DE767738C - Electric circuit breaker with arc chamber - Google Patents

Electric circuit breaker with arc chamber

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DE767738C
DE767738C DEL102063D DEL0102063D DE767738C DE 767738 C DE767738 C DE 767738C DE L102063 D DEL102063 D DE L102063D DE L0102063 D DEL0102063 D DE L0102063D DE 767738 C DE767738 C DE 767738C
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Leonard J Linde
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Description

Bei elektrischen Leistungsschaltern, insbesondere solchen für hohe Betriebsspannung1, bei denen der Lichtbogen in Luft gezogen wird, muß dafür gesorgt werden, daß die aus der Lichtbogenkammer austretenden Lichtbogengase so'. stark gekühlt und entionisiert werden, daß sie-keine Überschläge zwischen spannungsführenden und geerdeten Teilen oder zwischen spannungsführenden Teilen verschiedenen Potentials einleiten können. An sich kann man durch entsprechende Ausdehnung der Lichtbogenkammer, vorzugsweise in der Bewegungsrichtung des Lichtbogens, so^ sowie Einfügung von Entionisierungsmitteln in die Lichtbogenkammer diese Wirkung bis zu einem gewissen Grad erreichen. Insbesondere hat man die ganze Funkenkammer aus Plattenstapein aufgebaut, welche dien Innenraum in seiner ganzen Höhe begrenzen und die beispielsweise abwechselnd aus Metall und Isolierstoff bestehen. Die Verwendung solcher wechselweise aus Metall und Isolierstoff bestehender Platten ist insbesondere bei Öischaltern in der Lichtbogenlöschvorrichtung selbst.bekannt. Dort handelt es sich jedoch um übereinandergestapelte Platten, welche die lichtbogenziehenden Kontakte ringsum, bis auf einen Schlitz für die Bewegung der Kon-In the case of electrical circuit breakers, especially those for high operating voltage 1 , in which the arc is drawn in air, it must be ensured that the arc gases emerging from the arc chamber so '. be strongly cooled and deionized so that they cannot initiate flashovers between live and earthed parts or between live parts of different potential. This effect can be achieved to a certain extent by appropriately expanding the arc chamber, preferably in the direction of movement of the arc, and by inserting deionizing agents into the arc chamber. In particular, the entire spark chamber has been built up from stacks of panels which delimit the interior space in its entire height and which, for example, consist alternately of metal and insulating material. The use of such plates, consisting alternately of metal and insulating material, is particularly known in the case of oil switches in the arc extinguishing device itself. However, there are plates stacked one on top of the other, which hold the arcing contacts all around, except for a slot for the movement of the contacts.

taktbrücke, umschließen. Es sind also die durch den Lichtbogen selbst erzeugten Ölgase zusammen mit der Entionisierungsfähigkeit der Metallplatten, welche hier den Lichtbogen in. der Lichtbogenkammer selbst zum Erlöschen bringen. Bei einem Leistungsluftschalter sind jedoch die Verhältnisse in mancher Hinsicht grundsätzlich andere. Hier verbietet sich tatsächlich die Anwendung ίο dicht übereinandergepackter Platten wie bei den Ölschaltern, da sie die Lichtbogengase, nachdem der Lichtbogen als solcher im wesentlichen in der Funkenkammer schon gelöscht ist, nicht hindurchtreten lassen wurden. Bei den bekannten Leistungsschaltern, werden auch am Austrittsende der Lichtbogenkammer vorgesehene, quer zum Lichtbogen stehende Metallplatten verwandt, die einen geringen Abstand voneinander aufweisen und im Verhältnis zur Höhe der Kammer eine geringe Höhe besitzen. Derartige Entionisierungsmittel bringen jedoch erfahrungsgemäß die Möglichkeit eines Überschlages zwischen den einzelnen Metallplatten durch den benachbarten oder teilweise in die Entionisierungsvorrichtung selbst hineingreifenden Lichtbogen mit sich.clock bridge, enclose. So it is the oil gases generated by the arc itself together with the deionization ability of the metal plates, which are responsible for the arc in. extinguish the arc chamber itself. With a circuit breaker however, the circumstances are fundamentally different in some respects. The application is actually prohibited here ίο plates tightly packed one on top of the other as in the case of the oil switches, as they prevent the arc gases, after the arc as such has already been extinguished essentially in the spark chamber is not allowed to pass through. In the case of the known circuit breakers, also provided at the exit end of the arc chamber, transversely to the arc standing metal plates used, which have a small distance from each other and have a small height in relation to the height of the chamber. Such deionizers however experience has shown the possibility of a rollover between the individual metal plates the neighboring or partially reaching into the deionization device itself Arc with itself.

