EP2044604A1 - Insulating nozzle, comprising a first material and a second material - Google Patents

Insulating nozzle, comprising a first material and a second material

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EP2044604A1
EP2044604A1 EP07787635A EP07787635A EP2044604A1 EP 2044604 A1 EP2044604 A1 EP 2044604A1 EP 07787635 A EP07787635 A EP 07787635A EP 07787635 A EP07787635 A EP 07787635A EP 2044604 A1 EP2044604 A1 EP 2044604A1
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EP
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nozzle
insulating
cylindrical portion
insulating nozzle
hollow cylindrical
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Tommy Haberer
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Original Assignee
Siemens AG
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    • 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
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    • H01H33/7015—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid characterised by flow directing elements associated with contacts
    • H01H33/7069—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid characterised by flow directing elements associated with contacts characterised by special dielectric or insulating properties or by special electric or magnetic field control properties

Definitions

  • Insulating nozzle comprising a first material and a second material
  • the invention relates to an insulating material nozzle, which comprises a first material and a second material, wherein the first material has a lower erosion resistance than the second material and a Isolierstoffdüsenkanal limiting surface comprising the second material.
  • Such Isolierstoffdüse is known for example from the published patent application DE 30 44 836 Al.
  • There is an insulating nozzle for a gas blast circuit breaker is described in WO-the insulating largely of a elekt ⁇ driven insulating material is formed and to form a nozzle throat comprises an electrically conductive insert made of erosion-resistant material.
  • the conductive insert is designed, for example, as a solid Voil- ring, which is fixed in a recess of the local insulating nozzle, so that the ring of erosion-resistant material itself forms a part of the insulating nozzle channel.
  • the object is achieved with an insulating nozzle of the type mentioned above in that the Isolierstoffdüsenkanal has a hollow cylindrical portion, wherein an inner circumferential surface and an outer circumferential surface of the hollow cylindrical portion each having the second material.
  • Such electrical switching devices are, for example, circuit breakers which serve to switch off operating currents and short-circuit currents.
  • the short-circuit currents can be a multiple of the operating currents.
  • a circuit breaker must be able to safely handle both relatively small currents and very large currents.
  • arcing occurs regularly.
  • Insulating nozzles surround, for example, a separating path between two rela ⁇ tively movable contact pieces, between which an occurrence of an arc is to be expected.
  • an insulating nozzle channel can be used to direct arc-heated and expanded gas in certain directions.
  • An expansion of larger gas volumes by the arc is quite desirable.
  • the insulating material nozzle is made of a suitable first material.
  • This material is usually an organic plastic such as PTFE.
  • the plastic When exposed to high heat, for example by an arc, the plastic is gasified and there is additional ches switching gas.
  • the use of a hollow-cylindrical section, the resulting additional switch gas can be introduced into a storage volume in ⁇ play, be one of the contact pieces are guided around and. It is advantageous to provide a coaxial structure of the switching path of the electrical switching device ⁇ .
  • the erosion-resistant material should on the one hand only have a low tendency to release soot.
  • carbon black should, if appropriate, generated from walls ⁇ ren materials, preferably not adhere. In Re ⁇ gelfall abbrandfestes material is verussungsarmes material.
  • a further advantageous embodiment may provide that a lateral surface has an annular region of the second material.
  • Ring-shaped structures are suitable to protect as large as possible in the hollow cylindrical portion of the Isolierstoffdüsenkanals there existing walls / surfaces.
  • Ring structures protect zen thereby along the circumference of the correspondingly Dress ⁇ th zones of the hollow cylindrical portion of the insulating nozzle channel ⁇ . It can also be provided that a plurality of axially succession successive rings in the réellearch. Outer shell surface of the hollow cylindrical portion of the Isolierstoffdüsenkanals are arranged.
  • Extinguishing gas is not overheated in such a way that the sections arranged between the rings are additionally eroded.
  • the insulating material is suitable for the control of rarely occurring during the life ⁇ life of an electrical switching device short-circuit currents.
  • a further advantageous embodiment can provide that regions of the inner circumferential surface and the outer lateral surface, which have the second material, overlap one another in the radial direction.
  • the insulating nozzle is part of an interrupter unit of an electrical switching device and the hollow cylindrical section closes on a cylindrical portion of the Isolierstoffdüsenkanals ⁇ , wherein the cylindrical portion during a switching operation of the electrical switching device by means of a contact piece can be dammed.
  • cylindrical contact piece can be moved in a simple form.
  • the cylindrical contact piece may be slightly reduced in cross-section with respect to the cross section of the cylindrical portion of the Isolierstoffdüsenkanals.
  • the contact piece retracts, the insulating nozzle channel is then blocked. Only in the edge regions between the contact piece and the wall of the insulating nozzle channel can lower amounts of gas escape. This makes it possible to control the flow conditions in Isolierstoffdüsenkanal.
  • the second material is embedded in the first material.
  • the first material with its lower erosion resistance compared to the second material is, for example, an organic plastic which has a larger volume fraction of the insulating material nozzle than the second material. It is therefore advantageous to embed the second material in the first material in such a way that at least individual sections within the hollow-cylindrical section of the insulating-material nozzle Channels are formed from the second material.
  • the second material ⁇ be acted plastics can be used, for example, chemically or physically, whose carbon content was re ⁇ cuted. This can be achieved for example by radioactive radiation or thermal treatment.
  • a wall of the insulating material nozzle is formed continuously from the second material.
  • a further advantageous embodiment may provide that the insulating nozzle has a first nozzle body and a two ⁇ th nozzle body are arranged coaxially with each other and between which the hollow cylindrical portion is integrally ⁇ arranged.
  • the two materials are electrically insulating materials.
  • the first material is or ⁇ ganic plastics, in particular polytetrafluoroethylene (PTFE).
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the second material organic plastics which have been subjected to a special treatment, are suitable, for example, plastics, which have been treated with erosion-resistant Parti ⁇ angles or plastics from the surface carbon was dissolved out ⁇ by a thermal treatment already.
  • the plastics may have been altered in their Abbrandfesttechniks by special chemical processes, for example impregnating ⁇ sation.
  • ceramics can be used as the second material, which have good dielectric properties and have a high erosion resistance.
  • a suitable ceramic is, for example, AL 2 O 3 .
  • Another object of the invention is to provide appropriate procedural ⁇ reindeer, enabling an inexpensive manufacture of the inventive insulating nozzles.
  • the object is achieved in that from the second or the first material, a shaped body is formed and on the molded body, the first or second material is introduced ⁇ .
  • Shaped bodies can be produced for example by sintering of granules. Moldings produced in this way can then be applied to the further material in a second step. This makes it possible to create an intimate bond between the first and the second material.
  • a compound of the two materials can be produced.
  • the second material being a wall of the insulating material does not completely ausbil ⁇ det, such a method can advantageously be applied.
  • a further method for producing an insulating nozzle of the type mentioned in which the first and the second material are each formed into shaped bodies and the moldings are joined together.
  • the moldings for the first and the second material they can be made independently.
  • sintering methods , casting methods or other suitable shaping methods can be used.
  • Advantage of this manufacturing method is that a completion of the insulating material can be done using different moldings. This allows the Isolierstoffdüse be made relatively flexible from different material combinations in different dimensions.
  • Embodiments of the invention are shown schematically in a drawing and described in more detail below.
  • Figure 1 shows a first embodiment variant of an insulating ⁇ material nozzle
  • Figure 2 shows a second embodiment variant of an insulating ⁇ material nozzle.
  • FIG. 1 shows a section through a separation point of a high-voltage circuit breaker.
  • the separation point of the high-voltage circuit breaker has a first variant of an insulating nozzle Ia.
  • the first variant of Iso ⁇ lierstoffdüse Ia is to a longitudinal axis 2a keptbil ⁇ det coaxial. Also coaxially to the longitudinal axis 2a each other frontally ⁇ opposite a first contact piece 3 and a second contact piece 4 are arranged.
  • the first contact piece 3 is along the longitudinal axis 2a relative to the second contact ⁇ piece 4 movable.
  • the second contact piece 4 is connected rigid angle with the first variant of the insulating material Ia.
  • the second contact piece 4a has a tulip-shaped contact area, which faces the first contact piece 3.
  • the first contact piece 3 is bolt-shaped and dimensioned such that it can retract into the tulip-shaped contact region of the second contact piece 4.
  • the first variant of the insulating material nozzle Ia has an auxiliary nozzle 5 and a main nozzle 6.
  • the auxiliary nozzle 5 is koaxi ⁇ al aligned to the second contact piece 4 and connected rigid angle with this.
