EP0025833B1 - Druckgasschalter - Google Patents
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- H01H2033/028—Details the cooperating contacts being both actuated simultaneously in opposite directions
Definitions
- the invention relates to a gas pressure switch of the type mentioned in the preamble of claim 1.
- gas pressure switches are known, for example, from CH-A 554597 or from DE-A 2140284.
- the shielding body has the function during a switch-off stroke to make the electrical field that emanates from the end of the second (usually tubular) contact piece more uniform, so that - after the switching arc has been extinguished - no extreme values of the field strength have arisen.
- the spring under the action of which the shielding body is located, also has the advantage that the parts of the switch that are moved are effectively decelerated towards the end of a switch-on stroke.
- the second contact piece, to which the shielding body is assigned is arranged in a stationary manner, from which it follows that the distance to be covered by the first contact piece during a switch-off stroke has to correspond exactly to the switching distance between the contact pieces in the switch-off position.
- the separation distance between the contact pieces i.e. the minimum distance that the contact pieces have to have from one another so that the switching arc is extinguished at all, the greater the currents to be interrupted. It is of course desirable that this separation distance is achieved as quickly as possible with a switch-off stroke. In the case of the known switches, this requires a long-stroke drive mechanism which, moreover, is sufficiently powerful to bring about the desired separation distance within a useful period.
- one purpose of the invention is to provide a switch of the type mentioned in which, while maintaining the advantages mentioned, which the shielding body and its spring offer, and using only one and only relatively short-stroke drive the separation distance is reached much faster, and in which the switching distance between the contact pieces in the off position exceeds the length of the stroke of the drive.
- This purpose is achieved in the proposed pressure gas switch in that the shielding body and the second contact piece are coupled to one another for opposite movement.
- the blowing nozzle moves the shielding body back in the course of a switch-on stroke, the second contact piece pushes through the blowing nozzle in the direction of the first contact piece. Conversely, if the shielding body can move into its advanced position due to the retracting blowing nozzle during a switch-off stroke, then the second contact piece also moves away from the first contact piece at the same time.
- a compressed gas switch 10 is shown in the switched-on position in FIG. 1, in the switched-off position in FIG. 3 and in an intermediate position in FIG. 2.
- This gas pressure switch has two sets of contact pieces.
- the first set is connected to a switch drive 11, which is only shown schematically, and comprises a first, tubular contact piece 12 and a first, also tubular nominal current contact 13, these two contacts - as will be shown later - are mechanically connected to one another so that they move in the same direction and the same way.
- the first rated current contact 13 is closed by a flange 14 in the region of its free end.
- the first rated current contact is slidably mounted on a fixedly supported pump piston 15.
- This pump piston 15 is provided with a central passage 16, in which the first contact piece 12 is slidably mounted. At least in the switched-on position, a pump chamber 17, which contains an extinguishing gas, is thus enclosed by the flange 14, the inside of the first rated current contact 13, the outside of the first contact piece 12 and the pump piston.
- a cylindrical extension 19 which extends into the pump chamber 17 and is fixed in the region of its free end via further webs 20 on the outside of the first contact piece 12, is fastened via webs 18.
- the pump piston 15 there is a recess 21 shaped in the same way as the extension 19, which is intended to receive the extension 19 in the course of the switch-off stroke, as a result of which, as can be seen from FIG "is divided.
- an overall blowing nozzle 22, made of an electrical insulating material, is attached on the flange 14.
- This has a nozzle body 23 which has an inlet area 24 starting from the spaces between the struts 18, a narrowest point 25 and an outlet area 26 which widens in the manner of a diffuser.
- a partition wall 27 in the form of a hollow truncated cone which divides the inlet region 24 into two mutually separate, but coaxial and converging towards the narrowest point 25, shell-shaped inlet channels 24 'and 24 "(FIG. 2), whereby the inlet channel 24 'is always in communication with the pump chamber 17' and the inlet channel 24 "is always in communication with the pump chamber 17 " .