Nach der Erfindung bestehen die an der Austrittsöffnung der Kammer eines elektrisehen Leistungsluftschalters, vorzugsweise für hohe Betriebsspannung befindlichen, quer zur Lichtbogenrichtung und mit geringen Abständen \Oneinander angeordneten Platten, die im Verhältnis zur Höhe der Lichtbogenkammer kurz sind, wechselweise aus Metall und Isoliermaterial. Mit einer solchen Vorrichtung wird erreicht, daß neben der entionisierenden Wirkung der Metallplatten durch die Isolierschichten eine Unterteilung der Lichtbogengase eintritt. Die Möglichkeit eines Überschlages zwischen den Metallplatten wird damit ausgeschaltet, und zwar auch dann, wenn die Metallwände nicht als glatte Platten ausgebildet, sondern gewellt sind, also stellenweise einen nur geringen Abstand voneinander haben, ein für die Entionisierung und Löschung des Lichtbogens bedeutungsvoller Vorteil.According to the invention, there are at the outlet opening of the chamber an electric view Power air switch, preferably located for high operating voltage, transversely to the direction of the arc and with small gaps \ on each other arranged plates, which are short in relation to the height of the arc chamber, alternately made of metal and insulating material. With such a device it is achieved that in addition to the deionizing Effect of the metal plates through the insulating layers a subdivision of the arc gases occurs. The possibility of one This eliminates any rollover between the metal plates, even if if the metal walls are not designed as smooth plates, but are corrugated, i.e. in places have only a small distance from each other, one for deionization and Extinguishing the arc is a significant advantage.

Die weitere Ausbildung des Gegenstandes der Erfindung ist an einem Ausführungsbeispiel in den Fig. 1 bis 9 dargestellt.The further development of the subject matter of the invention is based on an exemplary embodiment shown in Figs.

Fig. ι stellt einen Leistungsschalter nach der Erfindung in der Seitenansicht zum Teil nach der Abnahme von die Sicht verdeckenden Wänden dar;Fig. Ι shows a circuit breaker according to the invention in a side view in part after the removal of the walls obscuring the view;

Fig. 2 stellt eine Teilansicht dar; Fig. 3 zeigt eine Aufsicht auf die Entionisierungsvorrichtung nach Abnahme der Abdeckung 29, währendFig. 2 is a partial view; 3 shows a plan view of the deionization device after removing the cover 29 while

Fig. 4 eine Aufsicht auf die Austrittsöffnung der Lichtbogenkammer nach Ab nahme der Entionisierungsvorrichtung 20 wiedergibt; inFig. 4 is a plan view of the outlet opening of the arc chamber according to Ab representation of the deionization device 20 reproduces; in

Fig. 5 sind die Einzelteile der Entionisierungsvorrichtung dargestellt;5 shows the individual parts of the deionization device;

Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch die Lichtbogenkammer nach der Schnittebene 6-6;6 shows a section through the arc chamber according to the section plane 6-6;

Fig. 7 und 9 zeigen die Ausbildung des Gehäuses bei dreipoligen Schaltern und7 and 9 show the design of the housing for three-pole switches and

Fig. 8 eine schaubildliche Ansicht der Abdeckung 30.8 is a perspective view of the cover 30.

