DE921521C

DE921521C - Liquid extinguishing chamber with differential pump piston

Info

Publication number: DE921521C
Application number: DEV5033A
Authority: DE
Inventors: Richard Schulz
Original assignee: Voigt and Haeffner AG
Current assignee: Voigt and Haeffner AG
Priority date: 1952-10-08
Filing date: 1952-10-09
Publication date: 1954-12-20

Description

AUSGEGEBEN AM 20. DEZEMBER 1954ISSUED DECEMBER 20, 1954

V5033 VIIIb/2icV5033 VIIIb / 2ic

In Flüssigkeitslöschkammern mit Differentialpumpkolben entstehen beim Abschaltvorgang im Innern der Kammer infolge der schnellen Gasentwicklung, besonders wenn hohe Leistungen geschaltet werden, recht erhebliche Drücke, die auf den Differentialkolben einwirken und ihn unter hoher Beschleunigung vorwärts treiben. Hierbei wird das im Raum abnehmenden Volumens der Kammer befindliche Löschmittel über besondere Kanäle in die Löschzone der Kammer gedrückt und bewirkt dort die Löschung des Lichtbogens. Die Flüssigkeit, die sich in dem zur Erreichung der Differentialwirkung vorhandenen druckfreien Raum der Kammer befindet, wird in den freien Schalterraum gedrückt. Der Differentialkolben bewegt sich nach vollzogener Lichtbogenlöschung infolge der in seiner Masse aufgespeicherten kinetischen Energie bis in seine Endstellung weiter. Erst dann wird er durch die Kolbenfeder in seine Ausgangslage zurückgebracht. Bei rascher Schaltfolge, insbesondere bei Kurzunterbrechungen, steht für den Kolbenrücklauf nur eine sehr kurze Zeitspanne zur Verfügung. Bei Löschkammern geringer Leistung bringt die Kolbenfeder den Differentialkolben im allgemeinen ausreichend schnell in die Ausgangsstellung zurück. Bei Hochleistungsschaltern dagegen, mit verhältnismäßig großen Kammern, dauert durch die in der Kolbenmasse aufgespeicherte kinetische Energie die Rückführung des Kolbens in seine Bereitschaftsstellung sehr lange, so daß kostbare Zeit für die Wiedereinschaltung verlorengeht.In liquid extinguishing chambers with differential pumping pistons arise during the shutdown process inside the chamber as a result of the rapid development of gas, especially when high powers are switched, quite considerable pressures that on act on the differential piston and propel it forward with high acceleration. Here the extinguishing agent located in the space of the decreasing volume of the chamber is via special Channels pressed into the extinguishing zone of the chamber and causes the arc to be extinguished there. the Fluid that is in the pressure-free in order to achieve the differential effect Room of the chamber is located, is pressed into the free switch room. The differential piston moves after the arc has been extinguished due to the kinetic stored in its mass Energy to its end position. Only then does the piston spring move it into his Brought back the starting position. In the case of rapid switching sequences, especially in the case of short interruptions, stands only a very short period of time is available for the piston return. Lower with extinguishing chambers The piston spring generally brings the differential piston into the differential piston sufficiently quickly Starting position back. In the case of high-performance switches, on the other hand, with relatively large ones Chambers, the return takes place due to the kinetic energy stored in the piston mass the piston in its ready position for a very long time, so that valuable time for restarting get lost.

Die Erfindung zeigt nun eine Anordnung, durch die bei Löschkammerschaltern großer Leistung mitThe invention now shows an arrangement through which with arcing chamber switches great performance

Differentialpumpkolben, der die Kammern in je einen Raum zu- und abnehmenden Volumens und in einen druckfreien Raum unterteilt, die Wiedereinschaltberei tschaft in kürzester Zeit erreicht wird. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß der druckfreie Raum in der Löschkammer nach erfolgter Abschaltung in eine die Bewegung des Differentialkolbens dämpfende Druckkammer umgewandelt, was in einfachster Weise durch vom Kammerdruck ίο gesteuerte Hilfsmittel erfolgt. Diese Hilfsmittel können auch in Abhängigkeit vom Weg des Differentialkolbens gesteuert werden, wie auch Kammerinnendruck und Differentialkolbenweg gemeinsam den Zeitpunkt der Umwandlung in eine Druck kammer bestimmen können.Differential pumping piston that the chambers in each a room of increasing and decreasing volume and divided into a pressure-free area, the reclosing area is achieved in a very short time. For this purpose, according to the invention, the pressure-free Space in the extinguishing chamber after switching off into one of the movement of the differential piston damping pressure chamber converted, which in the simplest way by from the chamber pressure ίο controlled aids takes place. These tools can also be controlled as a function of the path of the differential piston, as can internal chamber pressure and differential piston path together can determine the time of conversion into a pressure chamber.

