EP0982748B1 - Switch assembly and process for producing same - Google Patents
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- EP0982748B1 EP0982748B1 EP99810706A EP99810706A EP0982748B1 EP 0982748 B1 EP0982748 B1 EP 0982748B1 EP 99810706 A EP99810706 A EP 99810706A EP 99810706 A EP99810706 A EP 99810706A EP 0982748 B1 EP0982748 B1 EP 0982748B1
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- H01H1/38—Plug-and-socket contacts
- H01H1/385—Contact arrangements for high voltage gas blast circuit breakers
Definitions
- the invention relates to a switching arrangement, in particular for Circuit breakers, such as those in power plants, substations and other electrical energy supply facilities for and switching off operating and overcurrents as well as a process for their production.
- the erosion-resistant material is practically not deformable is the possibilities of shaping one Base body, which with a burn-resistant Cladding to be provided is very limited. Because of the Brittleness of the material it is also not possible flexible parts with a fire-resistant cladding Mistake. For these reasons, one is usually satisfied with it, e.g. B. tips of switching pins, burn rings and similarly simple parts made of fire-resistant material use. Other parts of the arc room and on the same Subsequent areas, which also the one at a Are exposed to hot gases remain unprotected.
- the invention has for its object a Specify generic switching arrangement that is simple How to manufacture and a process for their Production. This task is characterized by the characteristics of the Claim 1 and claim 22 solved.
- the advantages achieved by the invention are next to the facilitated manufacture of the switching arrangement, in particular of their fire-resistant parts, especially in that the possibility of fire-resistant protective layers attached, is significantly expanded. So can protective layers according to the invention on almost any molded parts, with variable thickness and self Composition can be applied. Thanks to their bigger ones Protective layers can also be flexible on flexible, in particular attached elastically deformable parts become essential without losing their flexibility would be affected or the risk of cracking in the protective layer would exist.
- the housing parts 3, 4 are each with the opposite live connections of the Circuit breaker connected.
- an outside Rated current switching arrangement arranged, each on the upper housing part 3 and lower housing part 4 subsequent, spaced apart in the axial direction revolving fixed nominal current contacts, an upper one fixed nominal current contact 6 and a lower one includes fixed current contact 7 and a Movable nominal current contact 8 with in the circumferential direction successive, in the on position each Distance between the fixed nominal current contacts 6, 7 bridging contact fingers.
- the mobile Current contact 8 is with a not shown Switching drive connected, through which it is in axial Direction between the switch-on position, in which he the Gap between the upper fixed nominal current contact 6 and bridges the lower fixed nominal current contact 7 and the switch-off position, in which it is from the upper fixed nominal current contact 6 is spaced, is movable.
- the upper housing part 3 is through a horizontal partition 9 completed down. It carries the fixed part a burn-up switching arrangement 10.
- the partition 9 In a central opening the partition 9 is a contact tulip as the first switching piece 11 attached with several in the circumferential direction successive, diagonally down and against the Switching axis 2 directed, separated by slots elastic contact fingers.
- the contact tulip 11 opposite is a nozzle 12 surrounding the switching axis 2 made of electrical insulating material arranged in the shape of a funnel constricting upwards.
- slide guide 13 which also establishes a good electrical connection as a second switching piece axially by means of the switching drive movable switching pin 14 mounted in the Switch-on position protrudes into the contact tulip 11 and from it Contact fingers is touched on the outside. The same will happen slightly elastically deformed so that it is a relatively high contact pressure on the switching pin 14 exercise.
- the sliding guide 13 is on a partition 15 anchored, which the lower housing part 4 upwards concludes. In a central opening of the partition 15 the nozzle 12 is attached.
- the switching pin 14 In the off position, the switching pin 14 is down drawn so that its tip is below the nozzle 12. Is between the contact tulip 11 and the switching pin 14 then an arc room 16, in which when switched off there is an arc 17 between said switching elements has trained.
- the arc room 16 is one contiguous annular heating volume 18 surround the with it through the contact tulip 11 from the nozzle 12 separating gap, the circumferential blow slot 19th forms, is connected.
- the heating volume 18 is through on the outside a peripheral wall 20 made of insulating material completed.
- the movable nominal current contact 8 and the switch pin 14 pulled down.
- the mobile Rated current contact 8 is fixed from the top Rated current contact 6 separated so that the current from the Rated current switching arrangement on the erosion switching arrangement commutated.
- the switching pin 14 is separated from the Contact tulip 11, the arc 17 is then drawn, which, when the switching pin 14 has reached the switch-off position, through the nozzle 12, the contact tulip 11 with the tip of the Switch pin 14 connects.
- the contact tulip 11 (Fig. 2a) as the first contact of the Burn-up switching arrangement consists of individual contact fingers 25, which surround the switching axis 2. They are minor elastically deformable and their tips are in the Switch-on position through contact with switching pin 14 slightly deflected outwards, which is sufficient Ensures contact pressure.
- the contact tulip 11 has one Base body 26 made of copper or another suitable Material on whose surface in the area of the contact finger 25 lies behind the surface according to the final dimension and which in said area a fire-resistant protective layer 27 which fills up the difference to the final dimension.
- the protective layer 27 is produced by the other well-known techniques of the technical field Plasma spraying. Their composition can largely be that of correspond to conventional erosion-resistant material.
- the switching pin 14, the second contact piece of the Burn-up switching arrangement consists of a z. B. from a Copper alloy or other known for the purpose suitable material produced base body 28, the Surface at the tip and in the adjoining one The area behind the surface is the final dimension by a turn on the base body 28 Protective layer 29 applied by plasma spraying becomes.
- the protective layer 29 forms at the top of the Switch pin 14 a relatively massive cap and ends in a slightly thinner coat. According to Fig. 2a the jacket extends over the contact area, which in the switched-on position by the contact fingers 25 the contact tulip 11 is touched.
- Fig. 2b is a slightly different version of the Protective layer 29 shown, according to which it before this Contact area ceases. Because the conductivity of the Protective layer 29 is less than that of base body 28, the contact resistance is lower and the Commutation of the current on the erosion switching arrangement facilitated. Since in the present described Abbrandschaltanowski the contact tulip 11 at the Switching off of hot gases is recommended it, its protective layer at least on the front area and stretch the inside. When switching pin 14 are the areas slightly further behind the top on the other hand, little burden and generally do not require anyone Protective layer. In switching arrangements in which the rear parts of both contact blocks located in the front areas are not the protective layers are conceivable not to extend on both sides to the contact area and thereby further reduce the contact resistance.
- the formation of the protective layers 27, 29 can after Extent and thickness very precisely on the resulting from the Load on the switching elements resulting requirements can be set. In general, it is sufficient that Separation areas of the contact pieces, on which they are located in the Disconnect disconnection from each other and where first Form arc base points, as well as each other in the Switch-off position opposite front areas, between to which the arc burns and which burns through Radiation and hot gases are particularly heavy, to be provided with protective layers.
- other parts of the Arcing space such as wall sections by means of Plasma-sprayed, erosion-resistant protective layer protect from gases heated by the arc.
- the circuit breaker's rated current switching arrangement according to 1 comprises the upper fixed nominal current contact 6 as the first contact and the movable nominal current contact 8 as a second contact.
- the latter has (Fig. 3a, b) several hundred over the scope of the nominal current switching arrangement distributed parallel contact fingers, which in groups of several contact fingers grouped together via one Pressure spring 30 on an axially displaceable carrier ring 31 are stored. It follows several groups of Contact fingers 32 each a group of slightly longer Power fingers 33.
- the upper fixed current contact 6 is designed as a contact ring 34 on the outside thereof the contact fingers 32 and the power fingers 33 in the Switch on position.
- the power fingers 33 again consist (see FIG. 3c) a base body 35 which on the contact ring 34 facing a crust-resistant protective layer 36 has, which in turn by means of plasma spraying is applied.
- a protective layer 37 on its switch-off edge has, which is slightly pulled up on the outside is.
- the contact ring 34 is located above the protective layer 37 a silver-plated contact zone 38, which in the Switch-on position not only by the power fingers 33, but also from the somewhat shorter contact fingers 32, which are also silver-plated is touched.
- the Rated current switching arrangement has a very high Continuous current carrying capacity and a very low one Contact resistance.
- the contact fingers When switching off, the contact fingers are released first 32 from the contact ring 34, whereupon the current on the Power finger 33 commutates. If this also from Contact ring 34 are disconnected, it comes before the current completely commutated to the erosion switching arrangement, for Arcing between the separation areas at the ends the power finger 33 and on the edge of the contact ring 34, the protective layers 36 and 37 ensure that the burns up within narrow limits.
- Burn-up switching arrangements are shown, in which of the special possibilities opened up by the invention Use is made.
