt der Kammer durch die sich beim Abgchaltvorgang neubildenden Gase und Dämpfe verdichtet, bis der Druck die H,5he erreicht hat, die zur Bewegung des Pumpkölbens erforderlich ist. Für diesen Verdichtungsvorgang wird eine gewisse Zeitdauer benötigt, die ausreicht, den Löschvorgang unangenehm zu verzögern. Ist die Ausschaltstromstärke klein, so wird die Abschaltdauer weiterhin gesteigert, und die Löschung erfolgt erst nach einer größeren Anzahl von Stromwellen. Diese unerwünschte' Gasansammlung geschieht nicht nur während des Abschaltvorgangs, sondern in besonderem Maße auch während des Einschaltvorgangs infolge des hierbei entstehenden Einschaltlichtbogens.This type of circuit breaker works very effectively, provided at the start of the shutdown process, the extinguishing chamber is free of gases, i.e. completely is filled with liquid. If this is switched off, the result is The slightest gas and vapor development due to the heat of the arc causes a large increase in pressure and thus a large driving force for the pump piston, so that a liquid flow is guaranteed from the beginning of the arc formation. Even small cut-off currents suffice to generate a sufficient flow of extinguishing agent. Is different the process when part of the extinguishing chamber is filled with gas. In this case is first the gaseous content of the chamber through which during the shutdown process newly forming gases and vapors are compressed until the pressure has reached the H, 5he is required to move the pump piston. For this compaction process a certain period of time is required, which is sufficient to delay the deletion process unpleasant. If the breaking current is small, the cut-off time is increased further, and the deletion takes place only after a large number of current waves. These unwanted 'gas accumulation happens not only during the shutdown process, but especially during the switch-on process as a result of the resulting Starting arc.

Es wurde bereits vorgeschlagen, iti den einzelnen Druckräumen der Löschkammer bei Schaltern mit einer Differentialpumpeinrichtung .an der höchsten Stelle der Löschkammer ständig offene Bohrungen vorzusehen, um den nach einem Schaltvorgang in der Löschkammer verbleibenden Gasen- die Möglichkeit zu geben, aus der Löschkammer allmählich auszusteigen. Dieses bekannte Mittel zur Entlüftung der Druckkammern bei Leistungsschaltern ist aber nicht wirkungsvoll. Sind die Entlüftungsbohrungen so eng, daß sie den normalen Löschvorgang nicht stören, so ist, wenn der Auftrieb allein überhaupt genügt, die Gase durch die kleine öffnung zu zwängen, die Zeitdauer des Gasaustritts sehr groß. Die Leistungsschalter müssen aber kurz nach dem Einschalten für den Ausschaltvorgang bereit sein. Kommt @es doch vor, daß die Schalter bei tlberstrom oder gar auf Kurzscbluß. eingeschaltet werden, in welchen Fällen sie kurz darauf wieder ausschalten müssen. At, ;'.,° in diesen Fällen muß zuverlässig gute hä .` schung erfolgen. Macht man aber die Aus` gleirhsöffnungen so groß, daß die Gewißheit besteht, daß die Gase gut austreten können, so wird hierdurch wohl die Zeitdauer der Entgasung verkürzt, aber auch der Arbeitsvorgang der Pumpeinrichtung verschlechtert, da während des Schaltvorgangs zuviel Druckflüssigkeit für den Löschvorgang verlorengeht.It has already been suggested that iti the individual pressure rooms of the The arcing chamber for switches with a differential pumping device at the highest Place the extinguishing chamber to provide constantly open holes to prevent the after a switching process Gases remaining in the extinguishing chamber - to give the possibility of exiting the extinguishing chamber gradually getting off. This known means for venting the pressure chambers in the case of circuit breakers, however, is not effective. Are the vent holes so close that they do not disturb the normal extinguishing process, so is when the buoyancy Simply forcing the gases through the small opening is sufficient for the length of time the gas leakage is very large. However, the circuit breakers must shortly after to the Switch on ready for the switch-off process. @ It happens that the switches with overcurrent or even on short circuit. be switched on, in which cases you have to switch them off again shortly afterwards. At,; '., ° in these cases must be reliable good huh. But if you make the balancing openings so large that if there is certainty that the gases can escape well, then this will probably do so the duration of the degassing is shortened, but also the working process of the pumping device deteriorated because too much hydraulic fluid for the extinguishing process during the switching process get lost.