- the passage cross section of the inlet channel 24 ' is significantly smaller than that of the inlet channel 24 ". This has the consequence that as soon as the extension 19 begins to penetrate into the depression 21 in the course of a switch-off stroke, the pressure increase in the pump chamber 17 'is currently greater than in the pump chamber 17 "because of the lower outflow possibility Area of the narrowest point 25 caused by the heating, high-pressure quenching gases - as far as they cannot escape through the outlet area 26 - at most only and also only temporarily pushed back into the pump chamber 17 " , while the switching arc is blown with fresh quenching gas from the Pump chamber 17 'is continued.
- first nominal current contact 13 interacts with a second, stationary and also tubular, second nominal current contact 28.
- a likewise metallic ring 30 is held via metallic struts 29, in which a second, likewise tubular contact piece 31 is mounted so as to be longitudinally displaceable. 1 that this second contact piece 31 practically closes the blowing nozzle 22 at its narrowest point 25 in the switched-on position and at the same time engages in the free end of the first contact piece 12.
- a tension spring 32 is fastened (only shown schematically in FIG. 1), the other end of which is fastened at a fixed location 33 in the switch. The tension spring 32 tends to pull the second contact piece 31 upwards in FIG. 1.
- each bearing eye 34 On the lateral surface of the second contact piece 31 there are a plurality of bearing eyes 34 distributed at uniform angular intervals.
- a two-armed lever 35 On each bearing eye 34, one end of a two-armed lever 35 is articulated, which in turn can be pivoted about a pivot pin 36 in a bearing eye 37 formed in each case on a strut 29.
- the other end of each of the two-armed levers 35 is articulated at 38 to one end of a rocker 39.
- the other end of each rocker 39 is articulated on a bearing eye 40 which is anchored on the side of a shielding body 41 made of sheet metal facing away from the blowing nozzle.
- This shielding body 41 has on its circumference an edge 42 bent towards the lever 35, which - at least in its advanced position according to FIGS. 2 and 3 - is in electrical contact with the contact surfaces of the second nominal current contact 28.
- this shielding body 41 has in its center an approximately funnel-shaped passage 43 which, as can be seen in FIG. 1, is practically closed in the switched-on position by the area of the nozzle body 23 on the outlet side.
- a shoulder 44 is also formed, which is used during the switch-on stroke, i.e. during the transition from the position shown in FIG. 3 to the position shown in FIG. 1, to cooperate with the end face 45 (FIG. 2, 3) of the shielding body 41 facing the blowing nozzle 22 and thus to move the shielding body 41 back along the second contact piece 31.
- the shielding body 41 runs under the action of the tension spring 32 acting on the lever 35 of the second contact piece 31, and at the same time the second contact piece also pulls 31 from its position advanced in relation to the second rated current contact 28.
- 2 shows the advanced end position of the shielding body 41 and, at the same time, the retracted end position of the second contact piece 31, which end position can be defined by stops, not shown in detail.
- the ratio of the displacement path of the shielding body 41 and the (opposite) path of the second contact piece 31 depends on the “transmission ratio” of the levers 35.
- the shielding body 41 which primarily has the function of making the electrical field at the end of the contact pieces 28 and 31 as uniform as possible, i.e. in the position acc. 2, a comparatively small displacement path can be sufficient.