Zweckmäßig werden die Ausläßöffnungen des druckfreien Kammerraumes durch einen vom Kammerinnendruck beaufschlagten federbelasteten Schieber so gesteuert, daß bei Kammerinnendruck die Auslaßöffnungen frei, bei Verschwinden des Kammerinnendruckes geschlossen sind.The outlet openings of the pressure-free chamber space by a spring-loaded one acted upon by the internal pressure of the chamber The slide is controlled so that the outlet openings are free when the pressure inside the chamber occurs, and when the Internal chamber pressure are closed.

Die Anordnung kann auch so getroffen werden, daß die Auslaßöffnungen des druckfreien Kammerraumes sowohl in der Ein- wie in der Ausschaltstellung offen sind und nur beim Abschaltvorgang nach einem bestimmten Kolbenweg durch einen dann vom Kammerinnendruck bewegten Schieber kurzzeitig verschlossen werden.The arrangement can also be made so that the outlet openings of the pressure-free chamber space are open both in the on and in the off position and only during the shutdown process after a certain piston travel by a slide then moved by the internal pressure of the chamber be temporarily closed.

Schließlich besteht auch die Möglichkeit, daß der bei Druckanstieg in der Kammer die Auslaßöffnungen freigebende Schieber nach einem bestimmten Weg des Differentialkolbens durch einen vom Kammerinnendruck beaufschlagten, den Schieber steuernden Hilfskolben die Auslaßöffnungen wieder schließt.Finally, there is also the possibility that the slide, which releases the outlet openings when the pressure rises in the chamber, after a certain one Path of the differential piston through a pressurized by the internal chamber pressure, the The auxiliary piston controlling the slide closes the outlet openings again.

Eine besonders einfache Ausführungsform entsteht, wenn der die Auslaßöffnungen steuernde Schieber ein federbelastetes Rohr ist, dessen unteres, verschlossenes Ende in den Raum zunehmenden Volumens der Kammer ragt und hier vom Kammerinnendruck beaufschlagt wird, während das obere, offene Ende die Austrittsstelle für die aus dem druckfreien Kammerraum austretende Flüssigkeit bildet. Hierbei sind in der Rohrwandung Öffnungen vorgesehen, die entsprechende Öffnungen in dem druckfreien Kammerraum nach erfolgter Abschaltung dauernd oder kurzzeitig verschließen. A particularly simple embodiment arises when the one controlling the outlet openings The slide is a spring-loaded tube, the lower, closed end of which increases into the space Volume of the chamber protrudes and is acted upon here by the internal pressure of the chamber, while the upper, open end is the exit point for the exiting from the pressure-free chamber space Liquid forms. Here openings are provided in the pipe wall, the corresponding openings lock permanently or briefly in the pressure-free chamber space after switching off.

