EP0000501B1 - Gas-blast circuit breaker - Google Patents
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- H01H33/70—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
- H01H33/7015—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid characterised by flow directing elements associated with contacts
- H01H33/7023—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid characterised by flow directing elements associated with contacts characterised by an insulating tubular gas flow enhancing nozzle
Definitions
- the invention relates to a gas pressure switch with two contacts, at least one of which is designed as a hollow cylindrical nozzle contact, and a nozzle-like insulating body which is arranged coaxially with respect to the contacts and is movable relative to the one contact such that it bears against this contact and thus serves as a closure member for the gas flow channel.
- a piston is attached to the moving switching contact, by means of which the gas is compressed in a space below the piston when it is switched off.
- a nozzle-like insulating material body which surrounds the extinguishing section, serves as a closure element for the gas flow channels.
- the quenching chamber contains contacts which are movable relative to one another and which are designed as contact pins and a nozzle-shaped insulating material body which is arranged coaxially to the contacts for flow guidance essentially in the longitudinal direction of the quenching path.
- the insulating body surrounds part of the extinguishing path and the end of a contact provided with a drive and is coupled to the movement of this contact.
- the other, also movable contact is provided with a pressure spring which, when the switching contacts are closed, is tensioned with the aid of a closure body for the flow channel of the extinguishing gas which is arranged coaxially with the contacts.
- the closure body is used in conjunction with the insulating material body to close the gas flow channel.
- the pressure spring is first relaxed and then the closure is lifted off the insulating body.
- the extinguishing gas flow therefore only begins when the contacts have already covered a predetermined part of their switch-off distance.
- the locking mechanism is not suitable for closing the gas flow channel of a pressure gas switch with nozzle contacts (DE-A-16 65 182).
- the invention has for its object to improve the gas pressure switch of the type mentioned, in particular to increase its switching capacity in that the known control of the gas flow is used depending on the opening path of the contacts.
- the invention is based on the knowledge that the risk of vibrations cannot be ruled out in a switch with pressure-dependent control of the gas flow, the damping of which requires special measures.
- the stated object is therefore achieved according to the invention with the design features according to the characterizing part of claim 1.
- the insulating material body closes the opening of the flow channels at the end of one of the contacts. As soon as the minimum extinguishing distance of the switch contacts is reached, the insulating material body is lifted off the flow channels and the gas flow is thus released.
- the switch When the switch is switched on, the insulating body is pressed against the movable nozzle contact by the pressure spring in such a way that the gas flow channels are closed.
- the switch When the switch is opened, regardless of the pressure in the compression chamber, the gas flow channel remains closed until the contacts that separate have reached the minimum extinguishing distance. Only then does the gas flow to the extinguishing section begin, and with it the blowing of the arc.
- the action of the pressure spring can be limited, for example, by a stop.
- the spring force of the pressure spring can preferably be selected to be greater than would be necessary to close the gas flow channel.
- the energy content of the pressure spring is thus increased above the value required to press the insulating material body.
- part of the total drive energy required for switching off is used in this spring for the initial acceleration of the movable contact, as a result of which the minimum extinguishing distance can be reached correspondingly faster.
- the flow of extinguishing agent directed from the high-pressure chamber via a valve to the extinguishing path can be prevented by the displacement device until the minimum extinguishing distance is reached and only then released.
- the pressure spring for locking can also be fitted inside the fixed contact.
- a driver for the insulating material body can then run, for example, in slots which, due to their length, determine the thrust path of the spring.
- each an embodiment of a gas pressure switch according to the invention with a pressure spring for closing the gas flow channel is schematically illustrated.
- contacts 2 and 4 which are movable relative to one another and a nozzle-shaped insulating material body are designated 6.
- the insulating body 6 is mounted relative to a blow piston 8, of which only a part is shown in the figure, movably in the axial direction of the contacts 2 and 4 and closes an annular flow channel 10 for an extinguishing gas at the mouth of the contact 4 Movement of the blow piston 8 is supplied by a container, which is also not shown in the figure.