Um diese Nachteile zu vermeiden, soll gemäß der Erfindung die Wegstrecke :des Kontaktstiftes, die er zum Eindringen in den festen Hohlkontakt zurücklegen muß, dazu benutzt werden, einen an der höchsten Stelle der Löschkammer vorgesehenen Auslaßkanal zu öffnen, der sich dann während dies Ausschaltvorgangs des Stromunterbrechers auf dem Wege des Kontaktstiftes bis zur Kontakttrennung selbsttätig wieder schließt. Hierbei sind zwei Möglichkeiten für die Anordnung des Stromunterbrechers besonders zu beachten. ES kann der Schalter so aufgestellt werden, daß der Schaltstift die Löschkammer entweder nach unten oder nach oben verläßt. Dementsprechend kann einmal der Pumpraum zunehmenden Volumens oder der Pumpraum abnehmenden Volumens oben liegen und derjenige Raum sein, in dem sich die Gase sammeln.In order to avoid these disadvantages, according to the invention, the distance should : of the contact pin, which he put back to penetrate into the fixed hollow contact must be used, one provided at the highest point of the extinguishing chamber To open the outlet channel, which is then during this switching off of the circuit breaker automatically closes again on the way of the contact pin until the contact is separated. Two possibilities for the arrangement of the circuit breaker are special here to be observed. ES the switch can be set up so that the switch pin the Exhaust chamber either down or up leaves. Accordingly, once can the pump chamber of increasing volume or the pump chamber of decreasing volume are on top and be the room where the gases collect.

Wird der Kontaktstift nach unten aus der Löschkammer bewegt, so ist es vorteilhaft, in dem festen Hohlkontakt im oberen Löschkammerraum einen Bolzen anzuordnen, der selbst als Auslaßorgan ausgebildet sein kann oder aber gegen ein federbelastetes Auslaßorgan drückt. Wird der Schalter eingeschaltet, dringt also der Kontaktstift in den Hohlkontakt ein, so verdrängt er den Bolzen, wodurch das an der höchsten Stelle der Kammer sich befindliche Auslaßorgan geöffnet wird, so daß das Gas entweichen und Flüssigkeit in die Kammer einströmen kann. Während des Auss:chaltvorgangs wird das Auslaßorgan durch Federkraft wieder zugedrückt.If the contact pin is moved downwards out of the arcing chamber, it is it is advantageous to have a bolt in the solid hollow contact in the upper arcing chamber space to be arranged, which can itself be designed as an outlet or against a spring-loaded outlet member presses. If the switch is turned on, it penetrates the contact pin into the hollow contact, it displaces the bolt, whereby the the outlet member located at the highest point of the chamber is opened, so that the gas can escape and liquid can flow into the chamber. During the When switching off, the outlet element is pressed shut again by spring force.

Führt der Schaltstift nach oben aus der Löschkammer, ist also der obere Pumpräum der Raum höheren Druckes, so wird durch die Gasrntwicklung beim Einschaltvorgang ein Teil der Flüssigkeit durch den unteren Pumpraum und von dort durch die Sicherheitsüberströmventile aus der Löschkammer fortgedrängt, was aber eine Verringerung des Inhalts an Löschflüssigkeit in der oberen Kammer bedeutet. Bei schweren Kurzschlußabschaltungen ist es dann möglich, daß der restliche Löschmittelvorrat in der Druckkammer für den Löschvorgang nicht mehr ausreicht, vielmehr anschließend Gas in den Lichtbogien gespritzt wird und Stehfeuer auftritt.If the switch pin leads upwards out of the arcing chamber, it is the The upper pumping chamber is the space of higher pressure, so due to the development of gas during the switch-on process part of the liquid through the lower pump chamber and from there through the safety overflow valves forced out of the extinguishing chamber, which, however, reduces the content of extinguishing liquid in the upper chamber means. In the case of severe short-circuit shutdowns, it is possible that the remaining extinguishing agent supply in the pressure chamber for the extinguishing process is no longer sufficient, rather gas is then injected into the arc and standing fire occurs.