Die Bilder zeigen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung. In Bild 1 bedeutet 1 die Löschkammer, 2 den Differentialkolben, der die Kammer in einen Raum zunehmenden Volumens 3, in einen Raum abnehmenden Volumens 4 und in einen druckfreien Raum S unterteilt. Die im druckfreien Raum 5 befindliche Flüssigkeit kann durch die Öffnungen 6 entweichen. Vor den Öffnungen 6 bewegt sich der Schieber 7. Er ist als Rohr ausgebildet, dessen unteres Ende 8 verschlossen ist, während das obere Ende 9 die Verbindung mit dem freien Schalterraum herstellt. In der Wandung des Schiebers 7 sind Öffnungen 10 vorgesehen, die während des Abschaltvorganges in gleicher Höhe mit den Öffnungen 6 liegen und so den- Durchtritt der Flüssigkeit aus dem Raum 5 nach dem freien Schalterraum gestatten. 11 ist eine Feder, die den Schieber/ nach unten zu bewegen sucht. 12 ist die Rückführfeder für den Differentialkolben 2. Die Ventile 13 gestatten den Zufluß von Flüssigkeit in den Raum 5, wenn der Differentialkolben 2 nach erfolgter Abschaltung durch die Kraft der Feder 12 7c wieder in seine Ausgangsstellung zurückbewegt wird.The pictures show various embodiments of the invention. In picture 1, 1 means the Quenching chamber, 2 the differential piston, which moves the chamber into a space of increasing volume 3, divided into a space of decreasing volume 4 and into a pressure-free space S. The pressure-free Liquid located in space 5 can escape through openings 6. Moved in front of the openings 6 the slide 7. It is designed as a tube, the lower end 8 of which is closed while the upper end 9 establishes the connection with the free switch room. In the wall of the Slider 7 openings 10 are provided which are at the same height during the shutdown process with the openings 6 and so the passage allow the liquid from the space 5 to the free switch room. 11 is a spring that supports the Slider / down seeks to move. 12 is the return spring for the differential piston 2. The Valves 13 allow the flow of liquid into the space 5 when the differential piston 2 after Shutdown by the force of the spring 12 7c is moved back to its original position.

In demBildi ist das Rohr 7 in der rechten Half te in der Ruhelage gezeichnet. Entsteht beim Abschaltvorgang - in der Kammer ein Lichtbogen, so \vird durch die Gasbildung ein Druck auf das untere, verschlossene Ende 8 des Schiebers 7 ausgeübt. Der Schieber 7 wird angehoben, wie dies die linke Hälfte zeigt. Damit kommen die Öffnungen 6 und 10 übereinanderzuliegen. Da sich durch den Druckanstieg in der Kammer der Differentialkolben 2 in Bewegung setzt, kann die Flüssigkeit im Raum 5 über die Öffnungen 6, 10 ins Freie treten. Gleichzeitig wird die Flüssigkeit aus dem Raum 4 über die Kanäle 14 zum Ringspalt 15 geführt, wo der gezogene Lichtbogen ringförmig umfaßt und gelöscht -wird. Hat nach erfolgter Abschaltung der Schaltstift 16 die Kammer 1 verlassen, so verschwindet der Druck in der Kammer, der Schieber 7 geht durch die Kraft der Feder 11 in seine Ruhelage zurück und verschließt hierbei die öffnungen 6 des druckfreien Raumes 5. Dieser Raum wird nun Druckraum. Ein Weiterbewegen des Differentialkolbens 2 trotz der in ihm aufgespeicherten kinetischen Energie- ist nicht möglich. Die Feder 12 gs bringt den Kolben 2 wieder in die Ausgangsstellung, so daß die Kammer sofort wieder einschaltbereit ist.In the picture the pipe 7 is in the right half drawn in the rest position. If an arc arises in the chamber during the shutdown process, then a pressure is exerted on the lower, closed end 8 of the slide 7 by the formation of gas. Of the Slide 7 is raised, as shown in the left half. This brings the openings 6 and 10 to lie on top of each other. Since the pressure increase in the chamber causes the differential piston 2 in If there is movement, the liquid in space 5 can enter the open air through openings 6, 10. Simultaneously the liquid is led from the space 4 via the channels 14 to the annular gap 15, where the drawn Arc encompasses a ring and is extinguished. After the Switch pin 16 leave chamber 1, so it disappears the pressure in the chamber, the slide 7 goes into its rest position by the force of the spring 11 back and thereby closes the openings 6 of the pressure-free space 5. This space is now Printing room. A further movement of the differential piston 2 despite the kinetic stored in it Energy is not possible. The spring 12 gs brings the piston 2 back into its starting position so that the chamber is immediately ready to be switched on again is.