- they include Switching elements used for the purpose of electromagnetic Forces to increase contact pressure are shaped and complex z. T. are flexible, but with a Burn-resistant largely corresponding to requirements Protective layer are provided. They specifically point out Switch pins on with one each at the top then a protective layer on the outside having resistant section, which in two or more parallel or anti-parallel partial conductors disintegrate.
- the first switching ring 39 at a distance opposite is one on the top of the partition 15 attached second switching ring 40 arranged such that arranged between them concentrically to the switching axis 2 Switching rings is an arc room 16, which with the Heating volume 18 via a circumferential blow slot 19 connected is.
- the switching pin 14 is further down from a sliding bell 41 surround which, like the second switching ring 40 with the second electrical connection is connected.
- the Switch pin 14 has a central mandrel 42 trained carrier, in the tip of a cap 43 erosion-resistant material is screwed in, which is a sleeve 44 made of highly conductive, resilient material, in particular clamps a ring 45 at the front end thereof.
- a sleeve 44 made of highly conductive, resilient material, in particular clamps a ring 45 at the front end thereof.
- Of the Ring 45 goes to a group of eight on the same level Switch pin 14 arranged, separated by slots elongated contact fingers 46, which, the mandrel 42 approximately surrounding parallel, protrude to the rear.
- the mandrel 42 is from the cap 43 to beyond the ends of the contact fingers 46 surrounded by an insulating sleeve 47 with which a thicker insulating ring 48 overlaps.
- the switching pin 14 largely fills its opening, as does that of the second switching rings 40, in which the insulating ring 48 lies.
- the current path runs from the first switching ring 39 the contact surfaces 49 into the contact fingers 46 and through the same to the ring 45 and further through the mandrel 42 and over the sliding bell 41.
- the one surrounded by the contact fingers 46 the foremost part of the mandrel 42 forms a partial conductor, the one to the currents in the also partial conductor forming contact fingers 46 with which he through the ring 45th electrically connected, anti-parallel current wearing.
- the first switching ring 39, the second switching ring 40 and the Cap 43 consist of simple, rigid parts acts from solid, in a known manner by sintering manufactured fire-resistant material. However, you could also, similar to the tip of the switching pin according to Fig. 2b, each from a base body from z. B. one Copper alloy exist, the one by plasma spraying applied protective layer made of fire-resistant material wearing.
- the more complicated shaped flexible sleeve 44 is anyway again made up of a base body 50 and one of them Protective layer 51 forming the outer surface erosion-resistant material caused by plasma spraying the base body 50 was applied.
- the base body 50 consists of an elastic material of good Conductivity.
- the protective layer 51 is sufficient flexible to the elastic deformations to which the Contact fingers 46 are subjected to follow. That's the way it is possible, not only the particularly stressed parts like that Tip of the switching pin 14, the first switching ring 39 and the second switching ring 40, on which Form arc base points to protect, but the entire outside of one of the cap 43, the sleeve 44 and the inner front part of the mandrel 42 is formed resistant portion of the switching pin 14 by escaping hot gases is also heavily loaded.
- Burn-up switching arrangement which is the second of the rest Embodiment corresponds, the attraction between parallel flows to apply the required Contact forces exploited.
- the switching pin 14 instructs two the end of the carrier, which in turn is designed as a mandrel 42 adjoining elastically flexible parallel extensions 52a, b which are separated by a slot 53.
- Each of the extensions 52a, b has a contact piece 54a at the end or 54b with a contact surface 49 for contacting the Inner surface of the first switching ring 39 with which he is connected via a connecting piece 55a or 55b in such a way that each of the contact pieces 54a, b is opposite to the respective one Extension 52a or 52b with respect to a switching pin axis, which coincides with the switching axis 2, offset by 180 ° is.
- the connectors 55a, b are short, one half-gear screw sections formed.
- the contact pieces 54a, 54b are separated from each other by a Continuation 53 'of the slot 53 separately. Taken together, they have a polygonal cross-section, in the example a twelve-sided one on.
- the first contact piece 54a runs into the hemispherical tip of the switching pin 14. Of this Apart from the difference, they each correspond to one Extension 52a or 52b, a connecting piece 55a or 55b and a contact piece 54a or 54b existing parts of the Switch pin 14, which is made in one piece with the mandrel 42 are made of highly conductive, resilient material, Completely.
- the first switching ring 39 and the second also exist here Switch ring 40 in a conventional manner from solid sintered erosion-resistant material.
- the switching pin 14 again consists of a base body 56 highly conductive elastic material in the range of the connectors 55a, b and those connected to them Contact pieces 54a, b formed in two partial conductors decaying resistant section through Plasma-sprayed, erosion-resistant protective layer 57 carries. It is in the range of through the Arc base particularly heavily loaded tip of the Switch pin 14 relatively thick and to the Outer surfaces of the contact pieces 54a, b and Connecting pieces 55a, b are made somewhat thinner. It is also conceivable, the hemispherical tip of the switching pin as a cap made of solid, sintered in a conventional manner fire-resistant material. In any case the entire outside of the complex shaped resistant Section of the switching pin 14 on which a part of escaping hot gases from which Surface of the erosion-resistant protective layer 57 is formed.
- Plasma spraying is characterized by a high electric field a suitable plasma gas generates a plasma in which introduced a powder mixture by means of a conveying gas becomes.
- the powder mixture is liquefied and together with the gas through the electric field against the body accelerated and sprayed onto its surface where it forms a layer that quickly solidifies.
- Plasma spraying is avoided by oxidation preferably carried out under vacuum.
- the protective layers produced in this way have a Burn-up resistance to that of conventional ones manufactured fire-resistant parts is not inferior. she are also relatively flexible, so that any Deformations of the base body are not hindered.
- the Thickness of the layer applied by plasma spraying precisely and variably adjustable. Postprocessing by Machining is therefore usually only minor Extent especially for setting the Surface properties required. Most of all, it is often relevant, the surface roughness by grinding or Reduce polishing. Removing bigger ones Material volumes e.g. B. by milling is also possible, however mostly not necessary.
- the composition of the powder mixture which for the production of the erosion-resistant protective layer on the Base body is used in each case and then the Composite corresponds to the same, there are many Possibilities. It can largely depend on the respective Needs to be matched. Usually you will like with known sintered erosion-resistant materials provide a mix that is good Burn-off resistance a high-melting component and a lower melting component, which by evaporation to Cooling contributes, contains.
- a Proportion of refractory metals with a melting point of at least 2,000 ° C such as W, Mo or Ir of at least 10% (wt.), Preferably at least 50% (wt.)
- a melting point of at least 2,000 ° C such as W, Mo or Ir of at least 10% (wt.)
- lower melting materials with a Melting point below 2,000 ° C Cu, Ag, Ti, Fe can be used can. It has proven itself very well as with conventional sintered erosion resistant material a mixture of Tungsten and copper, especially with approx. 80% (wt.) Or 20% (wt.). Other copper alloys, especially with Mo are cheap.
Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltanordnung insbesondere für Leistungsschalter, wie sie in Kraftwerken, Umspannwerken und anderen Einrichtungen der Elektroenergieversorgung zum Ein- und Ausschalten von Betriebs- und Ueberströmen eingesetzt werden sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.The invention relates to a switching arrangement, in particular for Circuit breakers, such as those in power plants, substations and other electrical energy supply facilities for and switching off operating and overcurrents as well as a process for their production.
Es sind gattungsgemässe Schaltanordnungen bekannt, bei denen insbesondere Teile von Schaltstücken, auf denen die Fusspunkte des sich beim Schalten bildenden Lichtbogens liegen, aus besonders abbrandfestem Material bestehen. Derartiges Material wird gewöhnlich durch Sintern einer Mischung von Metallpulvern, z. B. Wolfram als hochschmelzender und Kupfer als niedriger schmelzender Komponente hergestellt. Dieses Sintermaterial ist ziemlich schwer zu verarbeiten. Vor allem ist es äusserst spröde und kann nur mit spanabhebenden Verfahren geformt werden. Es ist auch nicht auf übliche Weise schweissbar und kann mit anderen Materialien nur mittels verhältnismässig komplizierter Verfahren verbunden werden wie durch Hintergiessen mit Kupfer, Reibschweissen, Abbrandstumpfschweissen oder Elektronenstrahlschweissen oder durch Löten, was jedoch eine Verbindung verhältnismässig geringer Festigkeit ergibt oder auch abnehmbar durch eine Schraubverbindung, was jedoch eine komplizierte Bearbeitung erfordert. Die Anbringung abbrandresistenter Teile oder Verkleidungen ist daher im allgemeinen aufwendig.Generic switching arrangements are known in which especially parts of contact pieces on which the Base points of the arc that forms when switching lie, made of particularly erosion-resistant material. Such material is usually made by sintering one Mixture of metal powders, e.g. B. tungsten as high melting point and copper as lower melting point Component manufactured. This sintered material is pretty difficult to process. Above all, it is extremely brittle and can only be formed using machining processes. It is also not weldable in the usual way and can with other materials only by means of proportionality complicated procedures can be connected as by Back casting with copper, friction welding, Flash butt welding or electron beam welding or by soldering, which, however, is a proportionate connection low strength or removable by a Screw connection, which however is a complicated machining requires. The installation of fire-resistant parts or Cladding is therefore generally expensive.