ist daher wichtig, daß die Gase beim r:schaltvorgang sofort aus der oberen Kam-#,@# #t. 4i ausströmen können. Dies geschieht, wenn äm Ende der Einschaltbewegung durch den Kontaktstift ein Auslaßorgan an der, höchsten Stelle der oberen Kammer geöffnet wird. Eine besonders einfache Ausführung für das Auslaßorgan wird erzielt, wenn man den Schaltstift selbst mit überströmkanälen versieht, die so angeordnet sind, daß während. der Zeitdauer des Kontaktschlusses Gase und Dämpfe aus der Löschkammer durch den Schaltstift emporsteigen können, während bei Kontakttrennung die überströmkanäle in dem Kontaktstift durch seine Führung im Kammerdeckel verschlossen werden.It is therefore important that the gases are immediately released during the r: switching process upper Kam - #, @ # #t. 4i can flow out. This happens when at the end of the switch-on movement through the contact pin an outlet member at the highest point of the upper chamber is opened. A particularly simple design for the outlet member is achieved if you provide the switch pin itself with overflow channels, which are so arranged are that while. the duration of the contact closure for gases and vapors from the extinguishing chamber can climb up through the switch pin, while the overflow channels in the event of contact separation be closed in the contact pin by its guide in the chamber lid.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele für den Erfindungsgegenstand bei einer Anordnung der Löschkammer mit nach oben gerichtetem Schaltstift dargestellt. Die Löschkammera (Abt. i), die in dem Schaltergehäuse b eingebaut ist, enthält einen Differentialkolben c, der die festen Kontakte d und den Kontaktstifte umschließt; Der Kontaktstifte ist mit einer Durchbohrung f versehen, die im eingeschalteten Zustand des Schalters den Gasen in der Kammer g von der höchsten Stelle der Kammer aus freien Austritt ermöglicht. Werden die Kontakte getrennt, so muß sich zunächst der Kontaktstift aus dem Hohlkontakt entfernen. Auf diesem Weg bis zur Kontakttrennung wird die Verbindungsöffnung des Kanals f mit dem Raum g in die Führung der Löschkammerwand verschoben, so daß die Kammer g bei Beginn der Lichtbogenbildung wieder abgeschlossen ist. Der gesamte Inhalt der Kammer g steht für die Erzeugung der Flüssigkeitsströmung zum Löschen des Lichtbogens zur Verfügung.The drawing shows two exemplary embodiments of the subject matter of the invention shown in an arrangement of the arcing chamber with the switch pin pointing upwards. The quenching chamber a (Abt. I), which is installed in the switch housing b, contains one Differential piston c which encloses the fixed contacts d and the contact pins; The contact pin is provided with a through hole f, which is switched on State of the switch the gases in the chamber g from the highest point of the chamber allows free exit. If the contacts are separated, it must first remove the contact pin from the hollow contact. On this way up to the separation of contacts the connection opening of the channel f with the space g in the guide of the arcing chamber wall shifted so that the chamber g closed again at the beginning of the arcing is. The entire contents of the chamber g stand for the generation of the liquid flow available to extinguish the arc.

In der Abb. z ist der Aufbau des Stromunterbrechers der gleiche wie in Abb. i. Lediglich das Gasauslaßorgan ist ein-anderes. Der Kontaktstift e trägt einen Anschlag 7z, der beim Eindringen des Kontaktstiftes in den festen Hohlkontakt d ein federbelastetes Ventil i niederdrückt. In dieser Stellung können Gase der Kammer g entweichen, und es kann dafür Flüssigkeit in die Kammer g eindringen. Wird der Schaltstift aus dem festen Kontakt d entfernt, so bewegt sich auch der Anschlag ä nach Hoben, und das Ventil i kann sich schließen, bevor die Kontakttrennung erfolgt und der Ausschaltlichtbogen sich bildet.In Fig. Z, the structure of the circuit breaker is the same as in Fig. i. Only the gas outlet element is different. The contact pin e carries a stop 7z which, when the contact pin penetrates into the fixed hollow contact d depresses a spring-loaded valve i. In this position gases can Chamber g escape and liquid can penetrate into chamber g. Will If the switch pin is removed from the fixed contact d, the stop also moves ä after lifting, and valve i can close before the contact is separated and the breaking arc is formed.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Circuit breaker with arc extinguishing a liquid flow flowing through a built into the extinguishing chamber Pumping device is generated and in which the movable contact pin during the switch-on process in a fixed hollow contact penetrates, characterized in that the contact pin on the distance that it travels to penetrate the fixed contact, one at the highest point of the quenching chamber provided outlet channel opens during the switch-off process on the way of the contact pin up to the contact separation closes again automatically.

2. Circuit breaker according to claim i with down contact pin emerging from the quenching chamber, characterized in that there is a movable bolt in the fixed hollow contact in the upper arcing chamber space, which is either designed as an outlet organ itself or a special outlet organ actuated, the necessary to open the outlet cross-section of the chamber Stroke movement of the bolt through the contact pin penetrating the hollow contact is caused.

3. Circuit breaker according to claim i with upward from the arcing chamber protruding contact pin, characterized in that the contact pin overflow channels possesses, which are arranged such that during the period of contact closure Gases and vapors. the quenching chamber through the contact pin to the outside can, while with contact separation the overflow openings of the channel in the contact pin be closed by its guide in the chamber lid.