Während in Bild 1 die Auslaßöffnungen 6 des druckfreien Schalterraumes 5 nur bei Kammerinnendruck frei sind, zeigt Bild 2 eine Ausführungsform, bei der die Austrittsöffnungen 6 sowohl in der Ein- wie in der Ausschaltstellung offen sind. Die Steuerung des Schiebers 17 erfolgt hierbei in Abhängigkeit von dem Weg des Differentialkolbens 2. Unterhalb des Schiebers 17 ist ein Kammerraum 18 vorgesehen, der über die Öffnungen 19 mit dem Raum zunehmenden Volumens 3 in Verbindung kommt, wenn der Differentialkolben 2 einen solchen Weg zurückgelegt hat, der ausreicht, um genügend Spülflüssigkeit für die Löschung des Lichtbogens zu' erzeugen, die aus dem Raum abnehmenden Volumens 4 verdrängt wird. Die Bodenfläche 21 des Kammerraumes 18 kann durch das ortsfeste, jedoch drehbare Führungsrohr 20 von außen verschoben werden. Hierdurch wird ein Teil der in verschiedenen Höhen angebrachten Öffnungen 19 verschlossen und damit die Kammer 18 früher oder später mit dem Kammerinnendruck belastet. Hierdurch wird der Schieber 17 in Bewegung gesetzt, der die öffnungen 6 verschließt und so den druckfreien Raum 5 in einen Druckraum umwandelt. Hat der Schaltstift die Kammer verlassen, so verschwindet der Innendruck, und auf Grund der Kraft-der Feder 22 geht der Schieber 17 in seine ursprüngliche Lage zurück,, und der Diffe-While in Figure 1 the outlet openings 6 of the pressure-free switch room 5 only when there is internal pressure in the chamber are free, Figure 2 shows an embodiment in which the outlet openings 6 both are open in the on and off position. The slide 17 is controlled in Dependence on the path of the differential piston 2. Below the slide 17 is a Chamber space 18 is provided, which via the openings 19 with the space of increasing volume 3 comes into connection when the differential piston 2 has traveled such a distance that sufficient to generate enough flushing liquid for the extinguishing of the arc to 'generated from the Space of decreasing volume 4 is displaced. The bottom surface 21 of the chamber space 18 can be displaced from the outside by the stationary, but rotatable guide tube 20. This becomes a Part of the openings 19 made at different heights are closed and thus the chamber 18 sooner or later loaded with the internal chamber pressure. This causes the slide 17 to move set, which closes the openings 6 and thus the pressure-free space 5 into a pressure space converts. Once the switch pin has left the chamber, the internal pressure disappears, and open Because of the force of the spring 22, the slide 17 returns to its original position, and the difference

rentialkolben 2 wird durch die Feder 23 sofort zurückgeführt. rential piston 2 is returned by the spring 23 immediately.

Bild 3 zeigt eine Anwendung der Erfindung, wie sie besonders für Hochleistungsschalter, die mit Zusatzeinrichtung zum Löschen stromschwacher Lichtbogen ausgestattet sind, von Vorteil ist. Wie in Bild 1 und 2 ist 1 die Löschkammer mit den Differentialkolben 2, 3 der Raum zunehmenden Volumens, 4 der Raum abnehmenden Volumens und 5 der druckfreie Kammerraum, Der Raum 25, in dem sich auch der ortsfeste Kontakt 24 befindet, steht in Verbindung mit dem Raum zunehmenden Volumens 3. In dem Raum 25 befindet sich das untere Ende des Schiebers 26 mit der zugeordneten Rückstellfeder 27.Figure 3 shows an application of the invention, as it is especially for high-performance switches with additional equipment are equipped to extinguish low-current arcs, is an advantage. As In picture 1 and 2, 1 is the extinguishing chamber with the differential piston 2, 3 increasing the space Volume, 4 the space of decreasing volume and 5 the pressure-free chamber space, the space 25, in which the stationary contact 24 is also located, is in connection with the increasing space Volume 3. In the space 25 is the lower end of the slide 26 with the associated Return spring 27.

Der Schieber 26 wird über einen Anschlag 28 von einem Hilfskolben 29 gesteuert, der vom Kammerinnendruck nach einem bestimmten Weg des Differentialkolbens 2 über Einlaßöffnungen 30 des Druckraumes 31 beaufschlagt wird und unter Einwirkung einer Feder 32 steht. Der druckfreie Kammerraum 5 ist mit Auslaßöffnungen 33 und Ansaugventilen 34 versehen. In der Kammer abnehmenden Volumens 4 sind ebenfalls Ansaugventile 35 angeordnet.The slide 26 is controlled via a stop 28 by an auxiliary piston 29, which is controlled by the internal pressure of the chamber is acted upon after a certain path of the differential piston 2 via inlet openings 30 of the pressure chamber 31 and under the action a spring 32 stands. The pressure-free chamber space 5 is provided with outlet openings 33 and Suction valves 34 provided. In the decreasing volume chamber 4 there are also suction valves 35 arranged.

