DE755056C

DE755056C - Electrical circuit breakers, in particular switches, with arc extinguishing by a flowing extinguishing agent

Info

Publication number: DE755056C
Application number: DEL102826D
Authority: DE
Inventors: Leonard J Linde
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1939-12-22
Filing date: 1940-12-22
Publication date: 1953-07-06
Also published as: US2272214A; GB544989A

Description

Die Erfindung¹ bezieht sich auf eineni elektrischen Stromunterbrecher, insbesondere Schalter, mit Lichtbogenlöschung durch ein strömendes Löschmittel, wie Druckgas. Bei einem solchen; Schalter wird der Abschaltlichtbogeni durch einen Druckgasstrom, gelöscht, der ihm entweder längs oder quer bebläst. Die Schaltgase werden dabei durch eine Abgaskammer bzw. einen Abgaskanail· über einen Kühler abgeleitet, so daß sie bei ihrem Austritt aus dem Schalter so weit gekühlt sind,The invention ¹ relates to an electrical circuit breaker, in particular a switch, with arc extinguishing by a flowing extinguishing agent such as compressed gas. With such a; Switch, the switch-off arc is extinguished by a stream of pressurized gas that blows it either lengthways or across. The switching gases are discharged through an exhaust gas chamber or an exhaust gas duct via a cooler so that when they exit the switch they are cooled to such an extent that

daß sie keinen Anlaß zu· Überschlägen geben können.that they do not give rise to flashovers can.

Nun ist aber der beim Abschaltvorgang zuerst entstehende Teil der Lichtbogenlänge infolge der noch nahe beieinanderliegenden Enden der Schaltkontakte stärker mit von den Kontakten losgerissenen¹ Metalikeilchen angefüllt. Diese müssen vor dem Austritt der Schaltgase aus; dem Schalter vollständig¹ verbrennen, unid außerdem müssen die Gase wiederum genügend gekühlt aus dem SchalterNow, however, the first resulting in the turn-off part of the arc length as a result of even closely spaced ends of the switching contacts with more dislodged from the contacts ¹ Metalikeilchen filled. These must be switched off before the switching gases are released; the switch ¹ burn completely, unid also the gases must again be sufficiently cooled from the switch

austreten. Wenn; man nun aber mit Rücksicht auf diese Erscheinung alle Schaltgase, wie man es bisher getan hat, durch eine entsprechend ausgebildete Abgaskammer mit entsprechenden Kühleinrichtungen, leitet, so ist dies im Hinblick auf den übrigen Teil der Schaltgase, der eine derartige Abführung¹ an sich nicht braucht, unwirtschaftlich.step out. If; But if you now, with regard to this phenomenon, pass all switching gases, as has been done so far, through a correspondingly designed exhaust gas chamber with corresponding cooling devices, this is with regard to the remaining part of the switching gases, which does not need ^{such a discharge 1 per se} , uneconomical.

Die Erfindung schlägt daher vor, daß die ίο Schaltgase durch mindestens zwei voneinander getrennte Abgaskammern oder Kühleinrichtungen abgeführt werden, von denen der Abgaskanal für die Schaltgase des beim Abschaltvorgang zuerst entstehenden. Lichtbogenteils länger ist als die übrigen, mit zunehmender Länge des Lichtbogens durchströmten. Abgaskanäle. Dadurch, daß der Widerstand der Kühleinrichtung, der eine Behinderung des Blasluftstromes darstellt, im Laufe des- Ahs ehalt Vorganges vermindert wird, können die Abgase mit zunehmender Geschwindigkeit ausströmen, wodurch die Entionisierung der Schaltstrecke beschleunigt wird¹.The invention therefore proposes that the ίο switching gases are discharged through at least two separate exhaust gas chambers or cooling devices, of which the exhaust gas duct for the switching gases is created first during the shutdown process. Part of the arc is longer than the rest, with increasing length of the arc flowing through it. Exhaust ducts. Because the resistance of the cooling device, which is an obstacle to the blown air flow, is reduced in the course of the process, the exhaust gases can flow out at increasing speed, which accelerates the deionization of the switching path ¹ .

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Und zwar ist Fig. ι eine teilweise im Schnitt gezeichneteThe invention is explained in more detail below with reference to the drawing. And that is Fig. Ι a partially drawn in section

Darstellung des effindungsgemäßen Schalters; Fig. 2 ist ein Teilschritt gemäß derRepresentation of the switch according to the invention; FIG. 2 is a substep according to FIG

Linie 2-2 der Fig. 1.Line 2-2 of Fig. 1.