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Description
- Die Erfindung betrifft einen Druckgasschalter der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Art. Solche Druckgasschalter sind beispielsweise aus der CH-A 554597 oder aus der DE-A 2140284 bekannt. Bei diesen Schaltern kommt dem Abschirmkörper bei einem Ausschalthub die Funktion zu, das elektrische Feld, das vom Ende des zweiten (in der Regel rohrförmigen) Kontaktstück ausgeht, zu vergleichmässigen, um - nach der Löschung des Schaltlichtbogens - keine Extremwerte der Feldstärke entstehen zu lassen. Dabei bietet die Feder, unter deren Wirkung der Abschirmkörper steht, ausserdem den Vorteil, dass gegen Ende eines Einschalthubes die dabei bewegten Teile der Schalters wirksam verzögert werden. Dabei wird auch ein Teil der beim Einschalthub vom Schalterantrieb aufgebrachten mechanischen Kraft durch die Feder bis zum nächstfolgenden Ausschalthub gespeichert und unterstützt sodann den Ausschalthub. Bei den bekannten Schaltern ist indessen das zweite Kontaktstück, dem der Abschirmkörper zugeordnet ist, ortsfest angeordnet, woraus folgt, dass der vom ersten Kontaktstück bei einem Ausschalthub zurückzulegende Weg exakt der zwischen den Kontaktstücken in Ausschaltstellung vorhandenen Schaltstrecke zu entsprechen hat. Ausserdem ist es eine bekannte Tatsache, dass die Trennstrecke zwischen den Kontaktstücken, d.h. die minimale Distanz, die die Kontaktstücke voneinander aufzuweisen haben, damit eine Löschung des Schaltlichtbogens überhaupt zustande kommt, grösser wird, je grösser die zu unterbrechenden Ströme werden. Es ist natürlich anzustreben, dass diese Trenndistanz bei einem Ausschalthub so rasch als möglich erreicht wird. Dies bedingt bei den bekannten Schaltern einen langhubigen Antriebsmechanismus, der darüber hinaus ausreichend leistungsfähig ist, um innert nützlicher Frist die erwünschte Trenndistanz herbeizuführen.
- Bei diesem Stand der Technik ist ein Zweck der Erfindung darin zu sehen, einen Schalter der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem unter Beibehaltung der genannten Vorteile, die der Abschirmkörper und dessen Feder bieten, und unter Verwendung nur eines und erst noch relativ kurzhubigen Antriebes die Trenndistanz viel rascher erreicht ist, und bei dem die zwischen den Kontaktstücken in Ausschaltstellung vorhandene Schaltstrecke die Länge des Hubes des Antriebes übertrifft. Dieser Zweck wird bei dem vorgeschlagenen Druckgasschalter dadurch erreicht, dass der Abschirmkörper und das zweite Kontaktstück zu gegenläufiger Bewegung miteinander gekuppelt sind.
- Wenn also die Blasdüse im Zuge eines Einschalthubes den Abschirmkörper zurückverschiebt, stösst das zweite Kontaktstück durch die Blasdüse hindurch in Richtung auf das erste Kontaktstück vor. Umgekehrt, wenn bei einem Ausschalthub der Abschirmkörper wegen der sich zurückziehenden Blasdüse sich in seine vorgeschobene Stellung verschieben kann, dann entfernt sich gleichzeitig und zusätzlich das zweite Kontaktstück vom ersten Kontaktstück.
- Merkmale bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen und ergeben sich auch aus der nachfolgenden, rein beispielsweisen Beschreibung anhand der Zeichnung. Es zeigen:
- die Fig. 1 - 3 schematische Axialschnitte durch die in diesem Zusammenhang wesentlichen Bestandteile eines Druckgasschalters in drei verschiedenen Stellungen.
- Ein Druckgasschalter 10 ist in Fig. 1 in Einschaltstellung, in Fig. 3 in Ausschaltstellung und in Fig. 2 in einer Zwischenstellung dargestellt. Dieser Druckgasschalter weist zwei Sätze von Kontaktstücken auf. Der erste Satz ist mit einem nur schematisch angegebenen Schalterantrieb 11 verbunden und umfasst ein erstes, rohrförmiges Kontaktstück 12, sowie einen ersten, ebenfalls rohrförmigen Nennstromkontakt 13, wobei diese beiden Kontakte - wie noch zu zeigen sein wird - mechanisch miteinander verbunden sind, so dass sie sich jeweils gleichsinnig und um den gleichen Weg verschieben. Der erste Nennstromkontakt 13 ist im Bereich seines freien Endes durch einen Flansch 14 verschlossen. Ausserdem ist der erste Nennstromkontakt verschiebbar auf einem ortsfest abgestützten Pumpkolben 15 gelagert. Dieser Pumpkolben 15 ist mit einem zentralen Durchlass 16 versehen, in dem das erste Kontaktstück 12 verschiebbar gelagert ist. Zumindest in Einschaltstellung wird somit durch den Flansch 14, die Innenseite des ersten Nennstromkontaktes 13, die Aussenseite des ersten Kontaktstückes 12 und dem Pumpkolben ein Pumpraum 17 umschlossen, der ein Löschgas enthält.