Beim Abschalten eines stromstarken Lichtbogens entsteht zunächst im Raum 3 ein Überdruck, der sich in den Raum 25 fortpflanzt und dort die Aufwärtsbewegung des Schiebers 26 bewirkt, der seinerseits die Auslaßöffnungen 33 der Kammer freigibt. Sobald die Schaltstiftspitze die Löschzone 36 passiert hat, setzt sich der Differentialkolben 2 in Bewegung und preßt das Löschmittel unter erhöhtem Druck in die Löschzone und bewirkt dort die Lichtbogenlöschung. Bevor noch die Schaltstiftspitze die Löschkammer verlassen hat, gibt der Differentialkolben 2 die Einlaßöffnungen 30 frei, der noch vorhandene Kammerüberdruck dringt in den Raum 31 und wirkt dort auf den Hilfskolben 29. Die beaufschlagte Fläche dieses Kolbens ist größer als die beaufschlagte Fläche des Schiebers 26, so daß am Hilfskolben 29 ein Kraftüberschuß entsteht. Der Hilfskolben läuft daher gegen seine Rückstellfeder 32 nach unten und nimmt über den Anschlag 28 den Schieber 26 mit und bringt ihn in seine Ruhelage. Dadurch werden die Auslaßöffnungen 33 der druckfreien Kammer 5 verschlossen, der Differentialkolben 2 abgefangen und seine kinetische Energie vernichtet.When a high-current arc is switched off, an overpressure initially arises in room 3, the propagates into the space 25 and there causes the upward movement of the slide 26, the in turn releases the outlet openings 33 of the chamber. As soon as the tip of the switch pin enters the deletion zone 36 has happened, the differential piston 2 starts moving and presses the extinguishing agent under increased pressure Pressure in the extinguishing zone and causes the arc to be extinguished there. Before the switch pin tip has left the quenching chamber, the differential piston 2 releases the inlet openings 30, the still existing chamber overpressure penetrates into space 31 and acts there on the auxiliary piston 29. The acted upon area of this piston is larger than the acted upon area of the slide 26, so that an excess of force arises on the auxiliary piston 29. The auxiliary piston therefore runs against his Return spring 32 downwards and takes the slide 26 with it via the stop 28 and brings it in its rest position. As a result, the outlet openings 33 of the pressure-free chamber 5 are closed, the differential piston 2 is intercepted and its kinetic energy is destroyed.

Nachdem die Schaltstiftspitze die Kammeröffnung freigegeben hat, erfolgt Druckausgleich. Der abgefangene Differentialkolben 2 wird durch Einwirkung seiner Rückstellfeder 37 in die Ausgangslage zurückgebracht. Gleichzeitig wird über die Ventile 34 und 35 frisches Löschmittel in den Raum 4 bzw. 5 gesaugt, und die Feder 32 bewegt den Hilfskolben 29 in die Ruhelage zurück. Damit ist der Schaltvorgang beendet und die Löschkammer wieder schaltbereit.After the tip of the switch pin has released the chamber opening, the pressure is equalized. Of the intercepted differential piston 2 is returned to its starting position by the action of its return spring 37 brought back. At the same time, fresh extinguishing agent is in the valves 34 and 35 Sucked space 4 or 5, and the spring 32 moves the auxiliary piston 29 back into the rest position. In order to the switching process is finished and the arcing chamber is ready to switch again.