- the insulating body 6 is provided with an annular extension 16, which, over its circumference, contains bores which are not described in greater detail and which each contain an opening spring 18 located between the insulating body 6 and the blowing piston 8, the other end of which projects into a blind hole in the blowing piston 8.
- a pressure spring 22 is placed on the contact 2, the spring travel of which is limited by a shoulder 24 which is slidably mounted on the contact 2 in the axial direction of the contact and is firmly connected to the spring.
- the contact 2 can be provided, for example, with slots 12 through which a pin 14 is passed.
- the contact 4 is connected to a drive, not shown in the figure.
- the flow channel 10 through the insulating material body 6 initially remains closed under the action of the spring force of the trailing pressure spring 22 until the pin 14 reaches the right end of the slot 12 and thus the approach 24 reaches its right end position and limits the travel of the pressure spring 22.
- the insulating material body 6 is moved relatively to the left under the action of the opening springs 18 and thus releases the gas flow from the flow channel 10 onto the extinguishing path within the nozzle mouth of the insulating material body 6.
- a pressure spring 32 is arranged within the hollow cylindrical contact 2.
- the spring travel of the pressure spring 32 is determined in this case by the pin 14 and by the right end of the slot in the contact 2.
- the length of the fixed contact 2, with which it projects into the movable contact 4 no longer has to be designed according to the desired pre-compression ratio in the embodiment of the switch according to the invention.
- This length is therefore only to be dimensioned such that after commutation of the current to contacts 2 and 4, a sufficient distance of a continuous current contact system, not shown in the exemplary embodiment, is achieved.
- This distance ensures that the resulting arc is always drawn in the central extinguishing contact system. In practice, this generally means a shortening of the contacts and thus has a favorable effect with regard to the total switch-off time of such switches.
- the desired pre-compression ratio is obtained by a suitable choice of the total length of the compression space. It can also be adjusted using overflow valves.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckgasschalter mit zwei Kontakten, von denen wenigstens einer als hohlzylindrischer Düsenkontakt gestaltet ist, und einem düsenähnlichen Isolierstoffkörper, der koaxial in bezug auf die Kontakte angeordnet und relativ zu dem einen Kontakt derart bewegbar ist, daß er an diesem Kontakt anliegt und somit als Verschlußorgan für den Gasströmungskanal dient.The invention relates to a gas pressure switch with two contacts, at least one of which is designed as a hollow cylindrical nozzle contact, and a nozzle-like insulating body which is arranged coaxially with respect to the contacts and is movable relative to the one contact such that it bears against this contact and thus serves as a closure member for the gas flow channel.
Bei einem bekannten Druckgasschalter mit in ihrer Achsrichtung beweglichen düsenähnlich ausgebildeten Schaltkontakten ist am beweglichen Schaltkontakt ein Kolben angebracht, durch den beim Ausschalten das Gas in einem Raum unterhalb des Kolbens komprimiert wird. Ein düsenähnlicher Isolierstoffkörper, der die Löschstrecke umgibt, dient als Verschlußorgan für die Gasströmungskanäle. In eingeschaltetem Zustand des Schalters werden die Kanäle mit dem Ring durch die Kraft von Andruckfedern verschlossen, die so bemessen sind, daß der Isolierstoffkörper mit einem vorbestimmten Druck des Löschgases während einer Ausschalthandlung entgegen der Federkraft von den Strömungskanälen abgehoben wird und die Gasströmung zur Löschstrecke freigibt (DE-A-2 336 684).In a known compressed gas switch with switching contacts which are movable in their axial direction and which are designed like nozzles, a piston is attached to the moving switching contact, by means of which the gas is compressed in a space below the piston when it is switched off. A nozzle-like insulating material body, which surrounds the extinguishing section, serves as a closure element for the gas flow channels. When the switch is switched on, the channels are closed with the ring by the force of pressure springs which are dimensioned such that the insulating body is lifted from the flow channels at a predetermined pressure of the extinguishing gas during a switch-off action against the spring force and releases the gas flow to the extinguishing section ( DE-A-2 336 684).
