EP0840340A2 - Circuit breaker - Google Patents

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EP0840340A2
EP0840340A2 EP97810750A EP97810750A EP0840340A2 EP 0840340 A2 EP0840340 A2 EP 0840340A2 EP 97810750 A EP97810750 A EP 97810750A EP 97810750 A EP97810750 A EP 97810750A EP 0840340 A2 EP0840340 A2 EP 0840340A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
circuit breaker
breaker according
ptfe
polytetrafluoroethylene
polymer
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP97810750A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP0840340A3 (en
Inventor
Lukas Dr. Zehnder
Kurt Dr. Kaltenegger
Lorenz Dr. Müller
Lutz Dr. Niemeyer
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ABB Research Ltd Switzerland
ABB Research Ltd Sweden
Original Assignee
ABB Research Ltd Switzerland
ABB Research Ltd Sweden
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Filing date
Publication date
Application filed by ABB Research Ltd Switzerland, ABB Research Ltd Sweden filed Critical ABB Research Ltd Switzerland
Publication of EP0840340A2 publication Critical patent/EP0840340A2/en
Publication of EP0840340A3 publication Critical patent/EP0840340A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • 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
    • H01H33/7076—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid characterised by flow directing elements associated with contacts characterised by the use of special materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/70—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/76—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid wherein arc-extinguishing gas is evolved from stationary parts; Selection of material therefor
    • H01H33/78—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid wherein arc-extinguishing gas is evolved from stationary parts; Selection of material therefor wherein the break is in gas

Definitions

  • the invention is based on an electrical Circuit breaker according to the preamble of claim 1.
  • the a corresponding filler for each fluorocarbon polymer or a pigment can be added.
  • Such admixtures prevent in particular the deep erosion and thus that Mostly sooty, but they usually have one higher burn rate and thus a larger one Form burns result, so that the life of the Insulating nozzle is greatly reduced. This means that the Insulating nozzle comparatively often in the context of time-consuming revisions of the circuit breaker replaced must become.
  • the invention as defined in claim 1 the task is based on an electrical Circuit breaker to indicate which is an insulating nozzle which gives off gases when switching off, which the Blowing pressure generation in the arc zone particularly effective support.
  • This circuit breaker has one with erosion-proof Contact pieces equipped contact arrangement, which a fixed contact and one along a central one Axis moving contact and one cylindrical trained, the switching pieces concentrically surrounding Insulating nozzle with a throat.
  • the isolation nozzle is made of a burn-resistant plastic.
  • PAs can also be used as fire-resistant plastics or PI or PSU or PPS or a similar aromatic Polymer or a mixture of at least two of these Plastics are used.
  • the erosion-resistant insulating nozzle is so structured that the electrically conductive soot Burnout channels under the surface of the insulating nozzle perpendicular to the direction of the electrical field load run so that it does not reignite the Circuit breaker can be effected.
  • the gases emerging from the insulating nozzle help this circuit breaker the pressure build-up in the Arc zone, so that a particularly effective blowing of the Arc is possible.
  • the quenching chamber 1 shows a schematically illustrated partial section through the quenching chamber 1 of a circuit breaker, the quenching chamber housing is not shown, nor is the nominal current path which is generally present.
  • the extinguishing chamber 1 is filled with an insulating gas, as a rule this is SF 6 gas, which is subjected to an excess pressure in the range from 5 to 6 bar.
  • the quenching chamber 1 is cylindrical and extends along a central axis 2.
  • the quenching chamber 1 has, for example, a fixed contact piece 3 and a movable contact piece 4, which are movable relative to one another along the central axis 2.
  • the resilient, fixed contact piece 3 encloses the movable contact piece 4.
  • the movable contact piece 4 which is designed here as a cylindrical contact pin, moves in the direction of an arrow 5 when it is switched off.
  • An insulating nozzle 6 firmly connected to the fixed contact piece 3 surrounds the two contact pieces 3 and 4 concentrically.
  • the movable contact piece 4 closes the constriction 7 of the insulating nozzle 6.
  • an arc burns in the area of the constriction 7 and, as the moving contact element 4 progressively switches off, also in the region of the conically shaped opening of the cross-section of the insulating nozzle 6 in the direction of the downstream exhaust chamber 8 of the extinguishing chamber 1.