  • the auxiliary nozzle 5 surrounds the tulip-shaped contact region of the second contact piece 4 and encloses it.
  • Auxiliary nozzle 5 with the second contact piece 4 is a storage body 7 angle rigidly connected to the second contact piece 4.
  • the storage body 7 provides a storage volume for heated gas.
  • the main nozzle 6 is aligned coaxially with the longitudinal axis 2a and surrounds the auxiliary nozzle 5 in large parts.
  • the main nozzle 6 is fixed to the storage body 7, so that there is a connection between the auxiliary nozzle 5 and the main nozzle 6 and the first variant of the insulating material Ia is formed.
  • the main nozzle 6 has a cylindrical portion 8 of a Isolierstoffdüsenkanals. The cylindrical portion 8 extends in the direction of the first contact piece 3.
  • the cylindrical portion 8 has a low magnification shaped ⁇ ßerten cross-section than the cross section of the first contact piece. 3 At the second contact piece 4 facing the end of the cylindrical portion 8 of the Isolierstoffdüsenkanals the Isolierstoffdüsenkanal goes into a hollow cylindrical section, which in the through
  • Storage body 7 made available storage volume opens. Due to the mutually coaxially overlapping regions of the auxiliary nozzle 5 and the main nozzle 6 of the hollow cylindrical Ab ⁇ section of Isolierstoffdüsenkanals is formed. On the outer surface of the auxiliary nozzle 5 and the inner circumferential surface of the main nozzle 6 in the overlapping region 6 inserts made of a second material are inserted into the auxiliary nozzle 5 and into the main nozzle.
  • the auxiliary nozzle 5 and the main nozzle 6 are based on their volume for the most part of polytetrafluoroethylene, a first material formed.
  • the inserts are formed of a second material which has an increased resistance to fire, for example by a ceramic such as AL 2 O 3 .
  • the inserts are ring-shaped and overlap each other in a larger area of the hollow-cylindrical section of the insulating nozzle channel.
  • first of all a shaped body is produced, either from the first or from the second mask.
  • material and the corresponding sections of the insulating material nozzle, which are formed from the second or first material, are applied or introduced onto the already existing molded body. This can be done for example by two sintering processes.
  • the first contact piece 3 When switched on, the first contact piece 3, which has already moved out of the cylindrical section 8 of the insulating-nozzle channel in FIG. 1, has retracted into the tulip-shaped contact region of the second contact piece 4. During a separating movement, the first contact piece 3 is moved out of the tulip-shaped contact region of the second contact piece 4. This results from a galvanic separation of the two contact pieces 3, 4 due to a high electric field strength, an arc. Even with a further removal of the first contact piece 3 of the second contact piece 4, this arc remains burning. The arc expands in the cylindrical portion 8 of the insulating nozzle channel gas. In addition, it releases switching gas from the walls of the insulating nozzle channel in this area.
  • FIG 2 second variant of an insulating ⁇ material nozzle Ib has basically the same structure, as shown in Figure 1 first variant of an insulating material nozzle. The same components are therefore provided with the moving ⁇ reference symbols. Only the design of the hollow cylindrical portion 9 with a second material has been made in an alternative manner.
  • FIG. 2 shows a section through a second variant of an insulating nozzle 1b.
  • the second variant Ib has a main nozzle 6b and an auxiliary nozzle 5b.
  • the cylindrical portion 8 the expanding portion of the nozzle channel of the main nozzle Isolierstoff- 6b and the projecting beyond the Kunststoffbe ⁇ rich region of the second contact piece of the auxiliary nozzle 5b of the first material, that is, lytetrafluorethylen from polyvinyl formed.
  • the section of the main nozzle 6b, which surrounds the auxiliary nozzle 5b is coaxially formed from a two-th material, i.e., walls of this Abschnit ⁇ tes the main nozzle 6b are formed entirely from a material having a higher resistance to erosion.
  • a majority of the auxiliary nozzle 5b is formed of the material with increased Ab ⁇ fire resistance.
  • a forth example can provide for approval process ⁇ that rotationally symmetrical moldings are manufactured separately from materials with increased resistance to erosion and material of reduced resistance to erosion and this shaped body rigid angle to the respective end face portions to each other are connected, for example by integral joining process.

Landscapes

  • Circuit Breakers (AREA)

Abstract

The invention relates to an insulating nozzle (1a, 1b) having a first and a second material, wherein the first material comprises a lower erosion resistance than the second material. The insulating nozzle (1a, 1b) comprises an insulating nozzle duct, wherein the surfaces defining the insulating nozzle duct are at least partially made out of the second material. The insulating nozzle duct comprises a hollow cylindrical section (9), wherein an inner casing surface and an outer casing surface of the hollow cylindrical section is made out of the second material at least partially.

Description

Beschreibungdescription
Isolierstoffdüse, welche ein erstes Material und ein zweites Material aufweistInsulating nozzle comprising a first material and a second material
Die Erfindung bezieht sich auf eine Isolierstoffdüse, welche ein erstes Material und ein zweites Material aufweist, wobei das erste Material eine geringere Abbrandfestigkeit aufweist als das zweite Material und eine einen Isolierstoffdüsenkanal begrenzende Fläche das zweite Material aufweist.The invention relates to an insulating material nozzle, which comprises a first material and a second material, wherein the first material has a lower erosion resistance than the second material and a Isolierstoffdüsenkanal limiting surface comprising the second material.
Eine derartige Isolierstoffdüse ist beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 30 44 836 Al bekannt. Dort ist eine Isolierstoffdüse für einen Druckgasschalter beschrieben, wo- bei die Isolierstoffdüse zu großen Teilen aus einem elekt¬ risch isolierenden Material gebildet ist und zur Bildung einer Düsenengstelle einen elektrisch leitfähigen Einsatz aus abbrandfestem Material aufweist. Dabei ist es vorgesehen, dass der leitfähige Einsatz beispielsweise als massiver VoIl- ring ausgeführt ist, welcher in einer Ausnehmung der dortigen Isolierstoffdüse befestigt ist, so dass der Ring aus abbrand- festem Material selbst einen Teil des Isolierstoffdüsenkanals bildet.Such Isolierstoffdüse is known for example from the published patent application DE 30 44 836 Al. There is an insulating nozzle for a gas blast circuit breaker is described in WO-the insulating largely of a elekt ¬ driven insulating material is formed and to form a nozzle throat comprises an electrically conductive insert made of erosion-resistant material. It is provided that the conductive insert is designed, for example, as a solid Voil- ring, which is fixed in a recess of the local insulating nozzle, so that the ring of erosion-resistant material itself forms a part of the insulating nozzle channel.
Durch die Verwendung eines leitfähigen Einsatzes wird eine verbesserte Steuerung eines elektrischen Feldes bewirkt. Da¬ bei nimmt der Einsatz aus leitfähigem Material ein nicht nä¬ her definierbares elektrisches Potential an. Dieses elektri¬ sche Potential ist gegen weitere Baugruppen elektrisch zu i- solieren. Somit ist es nötig, die Isolierstoffdüse entspre¬ chend großzügig zu dimensionieren. Daher ergibt sich als Aufgabe der Erfindung eine Isolierstoffdüse anzugeben, welche bei kompakten Abmessungen gute Betriebseigenschaften aufweist.By using a conductive insert, improved control of an electric field is achieved. Since ¬ with the use of conductive material assumes a non nä ¬ forth definable electrical potential. This electrical ¬ cal potential solos to i- electrically from other boards. Thus, it is necessary to dimension the insulating entspre ¬ accordingly generous. Therefore, it is an object of the invention to provide a Isolierstoffdüse, which has good operating characteristics with compact dimensions.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Isolierstoffdüse der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Isolierstoffdüsenkanal einen hohlzylindrischen Abschnitt aufweist, wobei eine Innenmantelfläche und eine Außenmantelfläche des hohlzylindrischen Abschnittes jeweils das zweite Material aufweisen.The object is achieved with an insulating nozzle of the type mentioned above in that the Isolierstoffdüsenkanal has a hollow cylindrical portion, wherein an inner circumferential surface and an outer circumferential surface of the hollow cylindrical portion each having the second material.