- An der dem Pumpraum 17 zugekehrten Seite des Flansches 14 ist über Stege 18 ein zylindrischer, sich in den Pumpraum 17 hinein erstrekkender Fortsatz 19 befestigt, der im Bereich seines freien Endes über weitere Stege 20 an der Aussenseite des ersten Kontaktstückes 12 befestigt ist. Im Pumpkolben 15 dagegen ist eine gegengleich zum Fortsatz 19 geformte Vertiefung 21 vorhanden, die dazu bestimmt ist, im Zuge des Ausschalthubes den Fortsatz 19 aufzunehmen, wodurch - wie aus Fig. 2 ersichtlich - der Pumpraum 17 in zwei voneinander getrennte Pumpräume 17' und 17" unterteilt wird.
- Im wesentlichen auf dem Flansch 14 ist eine gesamthafte mit 22 bezeichnete Blasdüse aus einem elektrischen Isoliermaterial befestigt. Diese weist einen Düsenkörper 23 auf, der einen von den Zwischenräumen zwischen den Streben 18 ausgehenden Einlassbereich 24, eine engste Stelle 25 sowie einen sich in der Art eines Diffusors erweiternden Auslassbereich 26 aufweist. Im Einlassbereich 24 ist ausserdem noch eine Trennwand 27 in der Form eines hohlen Kegelstumpfes vorhanden, die den Einlassbereich 24 in zwei voneinander getrennte, jedoch koaxiale und zur engsten Stelle 25 hin konvergierende, mantelförmige Einlasskanäle 24' und 24" (Fig. 2) unterteilt, wobei der Einlasskanal 24' stets mit dem Pumpraum 17' und der Einlasskanal 24" stets mit dem Pumpraum 17" in Verbindung steht. Wie aus der Zeichnung deutlich hervorgeht, ist der Durchlassquerschnitt des Einlasskanals 24' bedeutend geringer als jener des Einlasskanals 24". Dies hat zur Folge, dass sobald im Zuge eines Ausschalthubes der Fortsatz 19 beginnt, in die Vertiefung 21 einzudringen, der Druckanstieg im Pumpraum 17' wegen der geringeren Abströmmöglichkeit momentan grösser ist als im Pumpraum 17". Dadurch werden sich die während des Ausschalthubes besonders im Bereich der engsten Stelle 25 durch die Erhitzung entstehenden, unter hohem Druck stehenden Löschgase - soweit sie nicht durch den Auslassbereich 26 entweichen können - allenfalls nur und auch dies nur momentan in den Pumpraum 17" zurückgedrängt, während die Beblasung des Schaltlichtbogens mit frischem Löschgas aus dem Pumpraum 17' fortgesetzt wird.
- Der Fig. 1 ist zu entnehmen, dass der erste Nennstromkontakt 13 mit einem zweiten, ortsfest angeordneten und ebenfalls rohrförmigem, zweiten Nennstromkontakt 28 zusammenwirkt. In diesem Nennstromkontakt 28 ist über metallische Streben 29 ein ebenfalls metallischer Ring 30 gehaltert, in dem ein zweites, ebenfalls rohrförmiges Kontaktstück 31 längsverschiebbar gelagert ist. Aus der Fig. 1 geht hervor, dass dieses zweite Kontaktstück 31 in Einschaltstellung die Blasdüse 22 an ihrer engsten Stelle 25 praktisch verschliesst und zugleich in das freie Ende des ersten Kontaktstückes 12 eingreift. An dem dem ersten Kontaktstück 12 abgekehrten Ende des zweiten Kontaktstückes 31 ist (in Fig. 1 nur schematisch dargestellt) das eine Ende einer Zugfeder 32 befestigt, deren anderes Ende an einer ortsfesten Stelle 33 im Schalter befestigt ist. Die Zugfeder 32 hat die Tendenz, das zweite Kontaktstück 31 in Fig. 1 nach oben zu ziehen.