  • the surface 9 in the throat 7 and in the conically widening region of the insulating nozzle 6 is thermally acted upon by the arc.
  • the limits of the exhaust space 8 are not shown.
  • the insulating nozzle 6 is a substance from the group of aliphatic Polymers such as polytetrafluoroethylene (PTFE) or fluoroethylene propylene (FEP) or perfluoroalkoxy (PFA) or ethylene tetrafluoroethylene (ETFE) or the like aliphatic polymer or a mixture of at least two of these plastics.
  • aliphatic Polymers such as polytetrafluoroethylene (PTFE) or fluoroethylene propylene (FEP) or perfluoroalkoxy (PFA) or ethylene tetrafluoroethylene (ETFE) or the like aliphatic polymer or a mixture of at least two of these plastics.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • FEP fluoroethylene propylene
  • PFA perfluoroalkoxy
  • ETFE ethylene tetrafluoroethylene
  • the Fig.2 shows a very simplified and strong enlarged partial section through an insulating nozzle 6, which here is made of pure polytetrafluoroethylene (PTFE).
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the level of the burnout channels 10 lies in this case due to the mentioned bias perpendicular to the central one Axis 2 and thus parallel to the electrical Equipotential surfaces, which after switching off between form the two contact pieces 3 and 4.
  • the Burnout channels 10 which may become deposited Switching residues or the soot particles created in them cannot because of the transverse extension of these cracks form conductive bridges that after the extinction of the Arc dielectric breakdowns between the could initiate two contact pieces 3 and 4.
  • FIG. 3 shows a greatly simplified partial section through an insulating nozzle 6, here made of a polymer mixture is made.
  • a polymer mixture was made.
  • PTFE Polytetrafluoroethylene
  • PTFE Polytetrafluoroethylene
  • the particles 11 are perpendicular to the central axis 2 are arranged.
  • the surface 9 of the throat 7 runs also in this embodiment concentric to the central axis 2.
  • the other hydrogen-containing polymer burns somewhat faster than polytetrafluoroethylene (PTFE), such as the indentations 12 indicated in FIG indicate the surface 9 of the constriction 7. Because of this Mixture of polymers becomes a particularly intense one Gas evolution in the insulating nozzle 6 reached. Where at this variant no particles 11 to Surface 9, it is possible that the already Burnout channels described in connection with FIG 10 train. This insulating nozzle variant is advantageous used where the support of Blowing pressure generation is particularly desirable.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the gas development in the insulating nozzle 6 can be significantly improved if the particles 11 are additionally colored with a pigment, such as MoS 2 , so that their burn-up rate and thus also the amount of gas generated and available for blowing the arc are advantageous. is increased.
  • a pigment such as MoS 2
  • FIG. 4 shows a greatly simplified partial section through an insulating nozzle 6, which is made of polytetrafluoroethylene (PTFE) is manufactured, in which perpendicular to the central Axis 2 quartz fibers 13 are embedded.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • This insulating nozzle 6 burns when exposed to heat from the arc preferably along the quartz fibers 13.
  • the one at this Burning gases increase the blowing pressure in the Extinguishing chamber 1 advantageous.
  • the sooting of the Burnout channels due to the oxidizing effect of the Quartz fibers 13 advantageously reduced.
  • the insulating nozzle 6 is composed of sintered disks 14 and 15.
  • the disks 14 and 15 are arranged perpendicular to the central axis 2.
  • the first disc 14 is made of pure polytetrafluoroethylene (PTFE).
  • the second disc 15 is made of polytetrafluoroethylene (PTFE), to which 5% by weight MoS 2 , which serves as structured pigment coloring, has been added.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • MoS 2 which serves as structured pigment coloring
  • the gases produced during this burning advantageously increase the blowing pressure in the quenching chamber 1.
  • the resulting amount of pressurized gas is significantly larger than would be the case if pure polytetrafluoroethylene (PTFE) was used.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • a pane thickness of 1 mm has proven to be favorable. If a larger amount of gas is to be generated, the second disk 15 is made somewhat thicker than the first disk 14. It is also conceivable that disks 14 and 15 of different thicknesses are distributed over the length of the insulating nozzle 6, since in this way the amount of gas generated for blowing the arc can be optimally adapted to the respective operating conditions.
  • disks 14 and 15 different amounts of oxidizing fillers to mix. This admixture is then optimized so that only one in the burnout channels that form negligible soot formation occurs. The amount of for the blowing of the arc generated gas is thereby at the same time the expected operating conditions customized.