Von den Stromzuführungsbolzen 7, 8 wird der Strom einerseits dem beweglichen federnden Hauptkontakt 2' und dem Funkenabreißkontakt 2 sowie andererseits dem beweglichen Schaltstück 3 zugeführt. Der beim öffnen gezogene Lichtbogen bewegt sich unter der Wirkung des durch die Blasspulen 10, 11 und die Blasbacken 19 erzeugten Blasfeldes, auf den Lichtbogenhörnern 10', 11'entlang laufend, in die sich erweiternde Lichtbogenkammer hinein. Die Seitenwände 12, 13 der Lichttogenkammer sind mit ineinandergreifenden Rippen 12', 13' versehen, die in Richtung auf die Entstehungsstelle des Lichtbogens hin sich in ihrer Höhe verringern, so daß sie sich nach Fig. 6 in einem spitzen Winkel α überschneiden. Diese Rippen dienen zur wirksamen Kühlung und Entionisierung des Lichtbogens. Um die Lichtbogengase vor ihrem Austritt aus der rechten offenen Seite der Lichtbogenkammer weiter zu kühlen, ist eine zusätzliche Entionisierungsvorrichtung 20 auf dieses Ende der Lichtbogenkammer aufgesetzt. Diese besteht aus zwei Profilleisten 21,22 aus Isolierstoff, die durch zwei Stirnstücke 23, 24 in dem erforderlichen Abstand gehalten werden. Zwischen diesen Profilleisten sind abwechselnd Isolierplatten 25 und gewellte Kupferplatten 26 eingelegt, und zwar derart, daß sie sich unmittelbar berühren. Durch die Wellung der Kupferplatten werden die einzelnen Platten in geringem Abstand voneinander gehalten. Durch diese Wellung der Kupferplatten entsteht ferner eine große Zahl von engen Durchtrittskanälen für die Lichtbogengase, die sich beim Durchtritt durch die große Wärmekapazität der Kupferplatten wirksam abkühlen. Die Isolierplatten 25 werden durch Ausnehmungen 25' in ihrer Lage gehalten, die die entsprechenden Rippen der Profilleisten 21 auf zwei Seiten umfassen. Die Isolierplatten 25 können zur Erhöhung der Wirkung aus unter der Lichtbogenwirkung Löschgas abgebendem Isolierstoff, z. B. Fiber, bestehen. Die Isolierplatten 25 überragen die Kupferplatten 26 nach oben und unten. Die Kupferplatten brauchen nicht gewellt zu sein, sondern es genügen an sich auch glatte oder anders geformte Platten beliebiger Metalle. Jedoch ist infolge der hohen Wärmeleitfähigkeit für Kupfer und infolge der großen Be-From the power supply bolts 7, 8, the current is fed on the one hand to the movable, resilient main contact 2 ′ and the spark breakaway contact 2 and, on the other hand, to the movable contact piece 3. The arc drawn when opening moves under the effect of the blowing field generated by the blowing coils 10, 11 and the blowing jaws 19, running along the arc horns 10 ', 11' into the expanding arc chamber. The side walls 12, 13 of the arc chamber are provided with interlocking ribs 12 ', 13' which decrease in height in the direction of the point of origin of the arc, so that they intersect at an acute angle α according to FIG. 6. These ribs are used to effectively cool and deionize the arc. In order to further cool the arc gases before they exit the right open side of the arc chamber, an additional deionization device 20 is placed on this end of the arc chamber. This consists of two profile strips 21, 22 made of insulating material, which are held at the required distance by two end pieces 23, 24. Between these profile strips insulating plates 25 and corrugated copper plates 26 are inserted alternately, in such a way that they touch each other directly. The corrugation of the copper plates keeps the individual plates at a small distance from one another. This corrugation of the copper plates also creates a large number of narrow passageways for the arc gases, which cool down effectively when they pass through the large thermal capacity of the copper plates. The insulating plates 25 are held in their position by recesses 25 'which encompass the corresponding ribs of the profile strips 21 on two sides. The insulating plates 25 can be used to increase the effect of under the arc effect of extinguishing gas releasing insulating material, for. B. Fiber exist. The insulating plates 25 project beyond the copper plates 26 upwards and downwards. The copper plates do not need to be corrugated, but also smooth or differently shaped plates of any metal are sufficient. However, due to the high thermal conductivity for copper and due to the large loading

rührungsfläche durch die Welligkeit die Wirkung gewellter Kupferplatten besonders günstig.contact surface due to the waviness the effect of corrugated copper plates in particular cheap.

■ Die Einrichtung wirkt wie folgt: Der unter der Wirkung des Blasfeldes nach rechts getriebene Lichtbogen wird aus· dem durch den Abstand der Seitenwände 12, 13 gegebenen weiteren Raum in den durch die Rippen 12', 13' gebildeten, sich verengenden und eine Mäanderform bildenden Raum 16 getrieben sowie durch die enge Berührung mit der durch die Rippen; gebildeten großen Wandfläche stark gekühlt und entionisiert. Die bei der Lichtbogenberührung dem eigentlichen Lichtbogenkern voreilenden Lichtbogenspitzen oder heißen Gase treffen auf die die Kupferplatten 26 überragenden Teile der Fiberplatten 25 und erzeugen durch ihre Hitze aus ihnen Gase, die den Druck im Innern der Kammer erhöhen und die Lichtbogenlöschung begünstigen. Die Lichtbogengase gelangen auf ihrem weiteren Weg in die durch die gewellten Kupferplatten gebildeten Kanäle und werden hierdurch noch stärker gekühlt und entionisiert. Durch die Querschnittsverengung des Lichtbogenpfades wird auch ein gewisser Reaktionsdruck erzeugt, der eine allzu rasche Lichtbogenausbreitung innerhalb der eigentlichen Kammer verhindert, damit die Kühlwirkung der gerippten Wände sich besonders stark auswirken kann.■ The facility works as follows: The under The arc driven to the right under the effect of the blowing field is produced by the Distance between the side walls 12, 13 given further space in the narrowing and one formed by the ribs 12 ', 13' Meander shape forming space 16 driven as well as by the close contact with the through the ribs; formed large wall surface strongly cooled and deionized. The at the arc contact the actual arc core leading arc tips or hot gases strike the parts of the fiber plates 25 projecting beyond the copper plates 26 and generate heat by their means them gases that increase the pressure inside the chamber and extinguish the arc favor. The arc gases get on their way into the through the corrugated Copper plates formed channels and are thereby cooled even more and deionized. The narrowing of the cross section of the arc path also results in a generates a certain reaction pressure that causes an all too rapid arc propagation within the actual chamber prevents the cooling effect of the ribbed walls from increasing can have a particularly strong impact.