Isolierstoffdüsen werden in elektrischen Schaltgeräten insbesondere der Mittel-, Hoch- und Höchstspannungsebene einge¬ setzt. Derartige elektrische Schaltgeräte sind beispielsweise Leistungsschalter, welche dem Ausschalten von Betriebsströmen und Kurzschlussströmen dienen. Die Kurzschlussströme können dabei ein Vielfaches der Betriebsströme betragen. So muss ein Leistungsschalter in der Lage sein, sowohl relativ kleine Ströme als auch sehr große Ströme sicher zu beherrschen. Bei einem Ausschaltvorgang treten regelmäßig Lichtbögen auf. Zur Steuerung einer Beblasung eines brennenden Lichtbogens mit Gasen werden Isolierstoffdüsen eingesetzt. Isolierstoffdüsen umgeben beispielsweise eine Trennstrecke zwischen zwei rela¬ tiv zueinander bewegbaren Kontaktstücken, zwischen denen ein Auftreten eines Lichtbogens zu erwarten ist. Je nach Bedarf kann ein Isolierstoffdüsenkanal dazu genutzt werden, um von dem Lichtbogen erhitztes und expandiertes Gas in bestimmte Richtungen zu lenken. Ein Expandieren von größeren Gasvolumina durch den Lichtbogen ist dabei durchaus erwünscht. Aus diesem Grunde wird die Isolierstoffdüse aus einem geeigneten ersten Material gefertigt. Dieses Material ist im Regelfall ein organischer Kunststoff wie beispielsweise PTFE. Bei einem Einwirken von großer Hitze, beispielsweise durch einen Lichtbogen, wird der Kunststoff vergast und es entsteht zusätzli- ches Schaltgas. Durch den Einsatz eines hohlzylindrischen Abschnittes kann das entstehende zusätzliche Schaltgas bei¬ spielsweise um eines der Kontaktstücke herum gelenkt werden und in ein Speichervolumen verbracht werden. Vorteilhaft ist dabei, einen koaxialen Aufbau der Schaltstrecke des elektri¬ schen Schaltgerätes vorzusehen. Durch eine Ausbildung zumindest von Teilen der Innen- bzw. Außenmantelfläche des hohlzylindrischen Abschnittes des Isolierstoffdüsenkanals aus einem zweiten abbrandfestem Material ist dort ein Erzeugen von zu- sätzlichem Schaltgas nicht mehr ohne weiteres möglich, da diese Bereiche aufgrund der erhöhten Abbrandfestigkeit des zweiten Materials eine erhöhte Widerstandskraft gegenüber thermischen Wirkungen haben. Das abbrandfeste Material sollte dabei zum einen nur eine geringe Neigung zur Abgabe von Ruß aufweisen. Zum anderen sollte Russ, gegebenenfalls aus ande¬ ren Materialien generiert, möglichst nicht anhaften. Im Re¬ gelfall ist abbrandfestes Material verussungsarmes Material. Durch diese Konstruktion ist es möglich, in dem Isolierstoffdüsenkanal gezielt Abschnitte vorzuhalten, die beispielsweise durch entsprechend voluminös ausgestaltete Wandungen für ei¬ nen Isolierstoff-Abtrag bzw. ein Vergasen vorgesehen sind, während andere Bereiche, beispielsweise ein hohlzylindrischer Abschnitt des Isolierstoffdüsenkanals, zur Lenkung und Lei¬ tung von Schaltgasen vorgesehen sind. Durch eine derartige Konstruktion ist es möglich, den hohlzylindrischen Abschnitt des Isolierstoffdüsenkanals mit vergleichsweise dünnen Wan¬ dungen zu versehen. Insbesondere, wenn der hohlzylindrische Abschnitt des Isolierstoffdüsenkanals koaxial zu einem Kon¬ taktstück angeordnet ist, kann so eine im Umfang reduzierte Außenkontur der Isolierstoffdüse erzeugt werden. Hingegen kann im Bereich, in welchem das Brennen eines Lichtbogens vorgesehen ist, beispielsweise in einem zylindrischen Abschnitt des Isolierstoffdüsenkanals, bei gleich bleibendem oder sogar verringertem äußerem Umfang der Isolierstoffdüse eine größere Wandstärke zur Verfügung gestellt werden, aus welcher Schaltgas durch thermische Einwirkung herausgelöst wird. Dadurch ist es möglich, an einem schlanken Isolierstoffdüsenkörper ein vergleichsweise großes Volumen an Iso- lierstoff zur Verfügung zu stellen, welches problemlos ver¬ gast werden kann, ohne die Stabilität und Funktionalität der Isolierstoffdüse nachteilig zu beeinflussen. Weiterhin kann durch die Nutzung eines hohlzylindrischen Abschnittes der I- solierstoffdüse ein ausreichender Querschnitt zur Verfügung gestellt, um von dem Lichtbogen erhitztes und expandiertes Gas in ein Speichervolumen zu lenken.Especially the medium, high and extra high voltage level insulating nozzles in electrical switching devices turned ¬ sets. Such electrical switching devices are, for example, circuit breakers which serve to switch off operating currents and short-circuit currents. The short-circuit currents can be a multiple of the operating currents. Thus, a circuit breaker must be able to safely handle both relatively small currents and very large currents. During a switch-off process arcing occurs regularly. To control a blowing of a burning arc with gases insulating nozzles are used. Insulating nozzles surround, for example, a separating path between two rela ¬ tively movable contact pieces, between which an occurrence of an arc is to be expected. As required, an insulating nozzle channel can be used to direct arc-heated and expanded gas in certain directions. An expansion of larger gas volumes by the arc is quite desirable. For this reason, the insulating material nozzle is made of a suitable first material. This material is usually an organic plastic such as PTFE. When exposed to high heat, for example by an arc, the plastic is gasified and there is additional ches switching gas. The use of a hollow-cylindrical section, the resulting additional switch gas can be introduced into a storage volume in ¬ play, be one of the contact pieces are guided around and. It is advantageous to provide a coaxial structure of the switching path of the electrical switching device ¬ . By forming at least parts of the inner or outer lateral surface of the hollow cylindrical section of the insulating nozzle channel from a second erosion-resistant material, there is no longer readily possible to generate additional switching gas there, since these regions have an increased resistance due to the increased erosion resistance of the second material have thermal effects. The erosion-resistant material should on the one hand only have a low tendency to release soot. On the other carbon black, should, if appropriate, generated from walls ¬ ren materials, preferably not adhere. In Re ¬ gelfall abbrandfestes material is verussungsarmes material. By this construction, it is possible to selectively hold in the Isolierstoffdüsenkanal sections that are provided for example by appropriately voluminous walls for egg ¬ nen Isolierstoff-removal or gasification, while other areas, such as a hollow cylindrical portion of the Isolierstoffdüsenkanals, for steering and Lei ¬ tion of switching gases are provided. By such a construction, it is possible to provide the hollow cylindrical portion of the insulating nozzle channel with comparatively thin Wan ¬ tions. In particular, if the hollow cylindrical portion of the insulating nozzle channel is arranged coaxially to a con ¬ tact piece, so a reduced outer circumference contour of the insulating material can be generated. On the other hand, in the area in which the burning of an arc is provided, for example, in a cylindrical portion of the insulating nozzle channel, with the same or even reduced outer circumference of the insulating material a larger wall thickness can be made available, from which switching gas is removed by thermal action. This makes it possible, in a slim Isolierstoffdüsenkörper a comparatively large volume of iso- lierstoff to make available that can easily ver ¬ be hospitable without affecting the stability and functionality of the insulating disadvantageous. Furthermore, by using a hollow cylindrical portion of the insulating nozzle, sufficient cross-section can be provided to direct heated and expanded gas from the arc into a storage volume.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass eine Mantelfläche einen ringförmigen Bereich aus dem zweiten Material aufweist.A further advantageous embodiment may provide that a lateral surface has an annular region of the second material.