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  • Circuit Breakers (AREA)
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Abstract

The circuit breaker has a contact arrangement provided with switch members which cannot be burned away. The contact arrangement has a stationary switch member (3) and a switch member (4) which is movable along a central axis (2). It also has an insulating sleeve (6) which concentrically surrounds the switch members (3,4). The insulating sleeve(6) has a narrowed portion (7). The insulating sleeve (6) is structured such that resulting burn out channels (10) run perpendicular to the direction of the electric field force. The plastic is preferably an aliphatic polymer or an aromatic polymer. The aliphatic polymer and/or the aromatic polymer may be a polyamide or polyimide or polysulphate or polyphenylsulphate or a similar polymer or mixture of these.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Bei der Erfindung wird ausgegangen von einem elektrischen Leistungsschalter gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention is based on an electrical Circuit breaker according to the preamble of claim 1.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Es sind elektrische Leistungsschalter bekannt, die eine Leistungsstrombahn aufweisen mit zwei relativ zueinander beweglichen Schaltstücken. Bei Ausschaltungen tritt in der Schaltstrecke zwischen den beiden Schaltstücken ein Lichtbogen auf, der zum Teil in einer Isolierdüse brennt. Durch die thermischen Auswirkungen des Lichtbogens wird die Oberfläche der Isolierdüse beaufschlagt und das Düsenengnis, welches für die Strömungsverhältnisse in der Isolierdüse massgebend ist, brennt aus, sodass sich der Querschnitt des Düsenengnisses vergrössert. Wenn diese Querschnittsvergrösserung gewisse Grenzwerte überschreitet, beeinflusst sie das Ausschaltvermögen des Leistungsschalters negativ. Um diese unerwünschte Querschnittsvergrösserung vergleichsweise klein zu halten, werden abbrandbeständige Fluorcarbonpolymere, beispielsweise Polytetrafluoräthylen (PTFE), für die Herstellung der Isolierdüse verwendet. Diese Fluorcarbonpolymere weisen einerseits einen vergleichsweise geringen Formabbrand auf, jedoch andererseits einen vergleichsweise starken örtlichen, bis in die tieferen Bereiche unter der Oberfläche der Isolierdüse reichenden Tiefenabbrand auf. Insbesondere durch den Tiefenabbrand wird Kohlenstoff freigesetzt, welcher eine unerwünschte Verrussung der unter der Oberfläche liegenden Ausbrandkanäle der Isolierdüse verursacht. Diese verrussten und infolgedessen elektrisch leitenden Oberflächen der Ausbrandkanäle können, nach dem Erlöschen des Lichtbogens, Wiederzündungen zwischen den beiden, dann auf unterschiedlichem Potential liegenden Schaltstücken des Leistungsschalters einleiten, die zu einem Versagen desselben führen können.Electrical circuit breakers are known, the one Power track with two relative to each other movable contact pieces. When switching off occurs in the Switching distance between the two contact pieces Arc that partially burns in an insulating nozzle. Due to the thermal effects of the electric arc Applied to the surface of the insulating nozzle and the nozzle constriction, which for the flow conditions in the insulating nozzle is decisive, burns out, so that the cross section of the Nozzle shot enlarged. If this cross-sectional enlargement exceeds certain limits the breaking capacity of the circuit breaker is negative. Around this undesirable increase in cross-section to keep small, burn-resistant fluorocarbon polymers, for example polytetrafluoroethylene (PTFE), for used the manufacture of the isolation nozzle. These fluorocarbon polymers on the one hand have a comparatively low Mold burns up, but on the other hand a comparatively strong local, down to the deeper areas under the Depth erosion reaching the surface of the insulating nozzle. The deep erosion in particular makes carbon released, which is an undesirable sooting under burnout channels on the surface of the insulating nozzle caused. These soiled and consequently electrically conductive surfaces of the burnout channels, according to Extinguishing of the arc, reignitions between the both, then at different potential Initiate circuit breakers of the circuit breaker that lead to a Failure can result.

Um das schädliche Verrussen zu vermeiden, kann dem jeweiligen Fluorcarbonpolymer ein entsprechender Füllstoff oder ein Pigment beigemischt werden. Derartige Beimischungen verhindern insbesondere den Tiefenabbrand und damit das Verrussen weitgehend, sie haben jedoch in der Regel eine grössere Abbrandrate und damit auch einen grösseren Formabbrand zur Folge, sodass die Lebensdauer der Isolierdüse stark reduziert wird. Dies bedeutet, dass die Isolierdüse vergleichsweise häufig im Rahmen von zeitraubenden Revisionen des Leistungsschalters ersetzt werden muss.In order to avoid the harmful sooting, the a corresponding filler for each fluorocarbon polymer or a pigment can be added. Such admixtures prevent in particular the deep erosion and thus that Mostly sooty, but they usually have one higher burn rate and thus a larger one Form burns result, so that the life of the Insulating nozzle is greatly reduced. This means that the Insulating nozzle comparatively often in the context of time-consuming revisions of the circuit breaker replaced must become.

KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Der Erfindung, wie sie im Patentanspruch 1 definiert ist, liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Leistungsschalter anzugeben, welcher eine Isolierdüse aufweist, die beim Ausschalten Gase abgibt, welche die Blasdruckerzeugung in der Lichtbogenzone besonders wirksam unterstützen.The invention as defined in claim 1 the task is based on an electrical Circuit breaker to indicate which is an insulating nozzle which gives off gases when switching off, which the Blowing pressure generation in the arc zone particularly effective support.

Dieser Leistungsschalter weist eine mit abbrandfesten Schaltstücken ausgerüstete Kontaktanordnung auf, welche ein feststehendes Schaltstück und ein entlang einer zentralen Achse bewegliches Schaltstück und eine zylindrisch ausgebildete, die Schaltstücke konzentrisch umgebende Isolierdüse mit einem Engnis aufweist. Die Isolierdüse ist aus einem abbrandbeständigen Kunststoff gefertigt.This circuit breaker has one with erosion-proof Contact pieces equipped contact arrangement, which a fixed contact and one along a central one Axis moving contact and one cylindrical trained, the switching pieces concentrically surrounding Insulating nozzle with a throat. The isolation nozzle is made of a burn-resistant plastic.

Als abbrandbeständige Kunststoffe können PTFE oder FEP oder PFA oder ETFE oder ähnliche aliphatische Polymere oder ein Gemisch von mindestens zweien dieser Kunststoffe vorgesehen werden. Als abbrandbeständige Kunststoffe können ferner PA oder PI oder PSU oder PPS oder ein ähnliches aromatisches Polymer oder ein Gemisch von mindestens zweien dieser Kunststoffe eingesetzt werden.PTFE or FEP or PFA or ETFE or similar aliphatic polymers or a Mixture of at least two of these plastics is provided will. PAs can also be used as fire-resistant plastics or PI or PSU or PPS or a similar aromatic Polymer or a mixture of at least two of these Plastics are used.