Die Kupfer- und Isolierwände 26, 25 sind ein wenig schräg gestellt, derart, daß die Lichtbogengase zur Hälfte nach oben und zur anderen Hälfte nach unten abgelenkt werden. Diese Wirkung wird gemäß der weiteren Erfindung noch unterstützt durch eine Vorrichtung zum Teilen und Umleiten des aus der Entionisierungsvorrichtung 20 austretenden Gasstromes, die aus einer zweckmäßig keilförmigen Trennwand 30 und einer die Entionisierungsvorrichtung· 20 überdachenden Abdeckung 29 besteht. Die letztere ist so> ausgebildet, daß sie den Gasstrom etwa senkrecht zu seiner Austrittsrichtung nach oben und unten umleitet. Der Keil 30 besteht zweckmäßig aus zwei Teilen, von denen der eine in der Entionisierungsvorrichtung 20 befestigt ist, während der andere mit der Abdeckung 29 ein Stück bildet. Die Abdeckung 29 ist zweckmäßig gemäß Fig. 8 mit Rippen 31 versehen, die z. B. in der Strömungsrichtung des Gasstromes liegen können und ebenfalls durch ihre oberflächenvergrößernde Wirkung zur Kühlung beitragen.The copper and insulating walls 26, 25 are a little inclined so that the Arc gases are deflected half upwards and the other half downwards. According to the further invention, this effect is further supported by a device for dividing and diverting the emerging from the deionization device 20 Gas stream, which consists of an expediently wedge-shaped partition 30 and a deionization device 20 canopy cover 29 consists. The latter is like this> formed that they the gas flow approximately perpendicular to its exit direction upwards and redirects below. The wedge 30 expediently consists of two parts, one of which is fixed in the deionization device 20, while the other with the cover 29 forms a piece. The cover 29 is expediently provided with ribs 31 according to FIG. 8, the z. B. can lie in the direction of flow of the gas flow and also through their surface-enlarging effect contribute to cooling.

Durch ein an die Abdeckung 29 sich anschließendes, die ganze Lichtbogenkammer mit Abstand umgebendes Gehäuse 28 werden die Lichtbogengase nochmals im rechten Winkel umgelenkt, so daß sie auf der Ober- und Unterseite der Lichtbogenkammer in umgekehrter Richtung zurückströmen wie innerhalb der Kammer. Die Schmalseiten dieses Gehäuses können mit Austrittsöffnungen versehen sein, aus denen die Lichtbogengase zweckmäßig über Leit- und Kühlwände 32, 32' wenigstens teilweise austreten können.By a subsequent to the cover 29, the entire arc chamber at a distance surrounding the housing 28, the arc gases are deflected again at right angles so that they are on the upper and underside of the arc chamber flow back in the opposite direction as inside the chamber. The narrow sides of this housing can be provided with outlet openings be, from which the arc gases can expediently exit at least partially via guide and cooling walls 32, 32 '.

Die Leit- und Kühlwände liegen nach Fig. 7 parallel zu den Seitenwänden 32' der Lichtbogenkammer.According to FIG. 7, the guide and cooling walls are parallel to the side walls 32 'of the Arc chamber.

Bei mehrpoligen Schaltern, z. B. bei dem dreipoligen Schalter nach Fig. 7 oder 9, kann das Gehäuse 28 sich über alle drei Pole, von denen der mittelste mit 9 bezeichnet ist, erstrecken, wobei zweckmäßig zwischen den Schalterpolen Isoliertrennwände 33 vorgesehen sind, die z. B. in Nuten 34 der Rippen gehalten sein können.In the case of multi-pole switches, e.g. B. in the three-pole switch of Fig. 7 or 9, can the housing 28 extend over all three poles, of which the central one is designated 9, where appropriate between the switch poles insulating partitions 33 are provided, the z. B. in grooves 34 of the ribs can be held.