- An der Mantelfläche des zweiten Kontaktstükkes 31 sind mehrere, in gleichmässigen Winkelabständen verteilte Lageraugen 34 vorhanden. An jedem Lagerauge 34 ist das eine Ende eines zweiarmigen Hebels 35 angelenkt, der seinerseits um einen Schwenkzapfen 36 in einem jeweils an einer Strebe 29 angeformten Lagerauge 37 verschwenkbar ist. Das andere Ende jedes der zweiarmigen Hebel 35 ist bei 38 an das eine Ende einer Schwinge 39 angelenkt. Das andere Ende jeder Schwinge 39 ist an einem Lagerauge 40 angelenkt, das auf der der Blasdüse abgekehrten Seite eines Abschirmkörpers 41 aus Blech verankert ist.
- Dieser Abschirmkörper 41 besitzt an seinem Umfang einen in Richtung zum Hebel 35 hin umgebogenen Rand 42, der - zumindest in seiner vorgeschobenen Stellung gemäss Fig. 2 und 3 - in elektrischem Kontakt mit den Kontaktflächen des zweiten Nennstromkontaktes 28 steht. Ausserdem besitzt dieser Abschirmkörper 41 in seiner Mitte einen etwa trichterförmig von der Blasdüse 22 weg divergierenden Durchlass 43, der, wie aus Fig. 1 ersichtlich, in Einschaltstellung durch den auslassseitigen Bereich des Düsenkörpers 23 praktisch verschlossen ist. An der Aussenseite des Düsenkörpers 23 ist ausserdem eine Schulter 44 ausgebildet, die dazu dient, beim Einschalthub, d.h. beim Übergang von der in Fig. 3 in die in Fig. 1 dargestellte Stellung, mit der der Blasdüse 22 zugekehrten Stirnseite 45 (Fig. 2,3) des Abschirmkörpers 41 zusammenzuwirken und damit den Abschirmkörper 41 längs des zweiten Kontaktstückes 31 zurück zu verschieben.
- Bei einem Ausschalthub, also wenn sich die Bestandteile 12 bis 27 und 44 von den übrigen Bestandteilen entfernen, läuft der Abschirmkörper 41 unter der Wirkung der über die Hebel 35 auf ihn wirkenden Zugfeder 32 des zweiten Kontaktstücks 31 nach und gleichzeitig zieht sich auch das zweite Kontaktstück 31 aus seiner bezüglich des zweiten Nennstromkontaktes 28 vorgeschobenen Stellung in diesen zurück. In Fig. 2 ist die vorgeschobene Endlage des Abschirmkörpers 41 und zugleich die zurückgezogene Endlage des zweiten Kontaktstückes 31 gezeigt, wobei diese Endlage durch nicht näher dargestellte Anschläge definiert sein kann.
- Aus dem Gesagten ergibt sich, dass bei dem beschriebenen Schalter 10 zumindest am Anfang des Ausschalthubes die Zunahme der Trenndistanz zwischen den Kontaktstücken 12 und 31 erheblich grösser ist als der vom direkt angetriebenen Kontaktstück 12 tatsächlich zurückgelegte Weg.
- Das Verhältnis des Verschiebeweges des Abschirmkörpers 41 und des (gegenläufigen) Weges des zweiten Kontaktstückes 31 hängt vom «Übersetzungsverhältnis» der Hebel 35 ab.
- Für den Abschirmkörper 41, dem in erster Linie die Funktion zukommt, bei einem Ausschalthub so schnell als möglich das elektrische Feld am Ende der Kontaktstücke 28 bzw. 31 zu vergleichmässigen, d.h. in die Stellung gem. Fig. 2 zu gelangen, kann ein vergleichsweise geringer Verschiebeweg ausreichen. Dagegen ist es zweckmässig, einen verhältnismässig grösseren Verschiebeweg für das zweite Kontaktstück 31 vorzusehen, damit der Schaltlichtbogen möglichst schnell in die Länge gezogen wird, um die Löschung zu begünstigen.
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