Die abbrandbeständige Isolierdüse wird dabei so strukturiert, dass die elektrisch leitend verrussten Ausbrandkanäle unter der Oberfläche der Isolierdüse senkrecht zur Richtung der elektrischen Feldbelastung verlaufen, sodass durch sie kein Wiederzünden des Leistungsschalters bewirkt werden kann.The erosion-resistant insulating nozzle is so structured that the electrically conductive soot Burnout channels under the surface of the insulating nozzle perpendicular to the direction of the electrical field load run so that it does not reignite the Circuit breaker can be effected.

Die aus der Isolierdüse austretenden Gase unterstützen bei diesem Leistungsschalter den Druckaufbau in der Lichtbogenzone, sodass eine besonders wirksame Beblasung des Lichtbogens möglich wird. The gases emerging from the insulating nozzle help this circuit breaker the pressure build-up in the Arc zone, so that a particularly effective blowing of the Arc is possible.

Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung und die damit erzielbaren Vorteile werden nachfolgend anhand der Zeichnung, welche lediglich einen möglichen Ausführungsweg darstellt, näher erläutert.Further embodiments of the invention and the so achievable advantages are described below using the Drawing, which is only one possible way of execution represents, explained in more detail.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING

Es zeigen:

  • Fig.1 einen stark vereinfachten Teilschnitt durch einen erfindungsgemässen Leistungsschalter,
  • Fig.2 einen stark vereinfachten Teilschnitt durch eine Isolierdüse aus einem ersten Isoliermaterial,
  • Fig.3 einen stark vereinfachten Teilschnitt durch eine Isolierdüse aus einem zweiten Isoliermaterial,
  • Fig.4 einen stark vereinfachten Teilschnitt durch eine Isolierdüse aus einem dritten Isoliermaterial, und
  • Fig.5 einen stark vereinfachten Teilschnitt durch einen Leistungsschalter mit einer Isolierdüse aus einem vierten Isoliermaterial.
    • Show it:
  • 1 shows a greatly simplified partial section through a circuit breaker according to the invention,
  • 2 shows a greatly simplified partial section through an insulating nozzle made of a first insulating material,
  • 3 shows a greatly simplified partial section through an insulating nozzle made of a second insulating material,
  • 4 shows a greatly simplified partial section through an insulating nozzle made of a third insulating material, and
  • 5 shows a greatly simplified partial section through a circuit breaker with an insulating nozzle made of a fourth insulating material.

    • Bei allen Figuren sind gleich wirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Alle für das unmittelbare Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Elemente sind nicht dargestellt. In all figures, elements with the same effect are the same Provide reference numerals. All for the immediate Understanding of the invention are not necessary elements not shown.

    WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNGWAYS OF CARRYING OUT THE INVENTION

    Die Fig.1 zeigt einen schematisch dargestellten Teilschnitt durch die Löschkammer 1 eines Leistungsschalters, das Löschkammergehäuse ist nicht dargestellt, ebenso nicht die in der Regel vorhandene Nennstrombahn. Die Löschkammer 1 ist mit einem Isoliergas gefüllt, in der Regel ist dies SF6-Gas, welches mit einem Überdruck im Bereich von 5 bis 6 bar beaufschlagt ist. Die Löschkammer 1 ist zylindrisch ausgebildet und erstreckt sich entlang einer zentralen Achse 2. Die Löschkammer 1 weist beispielsweise ein feststehendes Schaltstück 3 und ein bewegliches Schaltstück 4 auf, die relativ zu einander entlang der zentralen Achse 2 beweglich sind. Das federnd ausgebildete feststehende Schaltstück 3 umschliesst im eingeschalteten Zustand der Löschkammer 1 das bewegliche Schaltstück 4. Das bewegliche Schaltstück 4, welches hier als zylindrischer Schaltstift ausgebildet ist, bewegt sich in Richtung eines Pfeils 5, wenn eine Ausschaltung erfolgt. Eine mit dem feststehenden Schaltstück 3 fest verbundene Isolierdüse 6 umgibt die beiden Schaltstücke 3 und 4 konzentrisch. Im eingeschalteten Zustand der Löschkammer 1 verschliesst das bewegliche Schaltstück 4 das Engnis 7 der Isolierdüse 6. Nach der Kontakttrennung der beiden Schaltstücke 3 und 4 brennt ein Lichtbogen im Bereich des Engnisses 7 und bei fortschreitender Ausschaltbewegung des beweglichen Schaltstücks 4 auch im Bereich der konisch ausgeformten Öffnung des Querschnitts der Isolierdüse 6 in Richtung des nachgeordneten Auspuffraumes 8 der Löschkammer 1. Die Oberfläche 9 im Engnis 7 und im konisch sich erweiternden Bereich der Isolierdüse 6 wird durch den Lichtbogen thermisch beaufschlagt. Die Begrenzungen des Auspuffraumes 8 sind nicht dargestellt.1 shows a schematically illustrated partial section through the quenching chamber 1 of a circuit breaker, the quenching chamber housing is not shown, nor is the nominal current path which is generally present. The extinguishing chamber 1 is filled with an insulating gas, as a rule this is SF 6 gas, which is subjected to an excess pressure in the range from 5 to 6 bar. The quenching chamber 1 is cylindrical and extends along a central axis 2. The quenching chamber 1 has, for example, a fixed contact piece 3 and a movable contact piece 4, which are movable relative to one another along the central axis 2. When the extinguishing chamber 1 is in the switched-on state, the resilient, fixed contact piece 3 encloses the movable contact piece 4. The movable contact piece 4, which is designed here as a cylindrical contact pin, moves in the direction of an arrow 5 when it is switched off. An insulating nozzle 6 firmly connected to the fixed contact piece 3 surrounds the two contact pieces 3 and 4 concentrically. In the switched-on state of the extinguishing chamber 1, the movable contact piece 4 closes the constriction 7 of the insulating nozzle 6. After the contact separation of the two contact pieces 3 and 4, an arc burns in the area of the constriction 7 and, as the moving contact element 4 progressively switches off, also in the region of the conically shaped opening of the cross-section of the insulating nozzle 6 in the direction of the downstream exhaust chamber 8 of the extinguishing chamber 1. The surface 9 in the throat 7 and in the conically widening region of the insulating nozzle 6 is thermally acted upon by the arc. The limits of the exhaust space 8 are not shown.