Da das abbrandresistente Material praktisch nicht verformbar ist, sind die Möglichkeiten der Formgebung bei einem Grundkörper, welcher mit einer abbrandresistenten Verkleidung versehen werden soll, sehr beschränkt. Wegen der Sprödigkeit des Materials ist es auch nicht möglich, flexible Teile mit einer abbrandresistenten Verkleidung zu versehen. Aus diesen Gründen begnügt man sich in der Regel damit, z. B. Spitzen von Schaltstiften, Abbrandringe und ähnlich einfache Teile aus abbrandresistentem Material zu verwenden. Andere Teile des Lichtbogenraums und an denselben anschliessender Bereiche, welche ebenfalls den bei einer Ausschaltung entstehenden heissen Gasen ausgesetzt sind, bleiben dagegen ungeschützt.Because the erosion-resistant material is practically not deformable is the possibilities of shaping one Base body, which with a burn-resistant Cladding to be provided is very limited. Because of the Brittleness of the material it is also not possible flexible parts with a fire-resistant cladding Mistake. For these reasons, one is usually satisfied with it, e.g. B. tips of switching pins, burn rings and similarly simple parts made of fire-resistant material use. Other parts of the arc room and on the same Subsequent areas, which also the one at a Are exposed to hot gases remain unprotected.
Aus der Patentanmeldung EP 0 800 191 A2 ist eine als Leistungsschalter benannte gattungsgemässe Schaltanordnung bekannt, welche einen Lichtbogenraum und zwei feststehende Schaltstücke aufweist. Die beiden Schaltstücke sind in der Einschaltstellung über einen Überbrückungskontakt miteinander verbunden, in der Ausschaltstellung sind sie voneinander getrennt. Ein Teil der Oberflächen des Lichtbogenraums werden von abbrandresistentem Material gebildet.From the patent application EP 0 800 191 A2 one as Circuit breakers named generic switching arrangement known, which has an arc room and two fixed Has switching pieces. The two contact pieces are in the Switch-on position via a bridging contact with each other connected, in the off position they are apart Cut. Become part of the surfaces of the arc room made of fire-resistant material.
Aus der Patentanmeldung EP 0 428 740 A1 ist ein abbrandresistentes Kontaktmaterial bekannt, welches nacheinander in mehreren Schichten auf einen Kontaktkörper aufgetragen wird. Dieses Kontaktmaterial weist vergleichsweise niedere Schmelzpunkte auf, so daß es für Leistungsschalter, die für den Einsatz im Mittel- und Hochspannungsbereich vorgesehen sind, nicht oder nur bedingt einsetzbar ist.From patent application EP 0 428 740 A1 is a erosion-resistant contact material known, which successively in several layers on a contact body is applied. This contact material shows comparatively low melting points so that for circuit breakers, for use in the medium and high voltage range are provided, cannot be used or can only be used to a limited extent.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemässe Schaltanordnung anzugeben, die auf einfache Weise herstellbar ist sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 22 gelöst.The invention has for its object a Specify generic switching arrangement that is simple How to manufacture and a process for their Production. This task is characterized by the characteristics of the Claim 1 and claim 22 solved.
Die durch die Erfindung erzielten Vorteile liegen neben der erleichterten Herstellung der Schaltanordnung, insbesondere ihrer abbrandresistent gestalteten Teile vor allem darin, dass die Möglichkeit, abbrandresistente Schutzschichten anzubringen, wesentlich erweitert wird. So können erfindungsgemäss Schutzschichten auf nahezu beliebig geformten Teilen, mit variabler Dicke und selbst Zusammensetzung aufgebracht werden. Dank ihrer grösseren Flexibilität können Schutzschichten auch auf flexiblen, insbesondere elastisch deformierbaren Teilen angebracht werden, ohne dass deren Flexibilität wesentlich beeinträchtigt würde oder die Gefahr einer Rissbildung in der Schutzschicht bestünde.The advantages achieved by the invention are next to the facilitated manufacture of the switching arrangement, in particular of their fire-resistant parts, especially in that the possibility of fire-resistant protective layers attached, is significantly expanded. So can protective layers according to the invention on almost any molded parts, with variable thickness and self Composition can be applied. Thanks to their bigger ones Protective layers can also be flexible on flexible, in particular attached elastically deformable parts become essential without losing their flexibility would be affected or the risk of cracking in the protective layer would exist.
Durch die Möglichkeit, an weitgehend beliebigen Oberflächen abbrandresistente Schutzschichten nach Massgabe der lokalen Erfordernisse anzubringen, werden wesentliche Einschränkungen der Ausbildung von Schaltungsanordnungen, insbesondere der Schaltstücke beseitigt und können Ausführungen umgesetzt werden, die sonst nicht oder nur beschränkt praxistauglich wären. Die Handlungsfreiheit im Schalterentwurf ist dadurch wesentlich erweitert.Due to the possibility of largely any surface erosion-resistant protective layers according to the local Applying requirements becomes essential Restrictions on the formation of circuit arrangements, in particular the contact pieces are eliminated and can Executions that are otherwise or only implemented would be of limited practical use. The freedom of action in Switch design is significantly expanded.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen, welche lediglich Ausführungsbeispiele zeigen, näher erläutert. Es zeigen
- Fig. 1
- einen axialen Längsschnitt durch einen Leistungsschalter mit erfindungsgemässen Schaltanordnungen, links in Einschalt-, rechts in Ausschaltstellung,
- Fig. 2a
- vergrössert einen axialen Längsschnitt durch eine Abbrandschaltanordnung des Leistungsschalters nach Fig. 1,
- Fig. 2b
- vergrössert und leicht abgewandelt ein Detail aus der Abbrandschaltanordnung nach Fig. 2a,
- Fig. 3a
- schematisch und vergrössert einen Ausschnitt aus einer Nennstromschaltanordnung des Leistungsschalters nach Fig. 1 radial von aussen, in Einschaltstellung
- Fig. 3b
- in kleinerem Massstab einen Schnitt längs B-B in Fig. 3a,
- Fig. 3c
- vergrössert einen Ausschnitt aus Fig. 3b,
- Fig. 4a
- einen axialen Längsschnitt durch eine weitere erfindungsgemässe Schaltanordnung, links in Einschalt-, rechts in Ausschaltstellung,
- Fig. 4b
- vergrössert einen axialen Längsschnitt durch einen Teil der Abbrandschaltanordnung nach Fig. 4a, entsprechend einem Schnitt längs B-B in Fig. 4c,
- Fig. 4c
- einen Schnitt längs C-C in Fig. 4b,
- Fig. 5a
- einen axialen Längsschnitt durch eine weitere erfindungsgemässe Schaltanordnung in Einschaltstellung,
- Fig. 5b
- die Schaltanordnung von Fig. 5a in Ausschaltstellung,
- Fig. 5c
- vergrössert einen axialen Längsschnitt durch einen Teil der Abbrandschaltanordnung nach Fig. 5a, 5b, entsprechend einem Schnitt längs C-C in Fig. 5d und
- Fig. 5d
- einen Schnitt längs D-D in Fig. 5c.
- Fig. 1
- 3 shows an axial longitudinal section through a circuit breaker with switching arrangements according to the invention, left in the on position, right in the open position,
- Fig. 2a
- 1 enlarges an axial longitudinal section through an erosion switching arrangement of the circuit breaker according to FIG. 1,
- Fig. 2b
- enlarged and slightly modified a detail from the erosion switching arrangement according to FIG. 2a,
- Fig. 3a
- schematically and enlarged a section of a rated current switching arrangement of the circuit breaker according to FIG. 1 radially from the outside, in the closed position
- Fig. 3b
- on a smaller scale a section along BB in Fig. 3a,
- Fig. 3c
- enlarges a detail from FIG. 3b,
- Fig. 4a
- 3 shows an axial longitudinal section through a further switching arrangement according to the invention, on the left in the on position, on the right in the off position,
- Fig. 4b
- 4a, corresponds to a section along BB in FIG. 4c,
- Fig. 4c
- 3 shows a section along CC in FIG. 4b,
- Fig. 5a
- 3 shows an axial longitudinal section through a further switching arrangement according to the invention in the switched-on position,
- Fig. 5b
- 5a in the off position,
- Fig. 5c
- 5a, 5b, corresponding to a section along CC in FIGS. 5d and
- Fig. 5d
- a section along DD in Fig. 5c.