Bei einem weiteren bekannten Druckgasschalter ist eine wegabhängige Steuerung der Löschgasströmung vorgesehen. Die Löschkammer enthält relativ zueinander bewegliche Kontakte, die als Kontaktstifte ausgebildet sind, und einen koaxial zu den Kontakten angeordneten düsenförmigen Isolierstoffkörper zur Strömungsführung im wesentlichen in Längsrichtung der Löschstrecke. Der Isolierstoffkörper umgibt einen Teil der Löschstrecke und das Ende eines mit einem Antrieb versehenen Kontaktes und ist mit der Bewegung dieses Kontaktes gekoppelt. Der andere, ebenfalls bewegliche Kontakt ist mit einer Andruckfeder versehen, die beim Schließen der Schaltkontakte mit Hilfe eines koaxial zu den Kontakten angeordneten Verschlußkörpers für den Strömungskanal des Löschgases gespannt wird. Der Verschlußkörper dient in Verbindung mit dem Isolierstoffkörper zum Verschließen des Gasströmungskanals. Beim Öffnen der Kontakte wird zunächst die Andruckfeder entspannt und dann der Verschluß vom Isolierstoffkörper abgehoben. Die Löschgasströmung setzt somit erst ein, wenn die Kontakte bereits einen vorbestimmten Teil ihres Ausschaltweges zurückgelegt haben. Der Verschlußmechanismus ist jedoch nicht geeignet zum Verschließen des Gasströmungskanals eines Druckgasschalters mit Düsenkontakten (DE-A-16 65 182).In another known pressure gas switch, a path-dependent control of the extinguishing gas flow is provided. The quenching chamber contains contacts which are movable relative to one another and which are designed as contact pins and a nozzle-shaped insulating material body which is arranged coaxially to the contacts for flow guidance essentially in the longitudinal direction of the quenching path. The insulating body surrounds part of the extinguishing path and the end of a contact provided with a drive and is coupled to the movement of this contact. The other, also movable contact is provided with a pressure spring which, when the switching contacts are closed, is tensioned with the aid of a closure body for the flow channel of the extinguishing gas which is arranged coaxially with the contacts. The closure body is used in conjunction with the insulating material body to close the gas flow channel. When the contacts are opened, the pressure spring is first relaxed and then the closure is lifted off the insulating body. The extinguishing gas flow therefore only begins when the contacts have already covered a predetermined part of their switch-off distance. However, the locking mechanism is not suitable for closing the gas flow channel of a pressure gas switch with nozzle contacts (DE-A-16 65 182).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Druckgasschalter der eingangs genannten Art zu verbessern, insbesondere sein Schaltvermögen dadurch zu erhöhen, daß die bekannte Steuerung der Gasströmung in Abhängigkeit vom Öffnungsweg der Kontakte angewendet wird.The invention has for its object to improve the gas pressure switch of the type mentioned, in particular to increase its switching capacity in that the known control of the gas flow is used depending on the opening path of the contacts.
Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß bei einem Schalter mit druckabhängiger Steuerung des Gasströmung die Gefahr von Schwingungen nicht auszuschließen ist, deren Dämpfung besondere Maßnahmen erfordert. Die genannte Aufgabe wird deshalb erfindungsgemäß gelöst mit den Gestaltungsmerkmalen entsprechend dem Kennzeichen des Anspruchs 1. Im geschlossenen Zustand der Kontakte verschließt der Isolierstoffkörper am Ende eines der Kontakte die Öffnung der Strömungskanäle. Sobald die Mindestlöschdistanz der Schaltkontakte erreicht ist, wird der Isolierstoffkörper von den Strömungskanälen abgehoben und damit die Gasströmung freigegeben.The invention is based on the knowledge that the risk of vibrations cannot be ruled out in a switch with pressure-dependent control of the gas flow, the damping of which requires special measures. The stated object is therefore achieved according to the invention with the design features according to the characterizing part of
Im Einschaltzustand des Schalters wird der Isolierstoffkörper von der Andruckfeder so gegen den beweglichen Düsenkontakt gedrückt, daß die Gasströmungskanäle verschlossen werden. Beim Öffnen des Schalters bleibt, unabhängig von dem im Kompressionsraum herrschenden Druck, der Gasströmungskanal so lange geschlossen, bis die sich trennenden Kontakte die Mindestlöschdistanz erreicht haben. Erst dann setzt die Gasströmung zur Löschstrecke und damit die Beblasung des Lichtbogens ein. Die Einwirkung der Andruckfeder kann beispielsweise durch einen Anschlag begrenzt werden.When the switch is switched on, the insulating body is pressed against the movable nozzle contact by the pressure spring in such a way that the gas flow channels are closed. When the switch is opened, regardless of the pressure in the compression chamber, the gas flow channel remains closed until the contacts that separate have reached the minimum extinguishing distance. Only then does the gas flow to the extinguishing section begin, and with it the blowing of the arc. The action of the pressure spring can be limited, for example, by a stop.