    Als abbrandbeständiger Kunststoff ist für die Herstellung der Isolierdüse 6 ein Stoff aus der Gruppe der aliphatischen Polymere wie beispielsweise Polytetrafluoräthylen (PTFE) oder Fluoräthylenpropylen (FEP) oder Perfluoralkoxy (PFA) oder Äthylentetrafluoräthylen (ETFE) oder ein ähnliches aliphatisches Polymer oder ein Gemisch von mindestens zweien dieser Kunststoffe vorgesehen. Als abbrandbeständiger Kunststoff kann aber durchaus auch ein Stoff aus der Gruppe der aromatischen Polymere wie beispielsweise Polyamid (PA) oder Polyimid (PI) oder Polysulfon (PSU) oder Polyphenylensulfid (PPS) oder ein ähnliches aromatisches Polymer oder ein Gemisch von mindestens zweien dieser Kunststoffe vorgesehen werden. Die thermische Beanspruchung dieser Polymere während des Ausschaltens stromstarker Lichtbögen führt zur Erzeugung einer vergleichsweise grossen Menge von Gas, welches vorteilhaft für die Beblasung des Lichtbogens eingesetzt werden kann.As a burn-resistant plastic is for the manufacture the insulating nozzle 6 is a substance from the group of aliphatic Polymers such as polytetrafluoroethylene (PTFE) or fluoroethylene propylene (FEP) or perfluoroalkoxy (PFA) or ethylene tetrafluoroethylene (ETFE) or the like aliphatic polymer or a mixture of at least two of these plastics. As more erosion-resistant But plastic can also be a substance from the group aromatic polymers such as polyamide (PA) or polyimide (PI) or polysulfone (PSU) or Polyphenylene sulfide (PPS) or a similar aromatic Polymer or a mixture of at least two of these Plastics are provided. The thermal stress of these polymers more powerful during switch-off Arcs lead to the generation of a comparatively large one Amount of gas that is beneficial for blowing the Arc can be used.

    Die Fig.2 zeigt einen stark vereinfachten und stark vergrösserten Teilschnitt durch eine Isolierdüse 6, die hier aus reinem Polytetrafluoräthylen (PTFE) hergestellt ist. Bei der Herstellung des Düsenrohlings wurde das abbrandbeständige Polytetrafluoräthylen (PTFE) durch axiale Dilatation vorgespannt. Wenn die Oberfläche 9 des Engnisses 7 durch die thermischen Auswirkungen des Lichtbogens beaufschlagt wird, so bilden sich bei diesem Material, ausgehend von der Oberfläche 9, vergleichsweise flache Ausbrandkanäle 10 aus. Die Oberfläche 9 verläuft bei diesem Ausführungsbeispiel konzentrisch zu der zentralen Achse 2. Die Ebene der Ausbrandkanäle 10 liegt in diesem Fall aufgrund der erwähnten Vorspannung senkrecht zur zentralen Achse 2 und damit parallel zu den elektrischen Äquipotentialflächen, die sich nach dem Abschalten zwischen den beiden Schaltstücken 3 und 4 ausbilden. In den Ausbrandkanälen 10 sich gegebenenfalls ablagernde Schaltrückstände oder die in ihnen entstandenen Russpartikel können wegen der Quererstreckung dieser Risse keine leitenden Brücken bilden, die nach dem Erlöschen des Lichtbogens dielektrisch bedingte Überschläge zwischen den beiden Schaltstücken 3 und 4 einleiten könnten.The Fig.2 shows a very simplified and strong enlarged partial section through an insulating nozzle 6, which here is made of pure polytetrafluoroethylene (PTFE). At that was the manufacture of the nozzle blank Burn-resistant polytetrafluoroethylene (PTFE) through axial Prestressed dilation. If the surface 9 of the throat 7 due to the thermal effects of the arc is applied, so with this material, starting from the surface 9, comparatively flat Burnout channels 10 out. The surface 9 runs in this Embodiment concentric to the central axis 2. The level of the burnout channels 10 lies in this case due to the mentioned bias perpendicular to the central one Axis 2 and thus parallel to the electrical Equipotential surfaces, which after switching off between form the two contact pieces 3 and 4. In the Burnout channels 10, which may become deposited Switching residues or the soot particles created in them cannot because of the transverse extension of these cracks form conductive bridges that after the extinction of the Arc dielectric breakdowns between the could initiate two contact pieces 3 and 4.