Der dargestellte Stromunterbrecher enthält einen festen, Kontakt 10, der mehrere federnde Kontaktfinger besitzt, und einen beweglichen Kontakt 11, der mittels eines geeigneten,, nicht dargestellten Antriebes von dem Isolierstoffarm 12 bewegt wird, mit dem er durch den Kreuzkopf 13 verbunden ist. Diese Verbindung ist durch den Stift 14 hergestellt, der in den Schlitz 15 des Kreuzkopfes eingreift. Der feste Kontakt 10 ist an die Leitung 16 angeschlossen, während der bewegliche Kontakt 11 mit der Leitung 17 über den Schleifkontakt iS verbunden ist. Die Leitungen sand von Isolierhüllen 19 umgeben. Die Kontakte 10 und 11 unterbrechen in der aus Isolierstoff bestehenden Kammer 20. Dieser Kammer wird bei der Kontakttrennung durch das Rohr 21 ein Lichtbogenlöschmittel, wie z. B. Luft, zugeführt. An der dem Rohr 21 gegenüberliegenden Seite ist eine Anzahl von Wänden 22 angeordnet, die¹ mehrere sich erweiternde Kammerteile bilden, durch die der Lichtbogen beim Abschaltvorgang getrieben: wird. Die Lichtbogenkammer legt sich vorzugsweise dicht an die gegenüberliegenden Seiten des beweglichen Kontaktes an, so daß die von den Wänden 22 gebildeten Kammerteile bei eingeschalteten Kontakten gegen den Blasstrom des Rohres 21 abgesperrt sind und bei der Trennbewegung fortschreitend geöffnet werden. Bei der Abschaltung erhält jeder durch die Wände 22 gebildete Kammerteil Gase aus dem ihm entsprechenden Teil der Lichtbogenlänge. Jeder Kammerteil ist mit mehreren Kühlblechen 23 aus gut wärmeleitendem Material, wie Kupfer, versehen.The circuit breaker shown contains a fixed contact 10, which has several resilient contact fingers, and a movable contact 11 which is moved by means of a suitable drive, not shown, from the insulating arm 12 to which it is connected by the cross head 13. This connection is made by the pin 14 which engages in the slot 15 of the cross head. The fixed contact 10 is connected to the line 16, while the movable contact 11 is connected to the line 17 via the sliding contact iS. The lines are surrounded by insulating sleeves 19. The contacts 10 and 11 break in the chamber 20 made of insulating material. This chamber is an arc extinguishing agent such. B. air supplied. On the side opposite the tube 21, a number of walls 22 are arranged, which ^{1 form} several widening chamber parts through which the arc is driven during the switch-off process. The arc chamber is preferably placed tightly against the opposite sides of the movable contact, so that the chamber parts formed by the walls 22 are blocked from the blowing flow of the tube 21 when the contacts are switched on and are gradually opened during the separating movement. When switched off, each chamber part formed by the walls 22 receives gases from the part of the arc length corresponding to it. Each chamber part is provided with a plurality of cooling plates 23 made of a material that conducts heat well, such as copper.

Versuche haben gezeigt, daß bei einem Stromunterbrecher der beschriebenen Art der Lichtbogen bereits sehr früh nach der Kontakttrennung erlischt. Es ist weiter gefunden worden, daß die heißesten, aus der Lichtbogenkammer austretenden Gase aus der dem festen Kontakt 10 am nächsten gelegenen Öffnung kommen und daß diese Gase oft einen beträchtlichen Prozentsatz unverbrannter Teile enthalten. Die letztgenannte Erscheinung tritt insbesondere auch bei Schaltern auf, bei denen die Wände 22 und die Wände der Kammer 20 aus einem Material bestehen, welches, wie z. B. hartes- Fiber, unter der Lichtbogeneinwirkung verdampft. Die Erfindung hat nun eine verbesserte Anordnung zum Gegenstand, bei der die Gase in der Kammer vollständig verbrennen und genügend gekühlt werden, bevor sie in die Atmosphäre austreten. Wie die Zeichnung zeigt, strömen die Gase aus der Lichtbogenkammer durch die von den Wänden 22 gebildeten Durchgänge und durch eine öffnung in ein längliches Gehäuse 24 aus Isolierstoff, welches sich im wesentlichen quer zu den Wänden 22 erstreckt. Das Gehäuse 24, welches in der Hauptsache rechteckigen Querschnitt hat, ist an dem einen Ende abgeschlossen, an dem anderen Ende mündet es in das Rohr 25 ein. Bei der dargestellten Ausführung ist das Rohr 25 nach oben gerichtet, so daß die heißen Gase in dieser Richtung abziehen. Das Innere des Gehäuses ist durch die Wand 29 und eine der Wände 22 int zwei ol>ere Teile 26 und 27 und einen unteren Teil 28 unterteilt. Die Kammern 26 und 2j stehen über den Abgaskanal 28 und die Kammer 30 in Verbindung. Die aus den Räumen 27 und 28 austretenden Gase mischen sich in der Kammer 30. In der Zeichnung ist die Löschkammer und das Gehäuse 24 als aus einem Stück bestehend dargestellt. Es ist aber selbstverständlich,, daß die Anordnung auch aus einzelnen Isolierplatten zusammengefügt sein kann.Tests have shown that in a circuit breaker of the type described, the arc extinguishes very early after the contact has been separated. It has further been found that the hottest gases emerging from the arc chamber come from the opening closest to the fixed contact 10 and that these gases often contain a significant percentage of unburned parts. The latter phenomenon occurs in particular with switches in which the walls 22 and the walls of the chamber 20 are made of a material which, such as. B. hard fiber, evaporated under the action of the arc. It is an object of the invention to provide an improved arrangement in which the gases in the chamber burn completely and are sufficiently cooled before they escape into the atmosphere. As the drawing shows, the gases flow from the arc chamber through the passages formed by the walls 22 and through an opening into an elongated housing 24 made of insulating material, which extends essentially transversely to the walls 22. The housing 24, which mainly has a rectangular cross-section, is closed at one end, and at the other end it opens into the tube 25. In the embodiment shown, the tube 25 is directed upwards, so that the hot gases withdraw in this direction. The interior of the housing is divided by the wall 29 and one of the walls 22 into two upper parts 26 and 27 and a lower part 28. The chambers 26 and 2j are in communication via the exhaust gas duct 28 and the chamber 30. The gases emerging from the spaces 27 and 28 mix in the chamber 30. In the drawing, the arcing chamber and the housing 24 are shown as consisting of one piece. It goes without saying, however, that the arrangement can also be assembled from individual insulating plates.

Zur schnellen Abkühlung der heißen Gase im Gehäuse 24 sind in den Kammern, 26, 27 und 28 mehrere Stapel von Kühlblechen 31, 32 und 33 vorgesehen. Wie die Fig. 2 klar erkennen läßt, werden die Platten durch an ihnen vorgesehene Erhebungen, in einem gewissen Abstand voneinander gehalten. Die KühlWeche und die Gehäusewände werden durch Bolzen 34 und Schrauben 35 zusammengehalten. For rapid cooling of the hot gases in the housing 24 are in the chambers 26, 27 and 28 several stacks of cooling plates 31, 32 and 33 are provided. As Fig. 2 clearly shows, the plates are through Elevations provided for them, kept at a certain distance from each other. the KühlWeche and the housing walls are held together by bolts 34 and screws 35.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende. Bei der Kontakttrennung wird zwischen den Kontakten ein Lichtl>ogen ge-The mode of operation of the arrangement is as follows. When the contact is separated a light gap between the contacts

zogen. Ferner wird in die Lichtbogenkammer durch das Rohr 21 ein Luftstrom oder ein Strom eines anderen lichtbogenlöisehenden Gases geschickt. Die Blasluft wird durch geeignete, nicht dargestellte Mittel· gesteuert, z. B. durch eini Ventil, welches· vom Sehalterantriebsmechanismus. aus betätigt wird. Der Lichtbogen wird gegen die Kanten der Wände 22 in: die zwischen ihnen eingeschlossenen Kammerteile geblasen, wo er erlischt, so daß der Strom unterbrochen! wird. Bei diesem Vorgang wird der Lichtbogen zuerst verlängert, indem er sich um die Kanten der Wände 22 herumbiegt, bis er schließlich durch die Wände 22 zerteilt wird. Nach der Unterbrechung des Lichtbogens sind insbesondere die in der Nähe dies· festem Kontaktes 10 befindlichen) Gase noch erhitzt und können einen beträchtlichen! Prozentsatz, univerbrannter Teile enthalten. Wie im vorstehenden ausgeführt, ist dies hauptsächlich, dann der Fall, wenn die Wände 2,1 aus hartem Fiber oder aus einem anderen gasabgebenden Material bestehen. Gemäß der Erfindung werden die Gase in der Nähe des Kontakte® 10 nach dem geschlorssenen Ende dies Gehäuses 24 abgeführt, voo wo sie durch zwei KühJplattenanordnungen 31 und 33 nach dem offenen Ende weitergeleitet werden. Die vom festen Kontakt entfernten, aus der Lichtbogenkammer austretenden Gase werden durch die Kammer 27 direkt nach der Kammer 30 geleitet, wo eine- Mischung der Gase stattfindet, bevor sie durch das Rohr 25 austreten. Die aus der Kammer 27 austretenden Gase enthalten einen sehr kleinen! Prozentsatz, entzündbarer Stoffe. Die Mischung der auf dem beiden Wegen in. die Kammer 30 gelangenden Gase vor ihrem Austritt in das Rohr 25 dient einei vollkommenen Verbrennung noch unverbrannter, aus der unteren Kammer 28 des Gehäuses 24 kommender Teile. Man sieht also, daß die heißeren und mengenmäßig einen größeren Anteil unverbrannter Teile enthaltenden. Gase über einen Umweg nach dem Misebraum geführt werden, wähnend! die weniger heißen und weniger entzündbaren Gase des vom festen Kontakt entfernter liegenidien Teils des Lichtbogens· direkt nach dem Mischraum gelangen. Diese Teilung des¹ Gasabzuges ermög-■ licht die Abführung der Gase in, die Atmosphäre ohne Nachteile für die Umgebung und ohne Gefahr für das Personal, ohne dabei eine unwirtschaftlich große Einrichtung für die Ableitung und Kühlung zu benötigen.pulled. Furthermore, a stream of air or a stream of another arc-extinguishing gas is sent into the arc chamber through the pipe 21. The blown air is controlled by suitable means, not shown, e.g. B. by a valve which · from the holder drive mechanism. is operated. The arc is blown against the edges of the walls 22 in: the chamber parts enclosed between them, where it goes out, so that the current is interrupted! will. In this process, the arc is first lengthened by bending around the edges of the walls 22 until it is finally broken up by the walls 22. After the interruption of the arc, in particular the gases in the vicinity of the fixed contact 10 are still heated and can cause considerable damage. Percentage of unburned parts included. As stated above, this is mainly the case when the walls 2, 1 are made of hard fiber or of another gas-emitting material. According to the invention, the gases in the vicinity of the contact 10 are discharged to the closed end of this housing 24, from where they are passed on through two cooling plate assemblies 31 and 33 to the open end. The gases exiting the arcing chamber, removed from the fixed contact, are passed through the chamber 27 directly to the chamber 30, where a mixture of the gases takes place before they exit through the tube 25. The gases emerging from the chamber 27 contain a very small one! Percentage, flammable substances. The mixture of the gases reaching the chamber 30 on the two routes before they exit the pipe 25 serves to completely burn uncombusted parts coming from the lower chamber 28 of the housing 24. So you can see that the hotter and quantitatively contain a larger proportion of unburned parts. Gases are led via a detour to the Misebraum, thinking! the less hot and less flammable gases of the part of the arc which is further away from the fixed contact reach the mixing chamber directly. This division of the ¹ gas outlet enables the gases to be discharged into the atmosphere without any disadvantages for the environment and without danger to the staff, without the need for an uneconomically large device for discharge and cooling.

Es ist festgestellt worden, daß bei dieser Anordnung auch unter den schwierigsten Umständen an dem Ende des Rohres 25 keine Feuerers cheinungen vorhanden sind und keine übermäßig heißen Gase austreten.It has been found that this arrangement is also among the most difficult Circumstances at the end of the tube 25 no fire phenomena are present and none Excessively hot gases are emitted.

Claims

Patent claims.

ι. Electric circuit breakers, in particular switches, with arc extinguishing by a flowing extinguishing agent, such as compressed gas, characterized in that the switching gases by at leasti two separate exhaust gas chambers or cooling devices of which the exhaust duct for the switching gases during the shutdown process first arising. Part of the arc is longer than the rest increasing length of the arc · flow through exhaust gas ducts.

2. Circuit breaker according to claim i, characterized in that in the exhaust duct larger for the switching gases of the first part of the arc or several, preferably two coolers are provided, while in the other channel, for example, only one cooler is arranged is.

3. Circuit breaker according to claims ι and 2, characterized in that that the exhaust ducts open into a common mixing chamber for the exhaust gases.

4. Circuit breaker according to claims ι to 3, characterized in that that the mixing chamber is preferably substantially upwardly directed Exhaust pipe connects.

5. Circuit breaker according to claims 1 to 4 with over-blowing of the shut-off tlichtbo'gens, wherein the arc chamber is divided into several chamber parts by essentially fan-like partition ^{walls in the blowing direction and the arc 1 is} ^{blown 1} against the edges of the walls and into the chamber parts , characterized in that at least one of the partition walls is extended in such a way that at least two completely separate sub-chambers are created, to which the exhaust gas ducts adjoin.

6. Circuit breaker after the. An-Proverbs 1 to 5, characterized in that that at the ends of the through the walls formed chamber parts Küblbleche are arranged.

1 sheet of drawings

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