Die Federkraft der Andruckfeder kann vorzugsweise größer gewählt werden als es zum Verschließen des Gasströmungskanals erforderlich, wäre. Der Energieinhalt der Andruckfeder wird damit über den zum Andrücken des Isolierstoffkörpers erforderlichen Wert gesteigert. Dadurch wird ein Teil der gesamten, zum Ausschalten benötigten Antriebsenergie in dieser Feder zur Anfangsbeschleunigung des beweglichen Kontaktes verwendet, wodurch die Mindestlöschdistanz entsprechend schneller erreicht werden kann.The spring force of the pressure spring can preferably be selected to be greater than would be necessary to close the gas flow channel. The energy content of the pressure spring is thus increased above the value required to press the insulating material body. As a result, part of the total drive energy required for switching off is used in this spring for the initial acceleration of the movable contact, as a result of which the minimum extinguishing distance can be reached correspondingly faster.
Ist die wegabhängige Steuerung der Gasströmung bei Zweidruckschaltern vorgesehen, so kann die vom Hochdruckraum in bekannter Weise über ein Ventil zur Löschstrecke geleitete Löschmittelströmung durch die Verschiebeeinrichtung bis zum Erreichen der Mindestlöschdistanz unterbunden und erst dann freigegeben werden.If the path-dependent control of the gas flow in two-pressure switches is provided, the flow of extinguishing agent directed from the high-pressure chamber via a valve to the extinguishing path can be prevented by the displacement device until the minimum extinguishing distance is reached and only then released.
In einer weiteren Ausführungsform des Druckgasschalters kann die Andruckfeder zum Zuhalten auch im Innern des festen Kontaktes angebracht sein. Ein Mitnehmer für den Isolierstoffkörper kann dann beispielsweise in Schlitzen verlaufen, die durch ihre Länge den Schubweg der Feder bestimmen.In a further embodiment of the gas pressure switch, the pressure spring for locking can also be fitted inside the fixed contact. A driver for the insulating material body can then run, for example, in slots which, due to their length, determine the thrust path of the spring.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in deren Figuren 1 und 2 jeweils eine Ausführungsform eines Druckgasschalters nach der Erfindung mit einer Andruckfeder zum Verschließen des Gasströmungskanals schematisch veranschaulicht ist.To further explain the invention, reference is made to the drawing, in the figures 1 and 2 each an embodiment of a gas pressure switch according to the invention with a pressure spring for closing the gas flow channel is schematically illustrated.