    Die Fig.3 zeigt einen stark vereinfachten Teilschnitt durch eine Isolierdüse 6, die hier aus einer Polymermischung hergestellt ist. Für diese Mischung wurde als Basis Polytetrafluoräthylen (PTFE) verwendet. In das Polytetrafluoräthylen (PTFE) wurde ein anderes wasserstoffhaltiges Polymer, welches in der Form von flachen, länglichen Partikeln 11, die entweder als Schuppen, wie beispielsweise POM, oder als Fasern, wie beispielsweise PA Faserstoffe, ausgebildet sind, eingebracht worden ist. Bei der Herstellung des Düsenrohlings wurde darauf geachtet, dass die Partikel 11 senkrecht zur zentralen Achse 2 angeordnet sind. Die Oberfläche 9 des Engnisses 7 verläuft auch bei diesem Ausführungsbeispiel konzentrisch zu der zentralen Achse 2. Das andere wasserstoffhaltige Polymer brennt etwas schneller ab als das Polytetrafluoräthylen (PTFE), wie die in der Fig.3 angedeuteten Vertiefungen 12 in der Oberfläche 9 des Engnisses 7 andeuten. Durch dieses Gemisch von Polymeren wird eine besonders intensive Gasentwicklung in der Isolierdüse 6 erreicht. Dort, wo bei dieser Ausführungsvariante keine Partikel 11 bis zur Oberfläche 9 gelangen, ist es möglich, dass sich die bereits im Zusammenhang mit der Fig.2 beschriebenen Ausbrandkanäle 10 ausbilden. Diese Isolierdüsenvariante wird vorteilhaft dort eingesetzt, wo eine Unterstützung der Blasdruckerzeugung besonders erwünscht ist.3 shows a greatly simplified partial section through an insulating nozzle 6, here made of a polymer mixture is made. For this mixture was used as the basis Polytetrafluoroethylene (PTFE) used. In the Polytetrafluoroethylene (PTFE) became another hydrogen-containing polymer, which is in the form of flat, elongated particles 11, either as scales, such as POM, or as fibers, such as PA fibers, are formed, has been introduced. During the production of the nozzle blank, care was taken that the particles 11 are perpendicular to the central axis 2 are arranged. The surface 9 of the throat 7 runs also in this embodiment concentric to the central axis 2. The other hydrogen-containing polymer burns somewhat faster than polytetrafluoroethylene (PTFE), such as the indentations 12 indicated in FIG indicate the surface 9 of the constriction 7. Because of this Mixture of polymers becomes a particularly intense one Gas evolution in the insulating nozzle 6 reached. Where at this variant no particles 11 to Surface 9, it is possible that the already Burnout channels described in connection with FIG 10 train. This insulating nozzle variant is advantageous used where the support of Blowing pressure generation is particularly desirable.

    Die Gasentwicklung in der Isolierdüse 6 kann bei dieser Ausführungsvariante noch deutlich verbessert werden, wenn die Partikel 11 zusätzlich mit einem Pigment, wie beispielsweise MoS2, eingefärbt werden, wodurch deren Abbrandrate und damit auch die erzeugte und für die Beblasung des Lichtbogens verfügbare Gasmenge vorteil-haft erhöht wird.In this embodiment variant, the gas development in the insulating nozzle 6 can be significantly improved if the particles 11 are additionally colored with a pigment, such as MoS 2 , so that their burn-up rate and thus also the amount of gas generated and available for blowing the arc are advantageous. is increased.

    Die Fig.4 zeigt einen stark vereinfachten Teilschnitt durch eine Isolierdüse 6, die hier aus Polytetrafluoräthylen (PTFE) hergestellt ist, in welches senkrecht zur zentralen Achse 2 Quarzfasern 13 eingelagert sind. Diese Isolierdüse 6 brennt bei thermischer Beaufschlagung durch den Lichtbogen bevorzugt entlang den Quarzfasern 13 aus. Die bei diesem Abbrennen entstehenden Gase erhöhen den Blasdruck in der Löschkammer 1 vorteilhaft. Zudem wird die Verrussung der Ausbrandkanäle wegen der oxidierenden Wirkung der Quarzfasern 13 vorteilhaft verringert.4 shows a greatly simplified partial section through an insulating nozzle 6, which is made of polytetrafluoroethylene (PTFE) is manufactured, in which perpendicular to the central Axis 2 quartz fibers 13 are embedded. This insulating nozzle 6 burns when exposed to heat from the arc preferably along the quartz fibers 13. The one at this Burning gases increase the blowing pressure in the Extinguishing chamber 1 advantageous. In addition, the sooting of the Burnout channels due to the oxidizing effect of the Quartz fibers 13 advantageously reduced.