Claims (8)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Elektrischer Leistungsluftschalter, vorzugsweise für hohe Betriebsspannung, mit einer zur Entionisierung der aus der Funkenkammer austretenden Gase dienenden Einrichtung, die nur aus einer Mehrzahl an der Austrittsöffnung der Kammer befindlicher, quer zur Lichtbogenrichtung und mit geringen Abständen voneinander angeordneter, im Verhältnis-zur Höhe der Lichtbogenkammer kurzer Platten besteht, dadurch gekennzeichnet, daß diese Platten wechselweise aus· Metal! und Isoliermaterial bestehen.1.Electric power air switch, preferably for high operating voltage, with one used to deionize the gases emerging from the spark chamber Device, which consists of only a plurality of located at the outlet opening of the chamber, transversely to the direction of the arc and closely spaced, in relation to the height of the Arc chamber consists of short plates, characterized in that these plates alternately from · Metal! and insulating material. 2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Metall bestehenden Unterteilungswände der Entionisierungseinrichtung quer zum Gasstrom gewellt sind und in unmittelbarer Berührung mit den beiderseitig angrenzenden Wänden aus Isoliermaterial stehen.2. Switch according to claim 1, characterized in that the existing metal Partition walls of the deionization device are corrugated transversely to the gas flow and in direct contact with the walls adjoining both sides made of insulating material. 3. Schalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Isoliermaterial bestehenden Unterteilungswände der Entionisierungsvorrichtung aus einem Löschgase abgebenden Isolierstoff, insbesondere Fiber, bestehen.3. Switch according to claim 1 and 2, characterized in that the insulating material existing partition walls of the deionization device made of an insulating material emitting extinguishing gases, in particular Fiber. 4. Schalter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Isoliermaterial bestehenden Unterteilungswände (25) die aus Metall bestehenden (26) in Richtung auf den Entstehungsort des Lichtbogens überragen.4. Switch according to claim 1 to 3, characterized in that the insulating material existing partition walls (25) which are made of metal (26) in Tower towards the point of origin of the arc. 5. Schalter nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Teilen und Umleiten des aus der Entionisierungsvorrichtung austretenden Gasstromes, welche aus einer zweckmäßig keilförmigen Trennwand (30) und einer die Entionisierungsvorrichtung überdachenden und den Gasstrom etwa senkrecht zu seiner Austrittsrichtung umleitenden Abdeckung (29) besteht.5. Switch according to claim 1 to 4, characterized by a device for Dividing and redirecting the gas flow emerging from the deionization device, which consists of an expediently wedge-shaped partition (30) and a roof covering the deionization device and diverting the gas flow approximately perpendicular to its exit direction Cover (29) consists. 6. Schalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (29) durch Rippen (31) zur Erhöhung der Kühhvirkung unterteilt ist, welche sich zweckmäßig bis nahe an die Entionisierungsvorrichtung erstrecken.6. Switch according to claim 5, characterized in that the cover (29) is divided by ribs (31) to increase the cooling effect, which is expediently extend to close to the deionization device. 7. Schalter nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die xA.bdeckung (29) ein die ganze Lichtbogenkammer mit Abstand umgebendes Gehäuse (28) aus Isoliermaterial zur weiteren Kühlung der umgelenkten Gase anschließt.7. Switch according to claim 5 and 6, characterized in that the xA cover (29) a housing (28) made of insulating material surrounding the entire arc chamber at a distance for further cooling of the diverted gases. 8. Schalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den schmalen Seiten des Gehäuses (28) Austrittsöffnungen mit Leit- und Kühhvänden (32, 32') vorgesehen sind.8. Switch according to claim 7, characterized in that the narrow Sides of the housing (28) outlet openings with guide and cooling walls (32, 32 ') are provided. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden:To differentiate the subject matter of the invention from the state of the art, the granting procedure the following publications have been considered: Deutsche Patentschriften Xr. 555 778, S/i 571. 574 96o> 584 993. 597i8i. 610 621;German patents Xr. 555 778, S / i 57 1 . 574 9 6o > 5 8 4 993.597i8i. 610 621; französische Patentschriften 745721,French patents 745721, 765643, 787 348;
britische Patentschrift Nr. 394 740.765643, 787,348;
British Patent No. 394 740. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings Θ 5832 4.53Θ 5832 4.53
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