In der Ausführungsform eines Druckgasschalters nach Figur 1, von dem lediglich das Kontaktsystem mit der Steuerung der Gaszuführung dargestellt ist, sind relativ zueinander bewegliche Kontakte mit 2 und 4 und ein düsenförmiger Isolierstoffkörper mit 6 bezeichnet. Der Isolierstoffkörper 6 ist relativ zu einem Blaskolben 8, von dem in der Figur nur ein Teil dargestellt ist, in der Achsrichtung der Kontakte 2 und 4 beweglich gelagert und verschließt an der Mündung des Kontaktes 4 einen ringförmigen Strömungskanal 10 für ein Löschgas, das mit der Bewegung des Blaskolbens 8 von einem Behälter geliefert wird, der in der Figur ebenfalls nicht dargestellt ist.In the embodiment of a compressed gas switch according to FIG. 1, of which only the contact system with the control of the gas supply is shown,
Der Isolierstoffkörper 6 ist mit einem ringförmigen Ansatz 16 versehen, der über seinen Umfang verteilt nicht näher bezeichnete Bohrungen enthält, die jeweils eine zwischen dem Isolierstoffkörper 6 und dem Blaskolben 8 befindliche Öffnungsfeder 18 enthalten, deren anderes Ende in ein Sackloch des Blaskolbens 8 hineinragt.The
Auf den Kontakt 2 ist eine Andruckfeder 22 aufgesetzt, deren Federweg von einem Ansatz 24 begrenzt wird, der auf den Kontakt 2 in Achsrichtung des Kontaktes gleitend gelagert und mit der Feder fest verbunden ist. Zu diesem Zweck kann der Kontakt 2 beispielsweise mit Schlitzen 12 versehen sein, durch die ein Stift 14 hindurchgeführt ist. Der Kontakt 4 ist mit einem in der Figur nicht dargestellten Antrieb verbunden.A
Wird beispielsweise der Kontakt 4 aus der geschlossenen Schalterstellung nach rechts bewegt, so bleibt der Strömungskanal 10 durch den Isolierstoffkörper 6 unter der Wirkung der Federkraft der nachlaufenden Andruckfeder 22 zunächst noch so lange verschlossen, bis der Stift 14 das rechte Ende des Schlitzes 12 erreicht und damit der Ansatz 24 in seine rechte Endstellung gelangt und den Federweg der Andruckfeder 22 begrenzt. Im Verlauf der weiteren Bewegung der Elektrode 4 wird der Isolierstoffkörper 6 unter der Wirkung der Öffnungsfedern 18 relativ nach links bewegt und gibt damit die Gasströmung aus dem Strömungskanal 10 auf die Löschstrecke innerhalb der Düsenmündung des Isolierstoffkörpers 6 frei. Bis zu diesem Zeitpunkt brennt somit der nach der Öffnung der Kontakte 2 und 4 in der nicht näher bezeichneten Löschstrecke gezogene Lichtbogen innerhalb der Engstelle des Isolierstoffkörpers 6 ohne Beblasung durch das Löschgas und seine Energieaufnahme ist somit entsprechend gering.If, for example, the
In der offenen Stellung der Kontakte 2 und 4 nach Figur 2 hat die Beblasung eines Lichtbogens 28 eingesetzt, nachdem der Isolierstoffkörper 6 den Strömungskanal 10 unter der Wirkung der Öffnungsfedern 18 freigegeben hatte, wie es in der Figur 2 durch die Bezugsziffer 30 angedeutet ist.In the open position of
In dieser Ausführungsform des Kontaktsystems ist eine Andruckfeder 32 innerhalb des hohlzylindrischen Kontaktes 2 angeordnet. Der Federweg der Andruckfeder 32 wird in diesem Falle durch den Stift 14 und durch das rechte Ende des Schlitzes im Kontakt 2 festgelegt.In this embodiment of the contact system, a
Die Länge des festen Kontaktes 2, mit der er in den beweglichen Kontakt 4 ragt, muß in der Ausführungsform des Schalters nach der Erfindung nicht mehr nach Gesichtspunkten des gewünschten Vorkompressionsverhältnisses ausgelegt werden. Diese Länge ist deshalb ausschließlich so zu bemessen, daß nach der Kommutierung des Stromes auf die Kontakte 2 und 4 ein hinreichender Abstand eines im Ausführungsbeispiel nicht dargestellten Dauerstromkontaktsystems erreicht wird. Dieser Abstand gewährleistet, daß der entstehende Lichtbogen immer im zentralen Löschkontaktsystem gezogen wird. Das bedeutet in der Praxis im allgemeinen eine Verkürzung der Kontakte und wirkt sich somit günstig im Hinblick auf die Gesamtausschaltzeit derartiger Schalter aus. Das gewünschte Vorkompressionsverhättnis erhält man durch eine geeignete Wahl der Gesamtlänge des Kompressionsraumes. Ferner kann es mit Hilfe von Überlaufventilen eingestellt werden.The length of the
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