    Die Fig.5 zeigt einen weiteren schematisch dargestellten Teilschnitt durch die Löschkammer 1 eines Leistungsschalters. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Isolierdüse 6 aus zusammengesinterten Scheiben 14 und 15 aufgebaut. Die Scheiben 14 und 15 sind senkrecht zur zentralen Achse 2 angeordnet. Die erste Scheibe 14 ist jeweils aus reinem Polytetrafluoräthylen (PTFE) hergestellt. Die zweite Scheibe 15 ist jeweils aus Polytetrafluoräthylen (PTFE), dem 5 Gewichtsprozent MoS2, welches als strukturierte Pigmenteinfärbung dient, zugesetzt sind, hergestellt. Für die Herstellung des Düsenrohlings werden diese Scheiben 14 und 15 wechselweise aufeinander gelegt und auf bekannte Weise zu einem monolithischen Block zusammengesintert. Bei dieser Ausführungsform brennt die zweite Scheibe 15 stärker ab. Die bei diesem Abbrennen entstehenden Gase erhöhen den Blasdruck in der Löschkammer 1 vorteilhaft. Die so entstandene Menge druckbeaufschlagten Gases ist deutlich grösser als dies bei der Verwendung von reinem Polytetrafluoräthylen (PTFE) der Fall wäre. Für Ausschaltströme im Bereich um 50 kAeff hat sich eine Scheibendicke von 1 mm als günstig erwiesen. Wenn eine grössere Gasmenge erzeugt werden soll, so wird die zweite Scheibe 15 etwas dicker ausgeführt als die erste Scheibe 14. Es ist auch vorstellbar, dass über die Länge der Isolierdüse 6 verteilt, unterschiedlich dicke Scheiben 14 und 15 vorgesehen werden, da auf diese Art die für die Beblasung des Lichtbogens erzeugte Gasmenge den jeweiligen Betriebsbedingungen optimal angepasst werden kann.5 shows another schematically illustrated partial section through the quenching chamber 1 of a circuit breaker. In this embodiment, the insulating nozzle 6 is composed of sintered disks 14 and 15. The disks 14 and 15 are arranged perpendicular to the central axis 2. The first disc 14 is made of pure polytetrafluoroethylene (PTFE). The second disc 15 is made of polytetrafluoroethylene (PTFE), to which 5% by weight MoS 2 , which serves as structured pigment coloring, has been added. For the production of the nozzle blank, these disks 14 and 15 are placed alternately on top of one another and sintered together in a known manner to form a monolithic block. In this embodiment, the second disc 15 burns more. The gases produced during this burning advantageously increase the blowing pressure in the quenching chamber 1. The resulting amount of pressurized gas is significantly larger than would be the case if pure polytetrafluoroethylene (PTFE) was used. For breaking currents in the range around 50 kA rms , a pane thickness of 1 mm has proven to be favorable. If a larger amount of gas is to be generated, the second disk 15 is made somewhat thicker than the first disk 14. It is also conceivable that disks 14 and 15 of different thicknesses are distributed over the length of the insulating nozzle 6, since in this way the amount of gas generated for blowing the arc can be optimally adapted to the respective operating conditions.

    Es ist auch durchaus möglich, den Scheiben 14 und 15 unterschiedliche Mengen von oxidierend wirkenden Füllstoffen beizumischen. Diese Beimischung wird dann so optimiert, dass in den sich ausbildenden Ausbrandkanälen lediglich eine vernachlässigbare Russbildung auftritt. Die Menge des für die Beblasung des Lichtbogens erzeugten Gases wird dabei gleichzeitig den zu erwartenden Betriebsbedingungen angepasst. It is also entirely possible to use disks 14 and 15 different amounts of oxidizing fillers to mix. This admixture is then optimized so that only one in the burnout channels that form negligible soot formation occurs. The amount of for the blowing of the arc generated gas is thereby at the same time the expected operating conditions customized.

    BEZEICHNUNGSLISTELIST OF DESIGNATIONS

    11
    LöschkammerArcing chamber
    22nd
    zentrale Achsecentral axis
    33rd
    feststehendes Schaltstückfixed contact
    44th
    bewegliches Schaltstückmovable contact
    55
    Pfeilarrow
    66
    IsolierdüseInsulating nozzle
    77
    EngnisBottleneck
    88th
    AuspuffraumExhaust room
    99
    Oberflächesurface
    1010th
    AusbrandkanäleBurnout channels
    1111
    Partikelparticle
    1212th
    Vertiefungdeepening
    1313
    QuarzfasernQuartz fibers
    1414
    erste Scheibefirst disc
    1515
    zweite Scheibesecond disc

    Claims (14)