Der in Fig. 1 links in Einschaltstellung, rechts in
Ausschaltstellung dargestellte Leistungsschalter, welcher
z. B. als Generatorschalter einsetzbar ist, weist ein
Gehäuse 1 auf, das um eine Schaltachse 2 im wesentlichen
rotationssymmetrisch ist mit einem oberen Gehäuseteil 3 und
einem unteren Gehäuseteil 4, beide aus Metall, welche durch
einen zylindrischen mittleren Gehäuseteil 5 aus isolierendem
Material verbunden sind. Die Gehäuseteile 3, 4 sind jeweils
mit den entgegengesetzten spannungsführenden Anschlüssen des
Leistungsschalters verbunden.The left in Fig. 1 in the on position, right in
Circuit breaker shown in the open position, which
z. B. can be used as a generator switch
Housing 1 on that around a switching
Auf der Höhe des mittleren Gehäuseteils 5 ist aussen eine
Nennstromschaltanordnung angeordnet, welche jeweils an den
oberen Gehäuseteil 3 und den unteren Gehäuseteil 4
anschliessende, in axialer Richtung voneinander beabstandete
umlaufende feststehende Nennstromkontakte, einen oberen
feststehenden Nennstromkontakt 6 und einen unteren
feststehenden Nennstromkontakt 7 umfasst sowie einen
beweglichen Nennstromkontakt 8 mit in Umfangsrichtung
aufeinanderfolgenden, in Einschaltstellung jeweils den
Abstand zwischen den feststehenden Nennstromkontakten 6, 7
überbrückenden Kontaktfingern. Der bewegliche
Nennstromkontakt 8 ist mit einem nicht dargestellten
Schaltantrieb verbunden, durch welchen er in axialer
Richtung zwischen der Einschaltstellung, in welcher er den
Spalt zwischen dem oberen feststehenden Nennstromkontakt 6
und dem unteren feststehenden Nennstromkontakt 7 überbrückt
und der Ausschaltstellung, in welcher er vom oberen
feststehenden Nennstromkontakt 6 beabstandet ist,
verschiebbar ist.At the level of the
Der obere Gehäuseteil 3 ist durch eine horizontale Trennwand
9 nach unten abgeschlossen. Sie trägt den feststehenden Teil
einer Abbrandschaltanordnung 10. In einer zentralen Oeffnung
der Trennwand 9 ist als erstes Schaltstück eine Kontakttulpe
11 angebracht mit mehreren in Umfangsrichtung
aufeinanderfolgenden, schräg nach unten und gegen die
Schaltachse 2 gerichteten, durch Schlitze getrennten
elastischen Kontaktfingern. Der Kontakttulpe 11 gegenüber
ist eine die Schaltachse 2 umgebende Düse 12 aus elektrisch
isolierendem Material angeordnet, die die Form eines sich
nach oben verengenden Trichters aufweist. In einer im
unteren Gehäuseteil 4 angeordneten Gleitführung 13, welche
auch eine elektrisch gut leitende Verbindung herstellt, ist
als zweites Schaltstück ein mittels des Schaltantriebs axial
beweglicher Schaltstift 14 gelagert, welcher in der
Einschaltstellung in die Kontakttulpe 11 ragt und von deren
Kontaktfingern aussen berührt wird. Dabei werden dieselben
geringfügig elastisch deformiert, so dass sie einen
verhältnismässig hohen Kontaktdruck auf den Schaltstift 14
ausüben. Die Gleitführung 13 ist an einer Trennwand 15
verankert, welche den unteren Gehäuseteil 4 nach oben
abschliesst. In einer zentralen Oeffnung der Trennwand 15
ist die Düse 12 befestigt.The
In der Ausschaltstellung ist der Schaltstift 14 nach unten
gezogen, so dass seine Spitze unterhalb der Düse 12 liegt.
Zwischen der Kontakttulpe 11 und dem Schaltstift 14 liegt
dann ein Lichtbogenraum 16, in welchem bei der Ausschaltung
sich zwischen den besagten Schaltstücken ein Lichtbogen 17
ausgebildet hat. Der Lichtbogenraum 16 ist von einem
zusammenhängenden ringförmigen Heizvolumen 18 umgeben, das
mit ihm durch den die Kontakttulpe 11 von der Düse 12
trennenden Spalt, der einen umlaufenden Blasschlitz 19
bildet, verbunden ist. Aussen ist das Heizvolumen 18 durch
eine umlaufende Wand 20 aus isolierendem Material
abgeschlossen. An der Trennwand 15 sind mehrere, z. B. vier
über den Umfang verteilte Blaszylinder 21 mit vom
Schaltantrieb betätigbaren Blaskolben 22 angeordnet, die
jeweils über Blaskanäle 23 mit dem Heizvolumen 18 verbunden
sind. In die Mündungen der Blaskanäle 23 in das Heizvolumen
18 sind jeweils Rückschlagventile 24 eingebaut.In the off position, the switching
Zur Ausschaltung werden der bewegliche Nennstromkontakt 8
und der Schaltstift 14 nach unten gezogen. Der bewegliche
Nennstromkontakt 8 wird vom oberen feststehenden
Nennstromkontakt 6 getrennt, so dass der Strom von der
Nennstromschaltanordnung auf die Abbrandschaltanordnung
kommutiert. Bei der Trennung des Schaltstiftes 14 von der
Kontakttulpe 11 wird dann der Lichtbogen 17 gezogen, der,
wenn der Schaltstift 14 die Ausschaltstellung erreicht hat,
durch die Düse 12 die Kontakttulpe 11 mit der Spitze des
Schaltstiftes 14 verbindet. Durch die vom Lichtbogen 17
ausgehende Hitze und die Pumpwirkung der Blaszylinder 21,
deren Kolben 22 zusammen mit dem Schaltstift 14 nach unten
bewegt wurden, baut sich im Heizvolumen 18 ein hoher Druck
auf, welcher eine starke Löschgasströmung durch die
Kontakttulpe 11 und die Düse 12 erzeugt und den Lichtbogen
17 bei einem folgenden Stromnulldurchgang löscht.The movable nominal
Die Kontakttulpe 11 (Fig. 2a) als erstes Schaltstück der
Abbrandschaltanordnung besteht aus einzelnen Kontaktfingern
25, welche die Schaltachse 2 umgeben. Sie sind geringfügig
elastisch deformierbar und ihre Spitzen sind in der
Einschaltstellung durch den Kontakt mit dem Schaltstift 14
etwas nach aussen ausgelenkt, was einen ausreichenden
Kontaktdruck sicherstellt. Die Kontakttulpe 11 weist einen
Grundkörper 26 aus Kupfer oder einem anderen geeigneten
Material auf, dessen Oberfläche im Bereich der Kontaktfinger
25 hinter der Oberfläche nach Endmass liegt und welcher im
besagten Bereich eine abbrandresistente Schutzschicht 27
trägt, welche die Differenz zum Endmass auffüllt. Die
Herstellung der Schutzschicht 27 erfolgt durch das auf
anderen technischen Gebieten wohlbekannte Verfahren des
Plasmaspritzens. Ihre Zusammensetzung kann weitgehend der
herkömmlichen abbrandresistenten Materials entsprechen.The contact tulip 11 (Fig. 2a) as the first contact of the
Burn-up switching arrangement consists of
Auch der Schaltstift 14, das zweite Schaltstück der
Abbrandschaltanordnung, besteht aus einem z. B. aus einer
Kupferlegierung oder einem anderen bekannten für den Zweck
geeigneten Material hergestellten Grundkörper 28, dessen
Oberfläche an der Spitze und im an dieselbe anschliessenden
Bereich hinter der Oberfläche nach Endmass liegt, die erst
durch eine auf den Grundkörper 28 wiederum durch
Plasmaspritzen aufgebrachte Schutzschicht 29 hergestellt
wird. Die Schutzschicht 29 bildet an der Spitze des
Schaltstiftes 14 eine verhältnismässig massive Kappe und
läuft in einen etwas dünneren Mantel aus. Gemäss Fig. 2a
erstreckt sich der Mantel bis über den Kontaktbereich,
welcher in der Einschaltstellung von den Kontaktfingern 25
der Kontakttulpe 11 berührt wird.The switching
In Fig. 2b ist eine etwas andere Ausführung der
Schutzschicht 29 dargestellt, nach welcher sie vor diesem
Kontaktbereich aufhört. Da die Leitfähigkeit der
Schutzschicht 29 geringer ist als die des Grundkörpers 28,
ist dadurch der Kontaktwiderstand geringer und die
Kommutierung des Stroms auf die Abbrandschaltanordnung
erleichtert. Da bei der vorliegend geschilderten
Abbrandschaltanordnung die Kontakttulpe 11 bei der
Ausschaltung von heissen Gasen durchströmt wird, empfiehlt
es sich, deren Schutzschicht mindestens auf den Frontbereich
und die Innenseite zu erstrecken. Beim Schaltstift 14 werden
die etwas weiter hinter der Spitze liegenden Bereiche
dagegen wenig belastet und bedürfen im allgemeinen keiner
Schutzschicht. Bei Schaltanordnungen, in welchen die hinter
den Frontbereichen liegenden Teile beider Schaltstücke nicht
stärker belastet werden, ist es denkbar, die Schutzschichten
beidseits jeweils nicht auf den Kontaktbereich zu erstrecken
und dadurch den Kontaktwiderstand weiter zu senken.In Fig. 2b is a slightly different version of the
Die Ausbildung der Schutzschichten 27, 29 kann nach
Ausdehnung und Dicke sehr genau auf die sich aus der
Belastung der Schaltstücke ergebenden Erfordernisse
eingestellt werden. Im allgemeinen genügt es, die
Trennbereiche der Schaltstücke, an denen sie sich bei der
Ausschaltung voneinander lösen und wo sich zuerst
Lichtbogenfusspunkte bilden, sowie die einander in der
Ausschaltstellung gegenüberliegenden Frontbereiche, zwischen
denen in der Folge der Lichtbogen brennt und die durch
Strahlung und heisse Gase besonders stark belastet werden,
mit Schutzschichten zu versehen. Es ist jedoch durchaus
möglich und unter Umständen sinnvoll, auch andere Teile des
Lichtbogenraums wie etwa Wandabschnitte durch eine mittels
Plasmaspritzens aufgebrachte abbrandresistente Schutzschicht
vor vom Lichtbogen erhitzten Gasen zu schützen.The formation of the
Die Nennstromschaltanordnung des Leistungsschalters nach
Fig. 1 umfasst den oberen feststehenden Nennstromkontakt 6
als erstes Schaltstück und den beweglichen Nennstromkontakt
8 als zweites Schaltstück. Letzterer weist (Fig. 3a,b)
mehrere hundert über den Umfang der Nennstromschaltanordnung
verteilte parallele Kontaktfinger auf, welche in Gruppen von
mehreren Kontaktfingern zusammengefasst jeweils über eine
Andrückfeder 30 an einem axial verschiebbaren Trägerring 31
gelagert sind. Dabei folgt auf mehrere Gruppen von
Kontaktfingern 32 jeweils eine Gruppe von etwas längeren
Leistungsfingern 33. Der obere feststehende Nennstromkontakt
6 ist als Kontaktring 34 ausgebildet, an dessen Aussenseite
die Kontaktfinger 32 und die Leistungsfinger 33 in der
Einschaltstellung anliegen. The circuit breaker's rated current switching arrangement according to
1 comprises the upper fixed nominal
Die Leistungsfinger 33 bestehen wiederum (s. a. Fig. 3c) aus
einem Grundkörper 35, der an der dem Kontaktring 34
zugewandten Kuppe eine abbrandresistente Schutzschicht 36
aufweist, welche wiederum mittels Plasmaspritzens
aufgebracht ist. Das gleiche gilt für den Kontaktring 34,
der an seinem ausschaltseitigen Rand eine Schutzschicht 37
aufweist, die an der Aussenseite etwas nach oben gezogen
ist. Oberhalb der Schutzschicht 37 weist der Kontaktring 34
eine versilberte Kontaktzone 38 auf, welche in der
Einschaltstellung nicht nur von den Leistungsfingern 33,
sondern auch von den etwas kürzeren Kontaktfingern 32,
welche gleichfalls versilbert sind, berührt wird. Die
Nennstromschaltanordnung weist eine sehr hohe
Dauerstromtragfähigkeit und einen sehr niedrigen
Kontaktwiderstand auf.The
Bei einer Ausschaltung lösen sich zuerst die Kontaktfinger
32 vom Kontaktring 34, worauf der Strom ganz auf die
Leistungsfinger 33 kommutiert. Wenn diese ebenfalls vom
Kontaktring 34 getrennt werden, kommt es, bevor der Strom
vollständig auf die Abbrandschaltanordnung kommutiert, zur
Lichtbogenbildung zwischen den Trennbereichen an den Enden
der Leistungsfinger 33 und am Rand des Kontaktringes 34,
wobei die Schutzschichten 36 und 37 dafür sorgen, dass sich
der Abbrand in engen Grenzen hält.When switching off, the contact fingers are released first
32 from the
Im folgenden werden zwei weitere Beispiele von Abbrandschaltanordnungen gezeigt, bei welchen von den besonderen durch die Erfindung eröffneten Möglichkeiten Gebrauch gemacht wird. Insbesondere umfassen sie Schaltstücke, die zwecks Ausnützung elektromagnetischer Kräfte zur Erhöhung des Kontaktdrucks komplex geformt und z. T. flexibel ausgebildet sind, dabei aber mit einer den Erfordernissen weitgehend entsprechenden abbrandresistenten Schutzschicht versehen sind. Sie weisen insbesondere Schaltstifte auf mit jeweils einem an die Spitze anschliessenden, an der Aussenseite eine Schutzschicht aufweisenden resistenten Abschnitt, welcher in zwei oder mehr parallele oder antiparallele Teilleiter zerfällt.The following are two more examples of Burn-up switching arrangements are shown, in which of the special possibilities opened up by the invention Use is made. In particular, they include Switching elements used for the purpose of electromagnetic Forces to increase contact pressure are shaped and complex z. T. are flexible, but with a Burn-resistant largely corresponding to requirements Protective layer are provided. They specifically point out Switch pins on with one each at the top then a protective layer on the outside having resistant section, which in two or more parallel or anti-parallel partial conductors disintegrate.
Die in Fig. 4a links in Einschaltstellung, rechts in
Ausschaltstellung dargestellte zweite erfindungsgemässe
Ausführungsform einer Abbrandschaltanordnung eines
Leistungsschalters, welche z. B. im Leistungsschalter nach
Fig. 1 an die Stelle der dort und in Fig. 2a,b dargestellten
ersten Ausführungsform einer erfindungsgemässen
Abbrandschaltanordnung treten kann - die entsprechenden
Teile werden daher mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet -,
weist wiederum in einem um eine Schaltachse 2
rotationssymmetrischen Gehäuse aus isolierendem Material ein
ringförmiges Heizvolumen 18 auf, das ein erstes Schaltstück,
welches mit dem ersten elektrischen Anschluss verbunden ist
sowie ein zweites Schaltstück umgibt. Das erste Schaltstück
ist als an der Unterseite der Trennwand 9 befestigter erster
Schaltring 39 ausgebildet, das zweite Schaltstück als
Schaltstift 14. Dem ersten Schaltring 39 mit Abstand
gegenüberliegend ist ein an der Oberseite der Trennwand 15
befestigter zweiter Schaltring 40 angeordnet, derart, dass
zwischen diesen konzentrisch zur Schaltachse 2 angeordneten
Schaltringen ein Lichtbogenraum 16 liegt, der mit dem
Heizvolumen 18 über einen umlaufenden Blasschlitz 19
verbunden ist.The left in Fig. 4a in the on position, right in
Switched off position shown second inventive
Embodiment of a burn-up switching arrangement of a
Circuit breaker, which, for. B. in the circuit breaker
Fig. 1 in place of that and shown in Fig. 2a, b
first embodiment of an inventive
Abbrandschaltanordnung can occur - the corresponding
Parts are therefore designated with the same reference symbols -,
points in turn around a switching
Der Schaltstift 14 ist weiter unten von einer Gleittulpe 41
umgeben, welche ebenso wie der zweite Schaltring 40 mit dem
zweiten elektrischen Anschluss verbunden ist. Der
Schaltstift 14 weist einen als zentraler Dorn 42
ausgebildeten Träger auf, in dessen Spitze eine Kappe 43 aus
abbrandfestem Material eingeschraubt ist, welche eine Hülse
44 aus hochleitendem federelastischem Material, insbesondere
einen Ring 45 am vorderen Ende derselben festklemmt. Von dem
Ring 45 geht eine Gruppe von acht auf gleicher Höhe am
Schaltstift 14 angeordneten, durch Schlitze getrennten
länglichen Kontaktfingern 46 aus, die, den Dorn 42 annähernd
parallel umgebend, nach hinten abstehen. Der Dorn 42 ist von
der Kappe 43 bis über die Enden der Kontaktfinger 46 hinaus
von einer Isolierstoffhülse 47 umgeben, mit welcher ein
dickerer Isolierstoffring 48 überlappt.The switching
In der Einschaltstellung berühren die knapp vor den Enden
der Kontaktfinger 46 liegenden Kontaktflächen 49 die
Innenseite des ersten Schaltrings 39. Der Schaltstift 14
füllt dessen Oeffnung weitgehend aus, ebenso diejenige des
zweiten Schaltrings 40, in welcher der Isolierstoffring 48
liegt. Der Strompfad verläuft vom ersten Schaltring 39 über
die Kontaktflächen 49 in die Kontaktfinger 46 und durch
dieselben zum Ring 45 und weiter durch den Dorn 42 und über
die Gleittulpe 41. Der von den Kontaktfingern 46 umgebene
vorderste Teil des Dorns 42 bildet dabei einen Teilleiter,
der einen zu den Strömen in den ebenfalls Teilleiter
bildenden Kontaktfingern 46, mit denen er durch den Ring 45
elektrisch leitend verbunden ist, antiparallelen Strom
trägt. Durch die so hervorgerufene elektromagnetische
Abstossung zwischen dem Dorn 42 und den Kontaktfingern 46
werden die letzteren abgespreizt und ihre Kontaktflächen 49
gegen die Innenseite des ersten Schaltrings 39 gedrückt. Die
so erzeugten Kontaktkräfte sind, ebenso wie die ihnen
entgegengesetzten Kontaktabhebekräfte, umso stärker, je
grösser die Stromstärke ist, was eine stromstärkeunabhängige
Kompensation der Kräfte zur Folge hat.In the on position they touch just before the ends
the
Während der ersten Phase der Ausschaltbewegung verschiebt
sich der mit dem ersten Schaltring 39 in Kontakt stehende
Bereich des Schaltstifts 14 gegen die Kappe 43 hin, so dass
die Länge der antiparallelen Strompfade verhältnismässig
rasch abnimmt und mit ihnen die Kontaktkräfte. Wenn der
Schaltstift 14 aus dem ersten Schaltring 39 gezogen wird,
bildet sich zwischen dem letzteren und der Kappe 43 ein
Lichtbogen. Wenn die Kappe 43 den zweiten Schaltring 40
passiert, springt der Lichtbogenfusspunkt von derselben auf
diesen über, so dass der Lichtbogen dann zwischen dem ersten
Schaltring 39 und dem zweiten Schaltring 40 brennt. Er wird
aus dem Heizvolumen 18 heraus beblasen und bei einem
folgenden Nulldurchgang des Stromes gelöscht.Moves during the first phase of the opening movement
that is in contact with the
Der erste Schaltring 39, der zweite Schaltring 40 und die
Kappe 43 bestehen, da es sich um einfache, starre Teile
handelt, aus massivem, in bekannter Weise durch Sintern
hergestelltem abbrandfestem Material. Sie könnten jedoch
auch, ähnlich wie die Spitze des Schaltstiftes nach Fig. 2b,
jeweils aus einem Grundkörper aus z. B. einer
Kupferlegierung bestehen, der eine durch Plasmaspritzen
aufgebrachte Schutzschicht aus abbrandresistentem Material
trägt.The
Die komplizierter geformte flexible Hülse 44 ist jedenfalls
wieder aus einem Grundkörper 50 aufgebaut und einer ihre
Aussenfläche bildenden Schutzschicht 51 aus
abbrandresistentem Material, welche durch Plasmaspritzen auf
den Grundkörper 50 aufgebracht wurde. Der Grundkörper 50
besteht aus einem elastischen Material von guter
Leitfähigkeit. Die Schutzschicht 51 ist ausreichend
flexibel, um den elastischen Deformationen, denen die
Kontaktfinger 46 unterworfen werden, zu folgen. So ist es
möglich, nicht nur die besonders belasteten Teile wie die
Spitze des Schaltstiftes 14, den ersten Schaltring 39 und
den zweiten Schaltring 40, auf denen sich
Lichtbogenfusspunkte bilden, zu schützen, sondern die
gesamte Aussenseite eines von der Kappe 43, der Hülse 44 und
dem innenliegenden vorderen Teil des Dorns 42 gebildeten
resistenten Abschnittes des Schaltstiftes 14, die durch
ausströmende heisse Gase ebenfalls stark belastet wird.The more complicated shaped
Bei der in den Figuren 5a-d dargestellten dritten
erfindungsgemässen Ausführungsform einer
Abbrandschaltanordnung, welche im übrigen der zweiten
Ausführungsform entspricht, wird die Anziehung zwischen
parallelen Strömen zur Aufbringung der erforderlichen
Kontaktkräfte ausgenützt. Der Schaltstift 14 weist zwei an
das Ende des wiederum als Dorn 42 ausgebildeten Trägers
anschliessende elastisch biegsame parallele Fortsätze 52a,b
auf, welche durch einen Schlitz 53 getrennt sind. An seinem
Ende weist jeder der Fortsätze 52a,b ein Kontaktstück 54a
bzw. 54b mit einer Kontaktfläche 49 zur Kontaktierung der
Innenfläche des ersten Schaltrings 39 auf, mit welchem er
über ein Verbindungsstück 55a bzw. 55b derart verbunden ist,
dass jedes der Kontaktstücke 54a,b gegenüber dem jeweiligen
Fortsatz 52a bzw. 52b bezüglich einer Schaltstiftachse,
welche mit der Schaltachse 2 zusammenfällt, um 180° versetzt
ist. Die Verbindungsstücke 55a,b sind als kurze, einen
halben Gang bildende Schraubenabschnitte ausgebildet.In the third shown in Figures 5a-d
Embodiment according to the invention
Burn-up switching arrangement, which is the second of the rest
Embodiment corresponds, the attraction between
parallel flows to apply the required
Contact forces exploited. The switching
Die Kontaktstücke 54a, 54b sind voneinander durch eine
Fortsetzung 53' des Schlitzes 53 getrennt. Zusammengenommen
weisen sie polygonalen, im Beispiel zwölfeckigen Querschnitt
auf. Das erste Kontaktstück 54a läuft in die
halbkugelförmige Spitze des Schaltstiftes 14 aus. Von diesem
Unterschied abgesehen entsprechen sich die jeweils aus einem
Fortsatz 52a oder 52b, einem Verbindungsstück 55a bzw. 55b
und einem Kontaktstück 54a bzw. 54b bestehenden Teile des
Schaltstifts 14, welche einstückig mit dem Dorn 42 aus
hochleitfähigem federelastischem Material hergestellt sind,
vollständig. The
In der in Fig. 5a dargestellten Einschaltstellung, in
welcher die Kontaktstücke 54a,b durch den Kontakt mit dem
ersten Schaltring 39 etwas gegeneinander gedrückt und die
Fortsätze 55a,b entsprechend auseinandergespreizt sind, so
dass die Kontaktflächen 49 bereits durch elastische
Rückstellkräfte gegen die Innenseite des ersten Schaltrings
39 gedrückt werden, verläuft der Strompfad über diesen und
die Kontaktflächen 49 in die Kontaktstücke 54a,b, durch
dieselben und die Verbindungsstücke 55a,b, die Fortsätze
52a,b und einen Abschnitt des Dorns 42 und weiter über die
Gleittulpe 41. Der zweite Schaltring 40 berührt den
Schaltstift 14 nicht. Die beiden verhältnismässig langen
Fortsätze 52a,b führen parallele Ströme und werden dadurch
gegeneinandergezogen. Die mit ihnen verbundenen, ihnen
gegenüber um 180° versetzten Kontaktstücke 54a,b werden
dadurch auseinandergedrückt und ihre Kontaktflächen 49
drücken dadurch stärker gegen die Innenseite des ersten
Schaltrings 39. Durch den polygonalen Querschnitt des
Schaltstiftes 14 im Bereich der Kontaktflächen 49 berührt er
den ersten Schaltring 39 stets an mindestens vier Stellen.In the switch-on position shown in FIG. 5a, in
which the
Kurz nach Beginn der Ausschaltbewegung berühren die
Kontaktstücke 54a,b auch den zweiten Schaltring 40 und
schliessen so den oben geschilderten Strompfad teilweise
kurz. Damit vermindert sich auch die elektromagnetische
Anziehung zwischen den Fortsätzen 52a und 52b und
desgleichen die durch dieselbe hervorgerufenen
Kontaktkräfte. Der weitere Rückzug des Schaltstifts 14 wird
also nicht durch allzu hohe Reibungskräfte behindert. Wenn
die Spitze des Schaltstifts 14 aus der Oeffnung des ersten
Schaltrings 39 gezogen wird, bildet sich zwischen diesen
Teilen ein Lichtbogen. Wenn die Spitze des Schaltstifts 14
dann die Oeffnung des zweiten Schaltrings 40 passiert,
kommutiert der Lichtbogen auf denselben. Er brennt dann
zwischen dem ersten Schaltring 39 und dem zweiten Schaltring
40 und wird aus dem Heizvolumen 18 beblasen und bei einem
folgenden Stromnulldurchgang gelöscht.Shortly after the switch-off movement begins, touch the
Auch hier bestehen der erste Schaltring 39 und der zweite
Schaltring 40 in herkömmlicher Weise aus massivem
gesintertem abbrandfestem Material. Der Schaltstift 14
jedoch besteht wiederum aus einem Grundkörper 56 aus
hochleitendem elastischem Material, der im Bereich des von
den Verbindungsstücken 55a,b und den an sie anschliessenden
Kontaktstücken 54a,b gebildeten, in zwei Teilleiter
zerfallenden resistenten Abschnitts eine durch
Plasmaspritzen aufgebrachte abbrandresistente Schutzschicht
57 trägt. Sie ist im Bereich der durch den
Lichtbogenfusspunkt besonders stark belasteten Spitze des
Schaltstiftes 14 verhältnismässig dick und an den
Aussenflächen der Kontaktstücke 54a,b und der
Verbindungsstücke 55a,b etwas dünner ausgebildet. Es ist
auch denkbar, die halbkugelförmige Spitze des Schaltstiftes
als Kappe aus massivem, in herkömmlicher Weise gesintertem
abbrandresistentem Material auszubilden. In jedem Fall wird
die gesamte Aussenseite des komplex geformten resistenten
Abschnittes des Schaltstiftes 14, an der ein Teil der
ausströmenden heissen Gase entlangstreicht, von der
Oberfläche der abbrandresistenten Schutzschicht 57 gebildet.The
Da das Aufbringen einer abbrandresistenten Schutzschicht
durch die Erfindung wesentlich erleichtert wird, ist es
praktikabel, nicht nur Teile von Schaltstücken, sondern auch
andere durch die bei der Ausschaltung entstehenden heissen
Gase belastete Teile zu schützen. So werden die umlaufenden
Wandflächen der an die Abbrandringe 39, 40 anschliessenden,
sich erweiternden Auspufföffnungen ebenfalls von durch
Plasmaspritzen hergestellten Schutzschichten 58, 59 auf
Grundkörpern 60, 61 der Trennwände 9, 15 gebildet. Because the application of a fire-resistant protective layer
is significantly facilitated by the invention, it is
practical, not only parts of switching pieces, but also
others by the hot that arises when switching off
Protect parts exposed to gases. So the circulating
Wall surfaces of the adjoining the burn-off rings 39, 40
widening exhaust openings also from through
Protective layers 58, 59 produced on plasma spraying
Bei dem zum Aufbringen einer abbrandresistenteren Schutzschicht auf einen Grundkörper verwendeten Plasmaspritzen wird durch ein hohes elektrisches Feld aus einem geeigneten Plasmagas ein Plasma erzeugt, in welches mittels eines Fördergases eine Pulvermischung eingebracht wird. Die Pulvermischung wird dabei verflüssigt und zusammen mit dem Gas durch das elektrische Feld gegen den Grundkörper hin beschleunigt und auf dessen Oberfläche aufgespritzt, wo es eine Schicht bildet, die sich rasch verfestigt. Zur Vermeidung von Oxidation wird das Plasmaspritzen vorzugsweise unter Vakuum ausgeführt.For the application of a more burn-resistant Protective layer used on a base body Plasma spraying is characterized by a high electric field a suitable plasma gas generates a plasma in which introduced a powder mixture by means of a conveying gas becomes. The powder mixture is liquefied and together with the gas through the electric field against the body accelerated and sprayed onto its surface where it forms a layer that quickly solidifies. to Plasma spraying is avoided by oxidation preferably carried out under vacuum.
Die so hergestellten Schutzschichten weisen eine Abbrandresistenz auf, die derjenigen herkömmlich hergestellter abbrandresistenter Teile nicht nachsteht. Sie sind auch verhältnismässig flexibel, so dass allfällige Deformationen des Grundkörpers nicht behindert werden. Die Dicke der durch das Plasmaspritzen aufgebrachten Schicht ist genau und variabel einstellbar. Nachbearbeitung durch spanabhebende Bearbeitung ist daher meist nur in geringem Ausmass vor allem zur Einstellung der Oberflächeneigenschaften erforderlich. Vor allem ist es oft sachdienlich, die Oberflächenrauhigkeit durch Schleifen oder Polieren zu verringern. Das Entfernen grösserer Materialvolumina z. B. durch Fräsen ist auch möglich, aber meist nicht erforderlich.The protective layers produced in this way have a Burn-up resistance to that of conventional ones manufactured fire-resistant parts is not inferior. she are also relatively flexible, so that any Deformations of the base body are not hindered. The Thickness of the layer applied by plasma spraying precisely and variably adjustable. Postprocessing by Machining is therefore usually only minor Extent especially for setting the Surface properties required. Most of all, it is often relevant, the surface roughness by grinding or Reduce polishing. Removing bigger ones Material volumes e.g. B. by milling is also possible, however mostly not necessary.
Was die Zusammensetzung der Pulvermischung betrifft, welche zur Herstellung der abbrandresistenten Schutzschicht auf dem Grundkörper jeweils verwendet wird und der dann auch die Zusammenstzung derselben entspricht, so gibt es viele Möglichkeiten. Sie kann weitgehend auf die jeweiligen Erfordernisse abgestimmt werden. In der Regel wird man wie bei bekannten gesinterten abbrandresistenten Materialien eine Mischung vorsehen, die im Hinblick auf gute Abbrandfestigkeit eine hochschmelzende Komponente und eine niedrigerschmelzende Komponente, die durch Verdampfung zur Kühlung beiträgt, enthält. In den meisten Fällen dürfte ein Anteil an hochschmelzenden Metallen mit einem Schmelzpunkt von mindestens 2'000°C wie W, Mo oder Ir von mindestens 10%(Gew.), vorzugsweise mindestens 50%(Gew.) günstig sein, während als niedrigerschmelzende Materialien mit einem Schmelzpunkt unter 2'000°C Cu, Ag, Ti, Fe eingesetzt werden können. Sehr gut bewährt hat sich wie bei herkömmlichem gesintertem abbrandresistentem Material eine Mischung von Wolfram und Kupfer, insbesondere mit Anteilen von ca. 80%(Gew.) bzw. 20%(Gew.). Auch andere Kupferlegierungen, insbesondere mit Mo sind günstig.As for the composition of the powder mixture, which for the production of the erosion-resistant protective layer on the Base body is used in each case and then the Composite corresponds to the same, there are many Possibilities. It can largely depend on the respective Needs to be matched. Usually you will like with known sintered erosion-resistant materials provide a mix that is good Burn-off resistance a high-melting component and a lower melting component, which by evaporation to Cooling contributes, contains. In most cases, a Proportion of refractory metals with a melting point of at least 2,000 ° C such as W, Mo or Ir of at least 10% (wt.), Preferably at least 50% (wt.) Favorable, while as lower melting materials with a Melting point below 2,000 ° C Cu, Ag, Ti, Fe can be used can. It has proven itself very well as with conventional sintered erosion resistant material a mixture of Tungsten and copper, especially with approx. 80% (wt.) Or 20% (wt.). Other copper alloys, especially with Mo are cheap.
Für den Grundkörper kommen ebenfalls viele Materialien in Frage, die man je nach Anforderungen auswählen wird, wie Cu, Ag, Fe, Stahl, Al oder, wenn hohe Leitfähigkeit und zugleich Elastizität des Materials gefordert sind, auch eine flexible Kupferlegierung wie CuBe, CuCr oder CuCrZr. Many materials are also used for the base body Question that will be chosen depending on requirements, like Cu, Ag, Fe, steel, Al or if high conductivity and at the same time Elasticity of the material is required, also flexible Copper alloy such as CuBe, CuCr or CuCrZr.
- 11
- Gehäusecasing
- 22
- Schaltachseswitching axis
- 33
- oberer Gehäuseteilupper housing part
- 44
- unterer Gehäuseteillower housing part
- 55
- mittlerer Gehäuseteilmiddle housing part
- 66
- oberer feststehender NennstromkontaktUpper fixed nominal current contact
- 77
- unterer feststehender Nennstromkontaktlower fixed nominal current contact
- 88th
- beweglicher NennstromkontaktMovable nominal current contact
- 99
- Trennwandpartition wall
- 1010
- Abbrandschaltanordnungconsumable
- 1111
- KontakttulpeContact tulip
- 1212
- Düsejet
- 1313
- Gleitführungslide
- 1414
- Schaltstiftswitch Probe
- 1515
- Trennwandpartition wall
- 1616
- LichtbogenraumArcing area
- 1717
- LichtbogenElectric arc
- 1818
- Heizvolumenheating volume
- 1919
- Blasschlitzblow slot
- 2020
- Wandwall
- 2121
- Blaszylinderpuffer cylinder
- 2222
- Blaskolbenpuffer
- 2323
- Blaskanalblow
- 2424
- Rückschlagventilcheck valve
- 2525
- Kontaktfingercontact fingers
- 2626
-
Grundkörper der Kontakttulpe 11Basic body of the
contact tulip 11 - 2727
-
Schutzschicht der Kontakttulpe 11Protective layer of the
contact tulip 11 - 2828
-
Grundkörper des Schaltstiftes 14Basic body of the switching
pin 14 - 2929
-
Schutzschicht des Schaltstiftes 14Protective layer of the switching
pin 14 - 3030
- Andrückfederpressing spring
- 3131
- Trägerringsupport ring
- 3232
- Kontaktfingercontact fingers
- 3333
- Leistungsfinger performance finger
- 3434
- Kontaktringcontact ring
- 3535
-
Grundkörper des Leistungsfingers 33Basic body of the
power finger 33 - 3636
-
Schutzschicht des Leistungsfingers 33Protective layer of the
power finger 33 - 3737
-
Schutzschicht des Kontaktringes 34Protective layer of the
contact ring 34 - 3838
-
Kontaktzone des Kontaktringes 34Contact zone of the
contact ring 34 - 3939
- erster Schaltringfirst switching ring
- 4040
- zweiter Schaltringsecond switching ring
- 4141
- Gleittulpesliding tulip
- 4242
- Dornmandrel
- 4343
- Kappecap
- 4444
- Hülseshell
- 4545
- Ringring
- 4646
- Kontaktfingercontact fingers
- 4747
- Isolierstoffhülseinsulating sleeve
- 4848
- Isolierstoffringinsulating ring
- 4949
-
Kontaktflächen der Kontaktfinger 46Contact surfaces of the
contact fingers 46 - 5050
-
Grundkörper der Hülse 44Basic body of the
sleeve 44 - 5151
-
Schutzschicht der Hülse 44Protective layer of the
sleeve 44 - 52a,b52a, b
- Fortsätzeprojections
- 5353
-
Schlitz zwischen den Fortsätzen 52a, 52bSlot between the
52a, 52bextensions - 53'53 '
-
Schlitz zwischen den Kontaktstücken 54a, 54bSlot between the
54a, 54bcontact pieces - 54a,b54a, b
- Kontaktstückecontacts
- 55a,b55a, b
- Verbindungsstückeconnectors
- 5656
-
Grundkörper des Schaltstiftes 14Basic body of the switching
pin 14 - 5757
-
Schutzschicht des Schaltstiftes 14Protective layer of the switching
pin 14 - 5858
-
Schutzschicht der Trennwand 9Protective layer of the
partition 9 - 5959
-
Schutzschicht der Trennwand 15Protective layer of the
partition 15 - 6060
-
Grundkörper der Trennwand 9Basic body of the
partition 9 - 6161
-
Grundkörper der Trennwand 15Basic body of the
partition 15
Claims (22)
- Switching arrangement having at least one arcing chamber (16) and at least one first switching contact and a second switching contact, which are arranged in the said arcing chamber in such a manner that they can move with respect to one another between a switched-on position, in which they are in contact with one another, and a switched-off position, in which they are isolated from one another, at least part of the surfaces in the arcing chamber (16) being formed by material which is resistant to contact erosion, characterizedin that at least some of the material which is resistant to contact erosion is present in the form of a protective layer (27, 29, 36, 37, 51, 57, 58, 59) which has been applied to a base body (26, 28, 35, 50, 56, 60, 61) by plasma spraying,in that the protective layer (27, 29, 36, 37, 51, 57, 58, 59) contains at least one high-melting component with a melting point of at least 2000°C,in that the protective layer (27, 29, 36, 37, 51, 57, 58, 59) contains at least one lower-melting component with a melting point of below 2000°C.
- Switching arrangement according to Claim 1, characterizedin that at least the isolating areas of the first switching contact and of the second switching contact, at which the first switching contact and the second switching contact are isolated from one another when the arrangement moves from the switched-on position to the switched-off position, each have a protective layer, (27, 29, 36, 37, 51, 57).
- Switching arrangement according to Claim 1 or 2, characterizedin that at least the front area of at least the first switching contact or of the second switching contact, which front area, in the switched-off position, faces toward the respective opposite switching contact, has a protective layer (27, 29, 36, 37, 57).
- Switching arrangement according to Claim 2 or 3, characterizedin that the contact area of at least the first switching contact or the second switching contact, which contact area, in the switched-on position, is in contact with the opposite switching contact, does not have the protective layer (29).
- Switching arrangement according to one of Claims 1 to 4, characterizedin that it is designed as an arcing switch arrangement, the first switching contact of which is designed as a switching pin (14) which can be displaced along a switching axis (2) and the tip of which has a protective layer (29, 57).
- Switching arrangement according to Claim 5, characterizedin that at least part of the outside of a resistant section of the switching pin (14), which section adjoins the tip of the switching pin (14), is likewise formed by a protective layer (29, 51, 57).
- Switching arrangement according to Claim 6, characterizedin that the resistant section of the switching pin (14) comprises at least two separate, parallel or antiparallel conductor elements, at least one of which forms part of the outside which is covered by a protective layer (51, 57).
- Switching arrangement according to Claim 7, characterizedin that the conductor elements are designed as contact fingers (46) which in the area of the tip of the switching pin (14) are attached to a central support, project freely towards the rear and surround the support.
- Switching arrangement according to Claim 7, characterizedin that the conductor elements adjoin extensions (52a, 52b) which project parallel to one another and towards the front, and comprise connection pieces (55a, 55b), which form approximately half a thread turn, and adjoining contact pieces (54a, 54b).
- Switching arrangement according to one of Claims 5 to 9, characterizedin that the second switching contact is designed as a tulip contact (11) with a plurality of contact fingers (25) which surround the switching axis (2) and at least the tips of which each have a protective layer (27).
- Switching arrangement according to Claim 10, characterizedin that the contact fingers (25) each have a protective layer (27) at least on their insides.
- Switching arrangement according to one of Claims 1 to 4, characterizedin that it is designed as a rated-current switching arrangement, the second switching contact of which comprises a ring of contact fingers which can be displaced along a switching axis (2), surround the said axis and at least some of which are designed as power-switch fingers (33), the tips of which each have a protective layer (36) in the side facing towards the first switching contact.
- Switching arrangement according to Claim 12, characterizedin that the second switching piece is designed as a contact ring (34) which surrounds the switching axis (2) and, at its switched-off-side edge, has a protective layer (37) at least at the areas which interact with the power-switch fingers (33).
- Switching arrangement according to one of Claims 1 to 13, characterizedin that at least one wall surface which delimits the arcing chamber (16) or an area which is connected to the latter is formed by a protective layer (58, 59).
- Switching arrangement according to Claim 1, characterizedin that the high-melting component is present to an extent of at least 10% (by weight), in particular at least 50% (by weight).
- Switching arrangement according to Claim 15, characterizedin that the high-melting component essentially comprises at least one of the following materials: W, Mo, Ir.
- Switching arrangement according to Claim 18, characterizedin that the lower-melting component contains at least one of the following materials: Cu, Ag, Ti, Fe.
- Switching arrangement according to one of Claims 1 to 19, characterizedin that the base body (26, 50, 56) comprises a flexible, in particular elastically deformable material.
- Switching arrangement according to one of Claims 1 to 18, characterizedin that the base body (26, 28, 35, 50, 56, 60, 61) essentially comprises at least one of the following materials: Cu, Ag, Fe, steel, Al, CuBe, CuCr, CuCrZr.
- Method for producing a switching arrangement according to one of Claims 1 to 19, characterizedin that a base body (26, 28, 35, 50, 56, 60, 61) for at least one component of the switching arrangement is produced, at least a partial area of the surface of which base body is set back with respect to the final dimension of the surface, and a protective layer (27, 29, 36, 37, 51, 57, 58, 59) which is resistant to contact erosion is applied to the partial area by means of plasma spraying, which protective layer fills the difference with respect to the final dimension of the surface.
- Method according to Claim 20, characterizedin that the plasma spraying is carried out in vacuum.
- Method according to Claim 20 or 21, characterizedin that the protective layer (27, 29, 36, 37, 51, 57, 58, 59) is machined further after plasma spraying, in particular by milling, grinding or polishing.
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