Ringförmige Strukturen sind geeignet, möglichst großflächig im hohlzylindrischen Abschnitt des Isolierstoffdüsenkanals die dort vorhandenen Wandungen/Flächen zu schützen. Die be- reits von dem Lichtbogen erhitzten Schaltgase, welche durch den hohlzylindrischen Abschnitt der Isolierstoffdüse geleitet werden müssen, weisen immer noch eine derartige Hitze auf, dass diese an Kunststoffen geringerer Abbrandfestigkeit eine Oberflächenerosion hervorrufen können. Ringstrukturen schüt- zen dabei entlang des Umfanges die entsprechend ausgekleide¬ ten Zonen des hohlzylindrischen Abschnittes des Isolierstoff¬ düsenkanals. Es kann auch vorgesehen sein, dass mehrere in axialer Abfolge hintereinander liegende Ringe in der Innenbzw. Außenmantelfläche des hohlzylindrischen Abschnittes des Isolierstoffdüsenkanals angeordnet sind. Dadurch ist es mög¬ lich, an bestimmten Punkten eine Erosion der zwischen den Ringen liegenden Bereiche zuzulassen. Dadurch kann eine feinere Steuerung einer Erzeugung des in dem Speichervolumen zwischenzuspeichernden expandierten Schaltgases erfolgen. So ist es möglich, beispielsweise ein überhitztes Schaltgas durch einzelne erodierbare Bereiche im hohlzylindrischen Ab¬ schnitt des Isolierstoffdüsenkanals zu beruhigen. Überhitzte Schaltgase können beispielsweise bei energiereichen Kurz- schlussströmen auftreten. Derartige Kurzschlussströme sind mit sehr energiereichen Lichtbögen verbunden, die einer besonders intensiven Kühlung auszusetzen sind. Bei entsprechend kleinen auszuschaltenden Strömen und daraus resultierenden geringeren Lichtbogenleistungen ist das in den hohlzylindri- sehen Abschnitt des Isolierstoffdüsenkanals eingeleiteteRing-shaped structures are suitable to protect as large as possible in the hollow cylindrical portion of the Isolierstoffdüsenkanals there existing walls / surfaces. The switching gases already heated by the arc, which must be conducted through the hollow-cylindrical section of the insulating nozzle, still have such a heat that they can cause surface erosion on plastics of lower erosion resistance. Ring structures protect zen thereby along the circumference of the correspondingly Dress ¬ th zones of the hollow cylindrical portion of the insulating nozzle channel ¬. It can also be provided that a plurality of axially succession successive rings in the Innenbzw. Outer shell surface of the hollow cylindrical portion of the Isolierstoffdüsenkanals are arranged. Thereby, it is mög ¬ Lich, at certain points to allow erosion of the underlying regions between the rings. As a result, finer control of generation of the buffer gas to be buffered in the storage volume can take place. So It is possible, for example, to calm an overheated switching gas by means of individual erodible regions in the hollow cylindrical section of the insulating nozzle channel . Overheated switching gases can occur, for example, in the case of high-energy short-circuit currents. Such short-circuit currents are associated with very high-energy arcs, which are exposed to a particularly intensive cooling. With correspondingly small currents to be switched off and the resulting lower arc outputs, this is introduced into the hollow-cylindrical section of the insulating-material nozzle channel
Löschgas nicht derartig überhitzt, dass die zwischen den Rin¬ gen angeordneten Abschnitte zusätzlich erodiert werden. Somit ist es möglich, mit einer erfindungsgemäß ausgestalteten Iso¬ lierstoffdüse ausgerüstete Schaltgeräte sehr häufig zum Schalten von Betriebsströmen einzusetzen. Weiterhin ist die Isolierstoffdüse zu der Beherrschung von während der Lebens¬ dauer eines elektrischen Schaltgerätes selten auftretenden Kurzschlussströme geeignet.Extinguishing gas is not overheated in such a way that the sections arranged between the rings are additionally eroded. Thus, it is possible to use very often with an inventively designed Iso ¬ lierstoffdüse equipped switching devices for switching operating currents. Furthermore, the insulating material is suitable for the control of rarely occurring during the life ¬ life of an electrical switching device short-circuit currents.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass Bereiche der Innenmantelfläche und der Außenmantelfläche, welche das zweite Material aufweisen, in radialer Richtung einander überdecken.A further advantageous embodiment can provide that regions of the inner circumferential surface and the outer lateral surface, which have the second material, overlap one another in the radial direction.
Durch das Vorsehen radialer Überdeckungen von Bereichen, die aus dem zweiten Material erhöhter Abbrandfestigkeit gebildet sind, können strömungstechnisch günstige Verhältnisse im Be¬ reich des hohlzylindrischen Abschnittes des Isolierstoffdü¬ senkanals erzeugt werden. Gegenüber durch Erosionserscheinun- gen zunehmend mit Oberflächenrauhigkeiten versehenen Abschnitten weisen die einander gegenüberliegenden Bereiche aus dem zweiten Material mit erhöhter Erosionsfestigkeit eine glatte Oberfläche auf. Dadurch ist es möglich, dass durch den hohlzylindrischen Abschnitt geleitete Gase diesen rasch pas- sieren, da der Strömungswiderstand dieses Abschnittes gering ist. Durch das radial gegenüberliegende Anordnen von zweiten Materialien an den Innen- und Außenmantelflächen weisen diese Bereiche des Isolierstoffdüsenkanals annähernd gleich blei- bende Strömungsverhältnisse auf. Derartige Bereiche können beispielsweise durch ringförmig in den Mantelflächen umlaufende Abschnitte gebildet werden, die in axialer Richtung der Hohlzylinderachse einander zumindest teilweise überdecken.By providing radial overlappings of areas which are formed from the second material of increased resistance to erosion, favorable flow conditions in the area of the Be ¬ Isolierstoffdü ¬ be generated senkanals of the hollow cylindrical portion can. Opposite erosion phenomena increasingly provided with surface roughness sections, the opposing regions of the second material with increased erosion resistance on a smooth surface. This makes it possible for gases guided through the hollow-cylindrical section to pass them quickly. because the flow resistance of this section is low. As a result of the radially opposing arrangement of second materials on the inner and outer lateral surfaces, these regions of the insulating-material nozzle channel have approximately constant flow conditions. Such areas can be formed, for example, by annular sections which encircle the lateral surfaces and at least partially cover one another in the axial direction of the hollow cylinder axis.
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Isolierstoffdüse Teil einer Unterbrechereinheit eines elektrischen Schaltgerätes ist und der hohlzylindrische Abschnitt sich an einen zylindrischen Abschnitt des Isolierstoffdüsenkanals an¬ schließt, wobei der zylindrische Abschnitt während eines Schaltvorganges des elektrischen Schaltgerätes mittels eines Kontaktstückes verdämmbar ist.Furthermore, it can be advantageously provided that the insulating nozzle is part of an interrupter unit of an electrical switching device and the hollow cylindrical section closes on a cylindrical portion of the Isolierstoffdüsenkanals ¬ , wherein the cylindrical portion during a switching operation of the electrical switching device by means of a contact piece can be dammed.
In einen zylindrischen Abschnitt des Isolierstoffdüsenkanals kann in einfacher Form ein beispielsweise zylinderförmiges Kontaktstück hineinbewegt werden. Dabei kann das zylinderförmige Kontaktstück in seinem Querschnitt gegenüber dem Querschnitt des zylindrischen Abschnittes des Isolierstoffdüsenkanals geringfügig vermindert sein. Bei einem Einfahren des Kontaktstückes ist dann der Isolierstoffdüsenkanal verdämmt . Lediglich in den Randbereichen zwischen dem Kontaktstück und der Wandung des Isolierstoffdüsenkanals können geringere Men¬ gen von Gas entweichen. Dadurch ist es möglich, die Strömungsverhältnisse im Isolierstoffdüsenkanal zu steuern. Wäh¬ rend eines Verdämmens des Isolierstoffdüsenkanals durch das Kontaktstück ist es beispielsweise möglich, dass innerhalb des zylindrischen Abschnittes des Isolierstoffdüsenkanals ein Lichtbogen brennt, welcher im Bereich des zylindrischen Abschnittes Gase erhitzt und Schaltgase durch Verdampfen von den Isolierstoffdüsenkanal begrenzenden Materialien zusätz- lieh erzeugt und expandiert werden. Über den hohlzylindri- schen Abschnitt, welcher sich an der Seite des zylindrischen Abschnittes des Isolierstoffkanals anschließt, welcher von der Seite des Isolierstoffdüsenkanals abgewandt ist, an wel- ehern das Kontaktstück den Isolierstoffdüsenkanal verdämmt, können die erhitzten Gase durch den hohlzylindrischen Abschnitt entweichen. Der hohlzylindrische Abschnitt des Iso¬ lierstoffdüsenkanals mündet dann beispielsweise in einem Speichervolumen, in welchem die erhitzten Gase zwischenge- speichert werden. Durch ein beständiges Nachströmen von Gasen, getrieben durch den Lichtbogen, erhöht sich der Druck innerhalb des Speichervolumens. Mit einem Entfernen des Kon¬ taktstückes und damit einem Öffnen des Isolierstoffdüsenka¬ nals wird eine Möglichkeit des Abströmens von heißen Gasen aus dem Isolierstoffdüsenkanal heraus ermöglicht. Unterstützt von dem unter erhöhtem Druck innerhalb des Speichervolumens stehenden Gas strömen diese in umgekehrter Richtung durch den hohlzylindrischen Abschnitt des Isolierstoffdüsenkanals hin¬ durch in Richtung des zylindrischen Abschnittes des Isolier- stoffdüsenkanals . Ein gegebenenfalls dort noch brennender Lichtbogen wird mit dem nunmehr abströmenden Gas beblasen. Gegebenenfalls im Isolierstoffdüsenkanal befindliche Plasma¬ wolken werden aus dem Isolierstoffdüsenkanal ausgestoßen.In a cylindrical portion of the Isolierstoffdüsenkanals an example, cylindrical contact piece can be moved in a simple form. In this case, the cylindrical contact piece may be slightly reduced in cross-section with respect to the cross section of the cylindrical portion of the Isolierstoffdüsenkanals. When the contact piece retracts, the insulating nozzle channel is then blocked. Only in the edge regions between the contact piece and the wall of the insulating nozzle channel can lower amounts of gas escape. This makes it possible to control the flow conditions in Isolierstoffdüsenkanal. Currency ¬ rend a Verdämmens of the insulating nozzle by the contact piece, it is possible, for example, that within the cylindrical portion of the insulating nozzle, an arc is burning, which is heated in the region of the cylindrical portion gases and switching gases limiting by evaporation of the insulating nozzle materials additional lent generated and expanded. Via the hollow cylindrical section, which adjoins the side of the cylindrical section of the insulating material channel, which faces away from the side of the insulating nozzle channel at which the contact piece blocks the insulating nozzle channel, the heated gases can escape through the hollow cylindrical section. The hollow cylindrical portion of the Iso ¬ lierstoffdüsenkanals then leads, for example, in a storage volume in which the heated gases are temporarily stored. By a constant flow of gases, driven by the arc, the pressure within the storage volume increases. With a removal of the con ¬ tact piece and thus opening the Isolierstoffdüsenka ¬ nals a possibility of the outflow of hot gases from the Isolierstoffdüsenkanal out is made possible. Supports flow from the elevated pressure within the accumulator volume gas as these in reverse direction through the hollow cylindrical section of the insulating toward ¬ through in the direction of the cylindrical portion of the insulating nozzle. An optionally there still burning arc is blown with the now outflowing gas. Optionally located in Isolierstoffdüsenkanal plasma ¬ clouds are ejected from the Isolierstoffdüsenkanal.
Vorteilhafterweise kann weiter vorgesehen sein, dass das zweite Material in das erste Material eingebettet ist.Advantageously, it can further be provided that the second material is embedded in the first material.
Das erste Material mit seiner gegenüber dem zweiten Material geringeren Abbrandfestigkeit ist beispielsweise ein organi- scher Kunststoff, welcher einen größeren Volumenanteil an der Isolierstoffdüse aufweist, als das zweite Material. Daher ist es vorteilhaft, das zweite Material in das erste Material derart einzubetten, dass zumindest einzelne Abschnitte inner¬ halb des hohlzylindrischen Abschnittes des Isolierstoffdüsen- kanals aus dem zweiten Material gebildet sind. Als zweites Material sind beispielsweise chemisch oder physikalisch be¬ handelte Kunststoffe einsetzbar, deren Kohlenstoffanteil re¬ duziert wurde. Dies kann beispielsweise durch radioaktive Be- Strahlung oder eine thermische Behandlung erzielt werden.The first material with its lower erosion resistance compared to the second material is, for example, an organic plastic which has a larger volume fraction of the insulating material nozzle than the second material. It is therefore advantageous to embed the second material in the first material in such a way that at least individual sections within the hollow-cylindrical section of the insulating-material nozzle Channels are formed from the second material. As the second material ¬ be acted plastics can be used, for example, chemically or physically, whose carbon content was re ¬ duced. This can be achieved for example by radioactive radiation or thermal treatment.
Darüber hinaus kann weiterhin vorteilhaft vorgesehen sein, dass eine Wandung der Isolierstoffdüse durchgehend aus dem zweiten Material gebildet ist.In addition, it can furthermore be advantageously provided that a wall of the insulating material nozzle is formed continuously from the second material.
Bei dem Einsatz des zweiten Materials zur Bildung einer homogenen Wandung der Isolierstoffdüse, sind Fügestellen im Innern einer Wandung vermieden. Dadurch wird eine homogene Struktur gebildet, welche hohen dielektrischen Anforderungen genügt. Lediglich über entsprechende Anschlussflächen ist das zweite Material mit dem ersten Material zu verbinden. Dazu können verschiedene Fügeverfahren eingesetzt werden.When using the second material to form a homogeneous wall of the insulating material, joints are avoided in the interior of a wall. As a result, a homogeneous structure is formed, which meets high dielectric requirements. Only via corresponding connection surfaces is the second material to be connected to the first material. For this purpose, different joining methods can be used.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Isolierstoffdüse einen ersten Düsenkörper und einen zwei¬ ten Düsenkörper aufweist, die koaxial zueinander angeordnet sind und zwischen denen der hohlzylindrische Abschnitt ange¬ ordnet ist.A further advantageous embodiment may provide that the insulating nozzle has a first nozzle body and a two ¬ th nozzle body are arranged coaxially with each other and between which the hollow cylindrical portion is integrally ¬ arranged.
Durch das Vorsehen zweier Düsenkörper ist es in einfacherBy providing two nozzle bodies, it is easier
Weise möglich, die Oberflächen der beiden Düsenkörper, welche den hohlzylindrischen Abschnitt bilden, in geeigneter Form mit dem zweiten Material zu versehen. Dadurch können vereinfachte Fertigungsverfahren zum Einsatz gelangen. Weiterhin ist eine gute Flexibilität hinsichtlich einer Anpassung von Strömungseigenschaften des Isolierstoffdüsenkanals in einfa¬ cher Form gegeben. Durch mehrere Düsengrundkörper, die zu einer Isolierstoffdüse zusammengesetzt werden können, ist es möglich, die Dimensionierung des Isolierstoffdüsenkanals, beispielsweise hinsichtlich der Querschnitte der einzelnen Bereiche des Isolierstoffdüsenkanals, zu variieren oder auch die Länge der einzelnen Abschnitte entsprechend zu verändern.Way possible to provide the surfaces of the two nozzle body, which form the hollow cylindrical portion, in an appropriate form with the second material. As a result, simplified manufacturing processes can be used. Furthermore, good flexibility with respect to adjustment of flow characteristics of the insulating simp in ¬ cher form is given. Through a plurality of nozzle main body, which can be assembled to form an insulating nozzle, it is possible, the dimensioning of the insulating nozzle channel, for example, with regard to the cross sections of the individual regions of the insulating nozzle channel to vary or to change the length of the individual sections accordingly.
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die beiden Materialien elektrisch isolierende Materialien sind.Furthermore, it can be advantageously provided that the two materials are electrically insulating materials.
Durch die Verwendung von elektrisch isolierenden Materialien wird trotz der verbesserten Widerstandsfähigkeit des hohlzy- lindrischen Abschnittes der Isolierstoffdüse gegenüber heißen Schaltgasen die Isolierwirkung der Isolierstoffdüse an sich kaum negativ beeinflusst. Als erstes Material eignen sich or¬ ganische Kunststoffe, insbesondere Polytetrafluorethylen (PTFE) . Als zweites Material eignen sich organische Kunst- Stoffe, die einer speziellen Behandlung unterzogen wurden, beispielsweise Kunststoffe, welche mit abbrandfesten Parti¬ keln versetzt wurden oder Kunststoffe, aus deren Oberfläche durch eine thermische Behandlung bereits Kohlenstoff heraus¬ gelöst wurde. Darüber hinaus können die Kunststoffe auch durch spezielle chemische Verfahren, beispielsweise Impräg¬ nierungen, in ihrem Abbrandfestigkeitsverhalten verändert worden sein. Weiterhin können als zweites Material Keramiken zum Einsatz gelangen, welche über gute dielektrische Eigenschaften verfügen und eine hohe Abbrandfestigkeit aufweisen. Eine geeignete Keramik ist beispielsweise AL2O3.Due to the use of electrically insulating materials, despite the improved resistance of the hollow-cylindrical section of the insulating nozzle to hot switching gases, the insulating effect of the insulating nozzle per se is hardly adversely affected. The first material is or ¬ ganic plastics, in particular polytetrafluoroethylene (PTFE). As the second material, organic plastics which have been subjected to a special treatment, are suitable, for example, plastics, which have been treated with erosion-resistant Parti ¬ angles or plastics from the surface carbon was dissolved out ¬ by a thermal treatment already. In addition, the plastics may have been altered in their Abbrandfestigkeitsverhalten by special chemical processes, for example impregnating ¬ sation. Furthermore, ceramics can be used as the second material, which have good dielectric properties and have a high erosion resistance. A suitable ceramic is, for example, AL 2 O 3 .
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, geeignete Verfah¬ ren anzugeben, die ein kostengünstiges Herstellen von erfindungsgemäßen Isolierstoffdüsen ermöglichen.Another object of the invention is to provide appropriate procedural ¬ reindeer, enabling an inexpensive manufacture of the inventive insulating nozzles.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass aus dem zweiten oder dem ersten Material ein Formkörper geformt wird und auf den Formkörper das erste oder zweite Material aufge¬ bracht wird. Formkörper können beispielsweise durch Sinterverfahren aus Granulaten hergestellt werden. So hergestellte Formkörper können dann in einem zweiten Schritt mit dem weiteren Materi- al beaufschlagt werden. Dadurch ist es möglich, einen innigen Verbund zwischen dem ersten und dem zweiten Material zu erzeugen. Beispielsweise kann in einem weiteren Sinterprozess eine Verbindung der beiden Materialien hergestellt werden. Insbesondere bei einem Einbetten von Abschnitten des zweiten Materials in das erste Material, wobei das zweite Material eine Wandung der Isolierstoffdüse nicht vollständig ausbil¬ det, ist ein derartiges Verfahren vorteilhaft anwendbar.The object is achieved in that from the second or the first material, a shaped body is formed and on the molded body, the first or second material is introduced ¬ . Shaped bodies can be produced for example by sintering of granules. Moldings produced in this way can then be applied to the further material in a second step. This makes it possible to create an intimate bond between the first and the second material. For example, in a further sintering process, a compound of the two materials can be produced. Particularly, in a embedding portions of the second material into the first material, the second material being a wall of the insulating material does not completely ausbil ¬ det, such a method can advantageously be applied.
Erfindungsgemäß ist ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer Isolierstoffdüse der eingangs genannten Art vorgesehen, bei welchem das erste und das zweite Material jeweils zu Formkörpern geformt werden und die Formkörper miteinander verbunden werden.According to the invention, a further method for producing an insulating nozzle of the type mentioned is provided, in which the first and the second material are each formed into shaped bodies and the moldings are joined together.
Durch das Vorsehen unterschiedlicher Formkörper für das erste und das zweite Material können diese unabhängig voneinander gefertigt werden. Dabei können beispielsweise Sinterverfah¬ ren, Gussverfahren oder andere geeignete Formgebungsverfahren verwendet werden. Vorteil dieses Herstellungsverfahrens ist, dass eine Komplettierung der Isolierstoffdüse unter Nutzung verschiedener Formkörper erfolgen kann. Dadurch kann die Isolierstoffdüse relativ flexibel aus verschiedenen Materialkombinationen in verschiedenen Abmessungen hergestellt werden.By providing different moldings for the first and the second material they can be made independently. For example, sintering methods , casting methods or other suitable shaping methods can be used. Advantage of this manufacturing method is that a completion of the insulating material can be done using different moldings. This allows the Isolierstoffdüse be made relatively flexible from different material combinations in different dimensions.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend näher beschrieben .Embodiments of the invention are shown schematically in a drawing and described in more detail below.
Dabei zeigt die Figur 1 eine erste Ausgestaltungsvariante einer Isolier¬ stoffdüse und dieIt shows the Figure 1 shows a first embodiment variant of an insulating ¬ material nozzle and the
Figur 2 eine zweite Ausgestaltungsvariante einer Isolier¬ stoffdüse .Figure 2 shows a second embodiment variant of an insulating ¬ material nozzle.
Die Figur 1 zeigt einen Schnitt durch eine Trennstelle eines Hochspannungs-Leistungsschalters . Die Trennstelle des Hochspannungs-Leistungsschalters weist eine erste Variante einer Isolierstoffdüse Ia auf. Die erste Variante der Iso¬ lierstoffdüse Ia ist koaxial zu einer Längsachse 2a ausgebil¬ det. Ebenfalls koaxial zu der Längsachse 2a einander stirn¬ seitig gegenüberliegend sind ein erstes Kontaktstück 3 sowie ein zweites Kontaktstück 4 angeordnet. Das erste Kontaktstück 3 ist längs der Längsachse 2a relativ zu dem zweiten Kontakt¬ stück 4 bewegbar. Das zweite Kontaktstück 4 ist winkelsteif mit der ersten Variante der Isolierstoffdüse Ia verbunden. Das zweite Kontaktstück 4a weist einen tulpenförmigen Kon- taktbereich auf, welcher dem ersten Kontaktstück 3 zugewandt ist. Das erste Kontaktstück 3 ist bolzenförmig ausgebildet und derartig dimensioniert, dass es in den tulpenförmigen Kontaktbereich des zweiten Kontaktstückes 4 einfahren kann.FIG. 1 shows a section through a separation point of a high-voltage circuit breaker. The separation point of the high-voltage circuit breaker has a first variant of an insulating nozzle Ia. The first variant of Iso ¬ lierstoffdüse Ia is to a longitudinal axis 2a ausgebil ¬ det coaxial. Also coaxially to the longitudinal axis 2a each other frontally ¬ opposite a first contact piece 3 and a second contact piece 4 are arranged. The first contact piece 3 is along the longitudinal axis 2a relative to the second contact ¬ piece 4 movable. The second contact piece 4 is connected rigid angle with the first variant of the insulating material Ia. The second contact piece 4a has a tulip-shaped contact area, which faces the first contact piece 3. The first contact piece 3 is bolt-shaped and dimensioned such that it can retract into the tulip-shaped contact region of the second contact piece 4.
Die erste Variante der Isolierstoffdüse Ia weist eine Hilfs- düse 5 sowie eine Hauptdüse 6 auf. Die Hilfsdüse 5 ist koaxi¬ al zu dem zweiten Kontaktstück 4 ausgerichtet und winkelsteif mit diesem verbunden. Die Hilfsdüse 5 umgibt den tulpenförmigen Kontaktbereich des zweiten Kontaktstückes 4 und um- schließt diesen. Neben der winkelsteifen Verbindung derThe first variant of the insulating material nozzle Ia has an auxiliary nozzle 5 and a main nozzle 6. The auxiliary nozzle 5 is koaxi ¬ al aligned to the second contact piece 4 and connected rigid angle with this. The auxiliary nozzle 5 surrounds the tulip-shaped contact region of the second contact piece 4 and encloses it. In addition to the angle-rigid connection of
Hilfsdüse 5 mit dem zweiten Kontaktstück 4 ist ein Speicherkörper 7 winkelsteif mit dem zweiten Kontaktstück 4 verbunden. Der Speicherkörper 7 stellt ein Speichervolumen für erhitztes Gas zur Verfügung. Die Hauptdüse 6 ist koaxial zu der Längsachse 2a ausgerichtet und umgibt die Hilfsdüse 5 zu großen Teilen. Die Hauptdüse 6 ist an dem Speicherkörper 7 befestigt, so dass zwischen der Hilfsdüse 5 und der Hauptdüse 6 eine Verbindung besteht und die erste Variante der Isolierstoffdüse Ia gebildet ist. Die Hauptdüse 6 weist einen zylinderförmigen Abschnitt 8 eines Isolierstoffdüsenkanals auf. Der zylinderförmige Abschnitt 8 erweitert sich in Richtung des ersten Kontaktstückes 3. Der zylinderförmige Abschnitt 8 weist einen geringförmig vergrö¬ ßerten Querschnitt gegenüber dem Querschnitt des ersten Kontaktstückes 3 auf. An dem dem zweiten Kontaktstück 4 zugewandten Ende des zylinderförmigen Abschnittes 8 des Isolierstoffdüsenkanals geht der Isolierstoffdüsenkanal in einen hohlzylindrischen Abschnitt über, welcher in das durch denAuxiliary nozzle 5 with the second contact piece 4 is a storage body 7 angle rigidly connected to the second contact piece 4. The storage body 7 provides a storage volume for heated gas. The main nozzle 6 is aligned coaxially with the longitudinal axis 2a and surrounds the auxiliary nozzle 5 in large parts. The main nozzle 6 is fixed to the storage body 7, so that there is a connection between the auxiliary nozzle 5 and the main nozzle 6 and the first variant of the insulating material Ia is formed. The main nozzle 6 has a cylindrical portion 8 of a Isolierstoffdüsenkanals. The cylindrical portion 8 extends in the direction of the first contact piece 3. The cylindrical portion 8 has a low magnification shaped ¬ ßerten cross-section than the cross section of the first contact piece. 3 At the second contact piece 4 facing the end of the cylindrical portion 8 of the Isolierstoffdüsenkanals the Isolierstoffdüsenkanal goes into a hollow cylindrical section, which in the through
Speicherkörper 7 zur Verfügung gestellte Speichervolumen mündet. Aufgrund der einander koaxial überdeckenden Bereiche der Hilfsdüse 5 und der Hauptdüse 6 ist der hohlzylindrische Ab¬ schnitt des Isolierstoffdüsenkanals gebildet. Auf der äußeren Mantelfläche der Hilfsdüse 5 und der inneren Mantelfläche der Hauptdüse 6 im einander überdeckenden Bereich sind in die Hilfsdüse 5 und in die Hauptdüse 6 Einlagen aus einem zweiten Material eingelegt . Die Hilfsdüse 5 sowie die Hauptdüse 6 sind bezogen auf ihr Volumen zum größten Teil aus Polytetra- fluorethylen, einem ersten Material, gebildet. Die Einlagen sind aus einem zweiten Material, welches eine erhöhte Ab- brandfestigkeit aufweist, gebildet, beispielsweise durch eine Keramik wie AL2O3. Die Einlagen sind ringförmig ausgebildet und überdecken einander in einem größeren Bereich des hohlzy- lindrischen Abschnittes des Isolierstoffdüsenkanals .Storage body 7 made available storage volume opens. Due to the mutually coaxially overlapping regions of the auxiliary nozzle 5 and the main nozzle 6 of the hollow cylindrical Ab ¬ section of Isolierstoffdüsenkanals is formed. On the outer surface of the auxiliary nozzle 5 and the inner circumferential surface of the main nozzle 6 in the overlapping region 6 inserts made of a second material are inserted into the auxiliary nozzle 5 and into the main nozzle. The auxiliary nozzle 5 and the main nozzle 6 are based on their volume for the most part of polytetrafluoroethylene, a first material formed. The inserts are formed of a second material which has an increased resistance to fire, for example by a ceramic such as AL 2 O 3 . The inserts are ring-shaped and overlap each other in a larger area of the hollow-cylindrical section of the insulating nozzle channel.
Zur Fertigung der ersten Variante der Isolierstoffdüse Ia kann vorgesehen sein, dass zunächst ein Formkörper hergestellt wird, entweder aus dem ersten oder aus dem zweiten Ma- terial und die entsprechenden Abschnitte der Isolierstoffdü- se, die aus dem zweiten bzw. ersten Material gebildet sind, auf den bereits bestehenden Formkörper auf- oder eingebracht werden. Dies kann beispielsweise durch zwei Sinterprozesse erfolgen.For the production of the first variant of the insulating material nozzle Ia it can be provided that first of all a shaped body is produced, either from the first or from the second mask. material and the corresponding sections of the insulating material nozzle, which are formed from the second or first material, are applied or introduced onto the already existing molded body. This can be done for example by two sintering processes.
Im Folgenden soll der Ablauf eines Ausschaltvorganges prinzi¬ piell beschrieben werden.In the following, the sequence of a switch-off process is to be described prinzi ¬ piell.
Im eingeschalteten Zustand ist das in der Figur 1 bereits aus dem zylindrischen Abschnitt 8 des Isolierstoffdüsenkanals herausbewegte erste Kontaktstück 3 in den tulpenförmigen Kontaktbereich des zweiten Kontaktstückes 4 eingefahren. Bei einer Trennbewegung wird das erste Kontaktstück 3 aus dem tul- penförmigen Kontaktbereich des zweiten Kontaktstückes 4 herausgefahren. Dabei entsteht nach einer galvanischen Trennung der beiden Kontaktstücke 3, 4 aufgrund einer hohen elektrischen Feldstärke ein Lichtbogen. Auch bei einem weiteren Entfernen des ersten Kontaktstückes 3 von dem zweiten Kontakt- stück 4, bleibt dieser Lichtbogen brennen. Der Lichtbogen expandiert im zylindrischen Abschnitt 8 des Isolierstoffdüsenkanals Gas. Zusätzlich löst er in diesem Bereich aus den Wandungen des Isolierstoffdüsenkanals Schaltgas. Dabei wird auch der sich über den tulpenförmigen Kontaktbereich hinaus in Richtung des zylindrischen Abschnittes 8 erstreckende Ab¬ schnitt der Hilfsdüse 5 erodiert . Aufgrund der Dimensionie¬ rung des ersten Kontaktstückes 3 ist der zylinderförmige Ab¬ schnitt 8 des Isolierstoffdüsenkanals verdämmt . Das erhitzte und expandierte Gas bzw. Schaltgas muss daher zwangsweise über den hohlzylindrischen Abschnitt 9 der ersten Variante der Isolierstoffdüse 1 in das Speichervolumen des Speicherkörpers 7 hinein abströmen. Aufgrund des stetigen Nachheizens des Lichtbogens und des damit zusätzlichen Erzeugens und Ex- pandierens von Gasen, erhöht sich der Druck im Innern des Speicherkörpers 7. Nach einer Freigabe des hohlzylindrischen Abschnittes 9 durch das erste Kontaktstück 3 (entspricht etwa der Darstellung in der Figur 1) strömt das im Speichervolumen zwischengespeicherte heiße Schaltgas in umgekehrter Richtung durch den hohlzylindrischen Abschnitt in Richtung des zylinderförmigen Abschnittes 8 ab und aus dem sich erweiternden Bereich des Isolierstoffdüsenkanals hinaus. Dabei entsteht eine rasche Gasströmung, welche ggf. zwischen den Kontaktstü¬ cken befindliche Plasmawolken ausstößt und den Lichtbogen kühlt, bis er schließlich erlischt.When switched on, the first contact piece 3, which has already moved out of the cylindrical section 8 of the insulating-nozzle channel in FIG. 1, has retracted into the tulip-shaped contact region of the second contact piece 4. During a separating movement, the first contact piece 3 is moved out of the tulip-shaped contact region of the second contact piece 4. This results from a galvanic separation of the two contact pieces 3, 4 due to a high electric field strength, an arc. Even with a further removal of the first contact piece 3 of the second contact piece 4, this arc remains burning. The arc expands in the cylindrical portion 8 of the insulating nozzle channel gas. In addition, it releases switching gas from the walls of the insulating nozzle channel in this area. The possibility of extending in the direction of the cylindrical portion 8 via the tulip-shaped contact area beyond From ¬ section of the auxiliary nozzle 5 is eroded. Due to the dimensioning ¬ tion of the first contact piece 3 of the cylindrical Ab ¬ section 8 of Isolierstoffdüsenkanals is dammed. The heated and expanded gas or switching gas must therefore forcibly flow out via the hollow cylindrical section 9 of the first variant of the insulating material nozzle 1 into the storage volume of the storage body 7. Due to the continuous reheating of the arc and the additional generation and expan- sion of gases, the pressure in the interior of the arc increases Storage body 7. After a release of the hollow cylindrical portion 9 through the first contact piece 3 (corresponds approximately to the illustration in Figure 1) flows in the storage volume cached hot switching gas in the reverse direction through the hollow cylindrical portion in the direction of the cylindrical portion 8 from and out of the expanding area of the insulating nozzle channel addition. This creates a rapid flow of gas, which possibly ejects between the Kontaktstü ¬ bridges located plasma clouds and cools the arc until it finally goes out.
Die in Figur 2 dargestellte zweite Variante einer Isolier¬ stoffdüse Ib weist prinzipiell denselben Aufbau auf, wie die in der Figur 1 dargestellte erste Variante einer Isolier- stoffdüse. Die gleichen Baugruppen sind daher mit den glei¬ chen Bezugszeichen versehen. Lediglich die Ausgestaltung des hohlzylindrischen Abschnittes 9 mit einem zweiten Material ist in einer alternativen Art und Weise vorgenommen worden.The illustrated in Figure 2 second variant of an insulating ¬ material nozzle Ib has basically the same structure, as shown in Figure 1 first variant of an insulating material nozzle. The same components are therefore provided with the moving ¬ reference symbols. Only the design of the hollow cylindrical portion 9 with a second material has been made in an alternative manner.
Die Figur 2 zeigt einen Schnitt durch eine zweite Variante einer Isolierstoffdüse Ib. Ebenso wie die erste Variante ei¬ ner Isolierstoffdüse Ia weist die zweite Variante Ib eine Hauptdüse 6b und eine Hilfsdüse 5b auf. Der zylinderförmige Abschnitt 8, der sich erweiternde Abschnitt des Isolierstoff- düsenkanals der Hauptdüse 6b sowie der über den Kontaktbe¬ reich des zweiten Kontaktstückes hinausragende Bereich der Hilfsdüse 5b sind aus dem ersten Material, das heißt, aus Po- lytetrafluorethylen gebildet. Der Abschnitt der Hauptdüse 6b, welcher die Hilfsdüse 5b koaxial umgibt, ist aus einem zwei- ten Material gebildet, das heißt, Wandungen dieses Abschnit¬ tes der Hauptdüse 6b sind vollständig aus einem Material mit einer erhöhten Abbrandfestigkeit gebildet. Ebenso ist ein Großteil der Hilfsdüse 5b aus dem Material mit erhöhter Ab¬ brandfestigkeit gebildet. Dadurch ist der zwischen der Haupt- düse 6b und der Hilfsdüse 5b gebildete hohlzylindrische Be¬ reich des Isolierstoffdüsenkanals zu wesentlichen Teilen von Material mit erhöhter Abbrandfestigkeit begrenzt. Ein Her¬ stellungsverfahren kann beispielsweise vorsehen, dass rotati- onssymmetrische Formkörper separat aus Material mit erhöhter Abbrandfestigkeit und Material verminderter Abbrandfestigkeit gefertigt werden und diese Formkörper an den entsprechenden stirnseitigen Abschnitten miteinander winkelsteif, beispielsweise durch stoffschlüssige Fügeverfahren, verbunden werden.FIG. 2 shows a section through a second variant of an insulating nozzle 1b. Like the first variant of egg ¬ ner insulating nozzle Ia, the second variant Ib has a main nozzle 6b and an auxiliary nozzle 5b. The cylindrical portion 8, the expanding portion of the nozzle channel of the main nozzle Isolierstoff- 6b and the projecting beyond the Kontaktbe ¬ rich region of the second contact piece of the auxiliary nozzle 5b of the first material, that is, lytetrafluorethylen from polyvinyl formed. The section of the main nozzle 6b, which surrounds the auxiliary nozzle 5b is coaxially formed from a two-th material, i.e., walls of this Abschnit ¬ tes the main nozzle 6b are formed entirely from a material having a higher resistance to erosion. Likewise, a majority of the auxiliary nozzle 5b is formed of the material with increased Ab ¬ fire resistance. This is the difference between the main nozzle 6b and the auxiliary nozzle 5b formed hollow cylindrical Be ¬ rich the Isolierstoffdüsenkanals limited to significant parts of material with increased erosion resistance. A forth example, can provide for approval process ¬ that rotationally symmetrical moldings are manufactured separately from materials with increased resistance to erosion and material of reduced resistance to erosion and this shaped body rigid angle to the respective end face portions to each other are connected, for example by integral joining process.
Es kann beispielsweise auch vorgesehen sei, Granulate von Ma¬ terialien verschiedener Abbrandfestigkeiten zu einem gemeinsamen Sinterkörper zusammenzufügen. Beispielsweise können so mehrere Formkörper gebildet werden, die in einem Sinterver- fahren aushärten und miteinander verbunden werden. Dies weist den Vorteil auf, dass ein Zusammenfügen mehrerer Formkörper nicht in einem separaten Schritt zu erfolgen braucht . It can be, for example, also be provided to put together granules of Ma ¬ terialien various Abbrandfestigkeiten to a common sintered body. For example, it is thus possible to form a plurality of shaped bodies which harden in a sintering method and are connected to one another. This has the advantage that an assembly of several moldings need not be made in a separate step.

Claims

Patentansprüche claims
1. Isolierstoffdüse (Ia, Ib), welche ein erstes Material und ein zweites Material aufweist, wobei das erste Material eine geringere Abbrandfestigkeit aufweist als das zweite Material und eine einen Isolierstoffdüsenkanal begrenzende Fläche das zweite Material aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Isolierstoffdüsenkanal einen hohlzylindrischen Abschnitt (9) aufweist, wobei eine Innenmantelfläche und eine Außenman¬ telfläche des hohlzylindrischen Abschnittes jeweils das zwei¬ te Material aufweisen.1. insulating nozzle (Ia, Ib), which comprises a first material and a second material, wherein the first material has a lower erosion resistance than the second material and a Isolierstoffdüsenkanal limiting surface comprises the second material, characterized in that the insulating nozzle channel has a hollow cylindrical portion (9), wherein an inner surface and an Außenman ¬ telfläche of the hollow-cylindrical section each comprising the two ¬ te material.
2. Isolierstoffdüse (Ia, Ib) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Mantelfläche einen ringförmigen Bereich aus dem zweiten Material aufweist.2. insulating nozzle (Ia, Ib) according to claim 1, d a d e r c h e c e n e c e in that a lateral surface has an annular region of the second material.
3. Isolierstoff düse (Ia, Ib) nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass3. insulating nozzle (Ia, Ib) according to claim 1 or 2, d a d u r c h e c e n e c i n e t e that t
Bereiche der Innenmantelfläche und der Außenmantelfläche, welche das zweite Material aufweisen, in radialer Richtung einander überdecken.Regions of the inner circumferential surface and the outer circumferential surface, which comprise the second material, overlap each other in the radial direction.
4. Isolierstoffdüse (Ia, Ib) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Isolierstoffdüse (Ia, Ib) Teil einer Unterbrechereinheit eines elektrischen Schaltgerätes ist und der hohlzylindrische Abschnitt (9) sich an einen zylindrischen Abschnitt (8) des Isolierstoffdüsenkanals anschließt, wobei der zylindrische Abschnitt während eines Schaltvorganges des elektrischen Schaltgerätes mittels eines Kontaktstückes (39) verdämmbar ist. 4. insulating nozzle (Ia, Ib) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the insulating material (Ia, Ib) is part of an interrupter unit of an electrical switching device and the hollow cylindrical portion (9) to a cylindrical portion (8) of the Isolierstoffdüsenkanals connects, wherein the cylindrical portion during a switching operation of the electrical switching device by means of a contact piece (39) can be dammed.
5. Isolierstoffdüse (Ia, Ib) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das zweite Material in das erste Material eingebettet ist.5. insulating nozzle (Ia, Ib) according to any one of claims 1 to 4, d a d e r c h e c e n e c e in that the second material is embedded in the first material.
6. Isolierstoffdüse (Ia, Ib) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Wandung der Isolierstoffdüse (Ia, Ib) durchgehend aus dem zweiten Material gebildet ist.6. insulating nozzle (Ia, Ib) according to any one of claims 1 to 5, d a d e r c h e c e n e c e in that a wall of the insulating material nozzle (Ia, Ib) is formed continuously from the second material.
7. Isolierstoffdüse (Ia, Ib) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Isolierstoffdüse (Ia, Ib) einen ersten Düsenkörper (5, 5b) und einen zweiten Düsenkörper (6, 6b) aufweist, die ko¬ axial zueinander angeordnet sind und zwischen denen der hohl- zylindrische Abschnitt (9) angeordnet ist.7. insulating nozzle (Ia, Ib) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the insulating material nozzle (Ia, Ib) has a first nozzle body (5, 5b) and a second nozzle body (6, 6b), the ko ¬ axially to each other are arranged and between which the hollow cylindrical portion (9) is arranged.
8. Isolierstoffdüse (Ia, Ib) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die beiden Materialien elektrisch isolierende Materialien sind.8. insulating nozzle (Ia, Ib) according to any one of claims 1 to 7, d a d e r c h e c e n e s in that the two materials are electrically insulating materials.
9. Verfahren zur Herstellung einer Isolierstoffdüse (Ia, Ib) gemäß den Ansprüchen 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass aus dem zweiten oder dem ersten Material ein Formkörper geformt wird und auf den Formkörper das erste oder zweite Mate¬ rial aufgebracht wird. 9. A process for producing a Isolierstoffdüse (Ia, Ib) according to claims 1 to 7, characterized in that from the second or the first material, a shaped body is formed and on the molded body, the first or second Mate ¬ rial is applied.
10. Verfahren zur Herstellung einer Isolierstoffdüse (Ia, Ib) gemäß den Ansprüchen 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das erste und das zweite Material jeweils zu Formkörpern ge- formt werden und die Formkörper miteinander verbunden werden. 10. A process for producing an insulating material nozzle (Ia, Ib) according to claims 1 to 7, in which the first and the second material are respectively formed into shaped bodies and the shaped bodies are joined to one another.
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