    Leistungsschalter mit einer mit abbrandfesten Schaltstücken ausgerüsteten Kontaktanordnung, welche ein feststehendes Schaltstück (3) und ein entlang einer zentralen Achse (2) bewegliches Schaltstück (4) und eine die Schaltstücke (3,4) konzentrisch umgebende Isolierdüse (6) mit einem Engnis (7) aufweist, die aus einem abbrandbeständigen Kunststoff gefertigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierdüse (6) so strukturiert ist, dass sich ausbildende Ausbrandkanäle (10) senkrecht zur Richtung der elektrischen Feldbelastung verlaufen. Circuit breaker with a contact arrangement equipped with erosion-proof contact pieces, which has a fixed contact piece (3) and a contact piece (4) movable along a central axis (2) and an insulating nozzle (6) concentrically surrounding the contact pieces (3, 4) with a throat (7 ) which is made of a fire-resistant plastic, characterized in that that the insulating nozzle (6) is structured in such a way that burnout channels (10) that form run perpendicular to the direction of the electrical field load. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als abbrandbeständiger Kunststoff ein aliphatisches Polymer oder ein aromatisches Polymer vorgesehen ist. Circuit breaker according to claim 1, characterized in that an aliphatic polymer or an aromatic polymer is provided as the erosion-resistant plastic. Leistungsschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als aliphatisches Polymer Polytetrafluoräthylen (PTFE) oder Fluoräthylenpropylen (FEP) oder Perfluoralkoxy (PFA) oder Äthylentetrafluoräthylen (ETFE) oder ein ähnliches Polymer oder ein Gemisch von mindestens zweien dieser Polymere vorgesehen ist. Circuit breaker according to claim 2, characterized in that the aliphatic polymer is polytetrafluoroethylene (PTFE) or fluoroethylene propylene (FEP) or perfluoroalkoxy (PFA) or ethylene tetrafluoroethylene (ETFE) or a similar polymer or a mixture of at least two of these polymers. Leistungsschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als aromatisches Polymer Polyamid (PA) oder Polyimid (PI) oder Polysulfon (PSU) oder Polyphenylensulfid (PPS) oder ein ähnliches Polymer oder ein Gemisch von mindestens zweien dieser Polymere vorgesehen ist. Circuit breaker according to claim 2, characterized in that as aromatic polymer polyamide (PA) or polyimide (PI) or polysulfone (PSU) or polyphenylene sulfide (PPS) or a similar polymer or a mixture of at least two of these polymers is provided. Leistungsschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Polytetrafluoräthylen (PTFE) durch axiale Dilatation vorgespannt ist. Circuit breaker according to claim 3, characterized in that the polytetrafluoroethylene (PTFE) is biased by axial dilation. Leistungsschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Polytetrafluoräthylen (PTFE) ein wasserstoffhaltiges Polymer in der Form von länglichen, senkrecht zur zentralen Achse (2) ausgerichteten Partikeln (11) beigemischt ist, und dass als Partikel (11) insbesondere schuppenförmig ausgebildetes Polyoxymethylen (POM) oder faserförmig ausgebildetes Polyamid (PA) vorgesehen ist. Circuit breaker according to claim 3, characterized in that the polytetrafluoroethylene (PTFE) is mixed with a hydrogen-containing polymer in the form of elongated particles (11) oriented perpendicular to the central axis (2), and that in particular flake-shaped polyoxymethylene (POM) or fibrous polyamide (PA) is provided as the particle (11). Leistungsschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel (11) mit einem Pigment, vorzugsweise mit MoS2, eingefärbt werden. Circuit breaker according to claim 6, characterized in that the particles (11) are colored with a pigment, preferably with MoS 2 . Leistungsschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in das Polytetrafluoräthylen (PTFE) senkrecht zur zentralen Achse (2) ausgerichtete Glasfasern eingelagert sind. Circuit breaker according to claim 3, characterized in that glass fibers are embedded in the polytetrafluoroethylene (PTFE) perpendicular to the central axis (2). Leistungsschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierdüse (6) aus senkrecht zur zentralen Achse (2) angeordneten Scheiben (14,15) aus unterschiedlichen Polymeren oder aus gleichen, unterschiedlich dotierten Polymeren zusammengesetzt ist. Circuit breaker according to claim 2, characterized in that the insulating nozzle (6) is composed of disks (14, 15) arranged perpendicular to the central axis (2) of different polymers or of the same, differently doped polymers. Leistungsschalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Scheibe (14) aus reinem Polytetrafluoräthylen (PTFE) hergestellt ist, und dass eine zweite Scheibe (15) aus Polytetrafluoräthylen (PTFE) mit einer strukturierten Pigmenteinfärbung versehen ist. Circuit breaker according to claim 9, characterized in that a first disc (14) is made of pure polytetrafluoroethylene (PTFE), and that a second disc (15) made of polytetrafluoroethylene (PTFE) is provided with a structured pigment coloring. Leistungsschalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zweiten Scheibe (15) als Pigment fünf Gewichtsprozent MoS2 zugesetzt sind. Circuit breaker according to claim 10, characterized in that five percent by weight MoS 2 are added to the second disc (15) as pigment. Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten (14) und die zweiten Scheiben (15) gleich oder unterschiedlich dick ausgeführt sind. Circuit breaker according to one of claims 10 or 11, characterized in that that the first (14) and the second disks (15) are of the same or different thickness. Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Dickenbereiche der ersten (14) und der zweiten Scheiben (15) in axialer Richtung unterschiedlich sind. Circuit breaker according to one of claims 10 to 12, characterized in that the thickness ranges of the first (14) and the second disks (15) are different in the axial direction. Leistungsschalter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten (14) und die zweiten Scheiben (15) jeweils im Bereich um 1 mm dick ausgeführt Circuit breaker according to claim 12, characterized in that the first (14) and the second disks (15) each have a thickness of 1 mm
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