Ist eine derartige Löschkammer mit Zusatzeinrichtungen zum Löschen stromschwacher Lichtbogen, die in der Darstellung weggelassen wurden, versehen, dann muß die Haltekraft der Feder 27 am Schieber 26 so bemessen sein, daß der von der Zusatzeinrichtung erzeugte Löschmitteldruck nicht ausreicht, den Schieber aus einer Sperrlage zu bewegen. Auf diese Weise wird vermieden, daß der Differentialkolben 2 unter dem Druck des eingepumpten Löschmittels nachgibt und dadurch die Wirksamkeit der Zusatzlöscheinrichtung herabgesetzt wird. Erst wenn ein Strom solcher Stärke abgeschaltet wird, daß der Kammerinnendruck höher wird als der Druck des Zusatzlöschmittels, erfolgt eine Betätigung des Schiebers 26. Die Löschkammer arbeitet dann wie im vorigen Abschnitt beschrieben.If such an extinguishing chamber is provided with additional devices for extinguishing low-current arcs, which have been omitted in the illustration, then the holding force of the spring 27 on the slide 26 must be such that the extinguishing agent pressure generated by the additional device is not sufficient to close the slide from a blocked position move. In this way it is avoided that the differential piston 2 yields under the pressure of the pumped-in extinguishing agent and thereby the effectiveness of the additional extinguishing device is reduced. Only when a current of such strength is switched off that the internal pressure of the chamber becomes higher than the pressure of the additional extinguishing agent, the slide 26 is actuated. The extinguishing chamber then operates as described in the previous section.

Zum besseren Verständnis und der Einfachheit halber wurden bei den gezeigten und beschriebenen Ausführungsmöglichkeiten als Steuermittel für die Kolbendämpfung nach vollzogener Lichtbogenlöschung rohrförmige Schieber angewandt. Der beschriebene Funktionsablauf kann aber auch mit allen bekannten Ventilarten erreicht werden.For better understanding and for the sake of simplicity, were shown and described in the Implementation options as a control means for piston damping after arc extinction tubular gate valve applied. The functional sequence described can also be used with all known types of valve can be achieved.

Besondere Vorteile ergeben sich, wenn, wie Bild 2 und 3 zeigt, Steuereinrichtung und feste Schaltstücke in einem gemeinsamen Gehäuse 38 untergebracht sind, das nach Lösen einiger Befestigungsschrauben aus der Kammer herausgezogen werden kann. Bei einer solchen Bauweise können alle Teile rasch und ohne Schwierigkeiten auf Funktion und Zustand geprüft werden.There are particular advantages if, as shown in Figures 2 and 3, there is a control device and fixed Switching pieces are housed in a common housing 38, which after loosening some fastening screws can be pulled out of the chamber. With such a design, all parts can be quickly and easily are checked for function and condition.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Liquid extinguishing chamber with differential pumping piston, by which the chamber is divided into a space of increasing and decreasing volume and a pressure-free space, with device for immediate return movement of the differential piston after switching off, thereby characterized in that the pressure-free space in the extinguishing chamber after shutdown controlled by the internal chamber pressure and / or the differential piston travel Auxiliary converted into a pressure chamber that dampens the movement of the differential piston will.

2. Liquid extinguishing chamber according to claim 1, characterized in that the outlet openings (6) of the pressure-free space (5) can be controlled by a spring-loaded slide (7) loaded by the internal pressure of the chamber, that the outlet openings free when the internal chamber pressure disappears, and when the internal chamber pressure disappears are closed (Fig. 1).

3. Liquid extinguishing chamber according to claim 1, characterized in that the outlet openings (6) of the pressure-free chamber space (5) both in the on and in the off position open and only after a certain, adjustable path of the differential piston when the system is switched off (2) by a slide (17) moved by the internal pressure of the chamber are closed (Fig. 2).

4. liquid extinguishing chamber according to claim 1 and 2, characterized in that the at

Pressure increase in the chamber, the outlet openings (33) releasing slide (26) a certain path of the differential piston (2) through one of the internal pressure of the chamber acted upon, the slide controlling auxiliary piston (29) the outlet openings again closes (picture 3).

5. Liquid extinguishing chamber according to claim 1 to 4, characterized in that the outlet openings controlling slide (7, 17, 26) is a spring-loaded tube, the lower, closed The end of the chamber protrudes into the space of increasing volume (3, 18,25) and The internal pressure in the chamber is applied here, while the upper, open end is the exit point forms for the liquid emerging from the pressure-free chamber space (5), wherein openings are provided in the pipe wall, the corresponding openings (6, 33) in close the pressure-free chamber space briefly or permanently after switching off.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings