EP2396800A1 - Schaltgeräteanordnung mit einer schaltstrecke - Google Patents

Schaltgeräteanordnung mit einer schaltstrecke

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EP2396800A1
EP2396800A1 EP10703244A EP10703244A EP2396800A1 EP 2396800 A1 EP2396800 A1 EP 2396800A1 EP 10703244 A EP10703244 A EP 10703244A EP 10703244 A EP10703244 A EP 10703244A EP 2396800 A1 EP2396800 A1 EP 2396800A1
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EP
European Patent Office
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deflector
channel
nozzle
assembly according
switchgear assembly
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EP10703244A
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English (en)
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EP2396800B1 (de
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Radu-Marian Cernat
Hold Dienemann
Stefan Giere
Volker Lehmann
Manfred Meinherz
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Application granted granted Critical
Publication of EP2396800B1 publication Critical patent/EP2396800B1/de
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    • H01H2033/888—Deflection of hot gasses and arcing products

Definitions

  • the invention relates to a switching device arrangement with a switching path at least partially surrounding Isolierstoffdüse with a nozzle channel which opens into a Walkergasvolumen, in which a deflector element is arranged with deflector channel, wherein from the nozzle channel in Abstrahlrich- direction in the Schugasvolumen radiating extinguishing gas in the De - Flektorkanal is steered.
  • Such a switching device arrangement is known for example from the patent Abstract of Japan JP 02-086023. There, a switching device arrangement is described which has a Schugasvolumen.
  • a nozzle channel of an insulating nozzle opens into the heating gas volume.
  • a deflector element with deflector channel is arranged within the heating gas volume. Switching gas flowing out of the nozzle channel is introduced into the deflector channel of the deflector element. However, due to the position of the deflector channel and the nozzle channel, only a part of the switching gas is introduced into the deflector channel.
  • the deflector channel By extending cross-sectional areas of the deflector channel in the emission direction, it is possible to rapidly direct incoming switching gas from the region of the mouth of the nozzle channel into more distant regions of the heating gas volume. In the case of a flow of switching gas within a deflector channel, it is to be feared that the flow velocity will be reduced due to the friction on walls occurring in the interior of the deflector channel. With a provision of an expanding cross-section in the emission direction, the switching gas can be continuously guided or passed through regions of different flow resistances. This allows larger quantities to be passed quickly through the deflector channel.
  • the deflector channel undergoes a corresponding extension of its cross section.
  • this extension is not necessarily also on the outer shell side of the deflector channel.
  • the outer shell-side shape of the deflector element may differ from a cross-sectional profile of the deflector channel.
  • the deflector element may be formed, for example, funnel-shaped.
  • An inner wall in the expanding portion may be cylindrical, curved, conical, etc. formed.
  • An advantageous embodiment may further provide that the portion of a frustoconical lateral surface is limited.
  • the deflector channel is subdivided into different sections, wherein at least one of the sections has a frustoconical, in particular hollow frustoconical course.
  • a mounting element to protrude into the deflector channel, as a result of which an annular structure can be formed and, with appropriate shaping, a hollow-truncated cone-shaped section can be formed.
  • the latter has a hollow cone-bladed shape over its entire length, or has such a shape only in certain sections.
  • the wall thickness of the deflector element can vary or be made approximately constant.
  • a further advantageous embodiment can provide that the section is bounded by an abruptly widened cylindrical lateral surface.
  • a continuously widening section for example a funnel-shaped section, which constitutes a transition between regions of the deflector channel adjoining this section, it can also be provided that discontinuous extensions are provided in the deflector channel. It is thus possible, for example, for the channel to have a cylindrical inner circumferential surface, portions with different diameters directly adjoining one another and thus a projecting edge being formed in the course of the deflector channel, at which the deflector channel widens in the emission direction.
  • a further advantageous embodiment can provide that the nozzle channel has a cross-sectional reduction in the region of an orifice opening.
  • the nozzle channel opens, for example in the form of an annular channel or a channel with a circular cross section in an area of the Schugasvolumens.
  • an orifice opening of the opening nozzle channel and an inflow opening of the deflector channel should be oriented approximately coaxially opposite one another, in order to allow a slight inflow of switching gas emitted from the nozzle channel into the deflector channel.
  • the switching gas can additionally be accelerated and directed in the direction of the inflow opening of the deflector channel.
  • a cross-sectional reduction can, for example, be provided in such a way that the nozzle channel has an approximately constant cross section in the direction of the mouth opening, followed by a continuous constriction of the cross section at the mouth opening, so that the mouth opening has the smallest cross section in the form of a nozzle throat , Between the mouth opening and the inflow opening a free blasting of the switching gas is advantageous.
  • the discharge opening is between the orifice and Einströmöff- opening.
  • the removal opening is for example annular.
  • corresponding protruding shoulders, ball-shaped formations or similar structures are molded into the nozzle channel in the region of the mouth opening.
  • the section forms a transition between a substantially cylindrical lateral surface and a tapered section.
  • the section with the widening cross section may, for example, open into a cylindrical section or merge into it. Furthermore, a tapered section can adjoin the section, so that a two-step cross-sectional widening in the course of the outflow direction of the
  • Deflector channel takes place.
  • An inflow opening of the nozzle channel can be arranged, for example, on the tapering section, so that an at least two-stage extension of the cross section in the emission direction is provided in front of the substantially hollow cylindrical section of the deflector channel.
  • the provided cross-sectional area of the inflow opening of the deflector channel is comparatively reduced, so that, with a corresponding bundling of the emerging from the orifice of the nozzle channel switching gas a fast vortex low-flow into the deflector allows. It should be striven that as much of the radiated switching gas as possible enters the deflector channel from the nozzle channel.
  • a spacing is provided between the wall of the heating gas volume, in which the mouth opening of the nozzle channel is located and the deflector element with the inflow opening. This allows a free transition of switching gas from the nozzle channel into the deflector channel. Over a gap located between the mouth opening and the inflow opening can escape in case of overpressures or congestion in the heating volume irradiated switching gas. In such a case, there is also a greater mixing of the switching gas and insulating gas before the switching gas enters the deflector channel.
  • a further advantageous embodiment can provide that the tapered section represents a cross-sectional reduction at a free, the nozzle channel end facing.
  • the tapered section can represent an additional constriction at its end facing the nozzle channel, so that an additional nozzle throat is formed.
  • This nozzle throat can be shaped, for example, in the manner of a Venturi nozzle.
  • the nozzle throat allows acceleration of the incoming switching gas in the area of the inflow opening of the deflector channel and subsequent expansion in the section with an expanding cross section.
  • steering and guiding of switching gases can take place in the section between the mouth opening of the insulating nozzle and the inflow opening of the deflector element.
  • a further advantageous embodiment can provide that in a lateral surface of the deflector radially oriented openings are arranged.
  • a radial arrangement of openings in the deflector element makes it possible, in the course of the deflector element, to allow gases to escape from the deflector channel via penetrating openings and to flow off.
  • an obliquely aligned baffle wall is arranged opposite at least one opening.
  • An oblique baffle allows radial escape of extinguishing gases streamlined. Due to the oblique orientation of the baffles, it is possible to reduce the flow resistance in the interior of the Schugasvolumens. For example, it may be provided by the radial openings in the Deflector element to redirect switching gas components by 90 degrees in the radial direction and deflect after a bounce against the baffle by another 90 degrees, so that a 180 degree turn to the emission direction of at least parts of the switching gas can be generated.
  • the baffle can, for example, be designed so that it rotates around the deflector element in the form of an inner circumferential surface of a hollow truncated cone or another suitable rotational body, wherein, for example, a plurality of outflow openings is arranged annularly in the circulation of the baffle wall.
  • the openings are arranged in a cylindrical lateral surface.
  • An arrangement of the openings in a cylindrical portion allows to promote in the expanding cross-sectional area of the deflector initially a rapid outflow.
  • the inflowing switching gases so calm already inside the Deflektorkanals to emerge in the region of a section with a cylindrical lateral surface, which has a nearly constant cross-sectional area in its course, via a plurality of openings in the radial direction of the Deflektorka- channel.
  • at least part of the switching gas follows the emission direction from an outflow opening of the deflector channel, which is aligned substantially parallel to the inflow opening.
  • the deflector element is held at its end facing away from the insulating material.
  • An end-side mounting of the deflector element makes it possible to adjust the area of the deflector element, which is the mouth opening. Focusing the nozzle channel is to allow to protrude freely in the Schugasvolumen. As a result, the local area can be shaped independently of mechanical holding devices in a suitable aerodynamic shape. Thus, in particular in the case of an outflow of switching gases in radial directions, this switching gas can be traced back to the deflector element in the direction of the insulating nozzle on the outer jacket side, where it can also be used, for example, via the free space between the spaced apart orifice of the insulating nozzle or inflow opening of the deflector - mentes is, flow into the nozzle channel.
  • a return flow can advantageously also take place on an outer circumferential surface of the section with an expanding cross-section, with the cross-section resulting for the return flow in this region expanding in the opposite direction to the emission direction.
  • This can advantageously be achieved with a rotationally symmetrical shaping of the deflector element, wherein a wall thickness of the deflector element is selected such that the shape of the deflector channel is imaged on an outer circumferential surface of the deflector element.
  • this cold insulating gas can be only slightly influenced by hot switching gas in its dielectric properties.
  • a compound of the deflector element may for example be made in one piece with a contact piece. However, it can also be provided that the deflector element is connected by a screw connection, welding or other suitable joining method with other modules of the switching device arrangement.
  • the deflector element can have, for example, electrically conductive or electrically insulating properties.
  • a further advantageous embodiment can provide that the Schugasvolumen between a first and a second coaxially aligned each contact piece is arranged.
  • Switchgear arrangements which are provided for switching higher powers are usually provided with a set of
  • the rated current contact pieces and arcing contact pieces are constructed differently from each other.
  • the arcing contact pieces preferably serve to guide an arc and therefore have correspondingly flameproof surface areas.
  • the rated current contact pieces, which are protected by the arc contact pieces from arcing, can be optimized in terms of the electrical current carrying capacity, since occurrence of arcing at these rated current contact pieces is unlikely.
  • the arcing and rated current contact pieces are preferably rotationally symmetrical, so that the arcing contact piece is surrounded by an associated rated current contact piece, wherein a heating gas volume can be positioned between an inner circumferential surface of the rated current contact piece and an outer circumferential surface of the arcing contact piece. It is advantageous if limiting lateral surfaces of the Schugasvolumens are formed in accordance with arc or rated current contact piece. The frontal surfaces are accordingly to be temporarily closed by further modules.
  • an orifice opening of an insulating nozzle opens on one end, preferably coaxially, to one of the contact pieces in the heating gas volume.
  • the deflector element is integrally connected to one of the contact pieces.
  • a one-piece design allows, for example, a contact piece as well as to form the deflector element in a single casting process. For example, it may be provided to shape one of the rated current contact pieces at least in sections from an aluminum casting. With a corresponding shaping of the casting mold, the deflector element can then be made in one piece with the contact piece. It can be provided that the deflector element is additionally covered at least in sections with electrically insulating materials. However, it can also be provided that the surfaces of the deflector element are formed entirely from electrically conductive materials.
  • a further advantageous embodiment may provide that the deflector element is struck on a connecting element which locks the coupling in an angularly rigid manner.
  • a first and a second contact piece may be formed, for example, as arcing contacts and as rated current contact pieces, these two contact pieces being associated with one another and lying on one side of a switching path of the switching device arrangement
  • a connecting element is provided which couples the two contact pieces to one another, whereby a rigid coupling of the two contact pieces can be provided the clutch is arranged a transmission, so that a relative movement between the two contact pieces is made possible.
  • the deflector element may be connected to the connecting element in such a way that they are integrally formed, or that this connecting element is struck by means of a detachable connection.
  • a further advantageous embodiment may provide that a wall bounding the nozzle channel protrudes into the deflector channel.
  • the nozzle channel may advantageously have a rotationally symmetrical structure.
  • the nozzle channel has a hollow cylindrical structure, wherein in the insulating nozzle, an element, for example, an arcing contact piece and / or an auxiliary nozzle protrudes, so that a hollow cylindrical shape of the nozzle channel is given.
  • This protruding element forms a wall bounding the nozzle channel and can advantageously also project into the deflector channel and at least partially pass through it.
  • the Deflektorkanal should be penetrated over its entire length of this element.
  • an adaptation of the cross section of the deflector channel is possible and given an overflow of switching gas from the nozzle channel into the deflector channel into a wall, against which, for example, due to the additional nozzle-like constriction of the orifice of the nozzle channel or the nozzle-like constriction Inlet opening of Deflektorkanals a sliding along the hot switching gas and sliding over the hot switching gas from one channel into the other channel allows.
  • a corresponding shaping of the wall can additionally support the course of a change in cross section of the deflector channel.
  • a further advantageous embodiment may provide that the deflector element is electrically conductive.
  • the deflector element is electrically conductive.
  • this can be covered at least in sections with electrically insulating materials. In this way, for example, an influx of hot switching gas can promote an additional emission of hard gas in the interior of the heating gas volume.
  • the deflector element is formed, if appropriate, completely from electrically insulating materials.
  • a further advantageous embodiment may provide that the nozzle channel opens annularly in the heating gas volume.
  • An annular mouth of the nozzle channel in the Schugasvolumen allows to effect a support of the emission of the switching gas, so that a laminar flow as possible is given after emerging from the orifice of the nozzle channel.
  • This laminar flow may, for example, extend along a wall which splits at least the insulating nozzle channel into an annular channel. If this element, which makes the mouth opening appear as an annular opening, also protrudes into the deflector channel, a low-turbulence passing of the switching gas can be supported in the deflector channel.
  • a further advantageous embodiment may provide that the deflector element is supported on the outer shell side.
  • An outer shell side supporting the deflector element allows a nearly freely designable cross-sectional configuration in the course of Deflektorkanals.
  • the deflector channel is free of holding elements or built-in parts and can thus be optimized with regard to the steering and management of switching gas.
  • An outer shell-side support also promotes easy installation of the deflector in the interior of the Schugasvolumens.
  • the deflector element may for example be integrally connected to other modules. Furthermore, by a Popeman- side bracket if necessary, a leakage of
  • other assemblies such as orifice channels, overflow, valves o. ⁇ . Can be arranged in this area.
  • FIG. 1 shows a section through a switching device arrangement with a first variant of a deflector element
  • Figure 2 shows a switching device arrangement with a second variant of a deflector element in two embodiments and the
  • FIG. 3 shows a switching device arrangement with a third variant of a deflector element in two embodiments.
  • equivalent switching device arrangements are respectively shown, which differ essentially in the various configurations of deflector elements arranged in a heating gas volume. Therefore, the basic structure of a switching device arrangement will first be illustrated by way of example with reference to FIG.
  • FIG. 1 shows a sectional view of a switching device arrangement.
  • the switching device arrangement has an essentially rotationally symmetrical structure which extends around a longitudinal axis 1.
  • the switching device arrangement has a switching path 2.
  • the switching path 2 extends between a first arcing contact piece 5 and a second arcing contact piece 6.
  • the arcing contact pieces 5, 6 are each assigned a first rated current contact piece 3 and a second rated current contact piece 4.
  • the Nennstromkon- contact pieces 3, 4 and the arcing contact pieces 5, 6 are each formed rotationally symmetrical to the longitudinal axis 1 and arranged coaxially to the longitudinal axis 1.
  • the first arcing contact piece 5 has a tubular structure which has a tulip-shaped bushing at its end facing the second arcing contact piece 6. Accordingly, the second arcing contact piece 6 is designed bolt-shaped to be retractable under galvanic contact in the socket of the first arcing contact piece 5.
  • Rated current contact piece 4 has a plurality of contact fingers, which are elastically deformable and to a contact with the first rated current contact piece 3 on a Jacket surface of the first rated current contact piece 3 can be moved up.
  • the first rated current contact piece 3 and the first arc contact piece 5 are associated with each other.
  • the second rated current contact piece 4 and the second arcing contact piece 6 are also associated with each other.
  • the associated contact pieces always have the same electrical potential regardless of a switching state of the switching device arrangement.
  • the rated current contact pieces 3, 4 and the arcing contact pieces 5, 6 are movable relative to one another along the longitudinal axis 1, so that rated current contact pieces 3, 4 and arc contact pieces 5, 6 can come into contact with each other.
  • the arcing contact pieces 5, 6 contact each other in time before the rated current contact pieces 3, 4.
  • a switch-off operation first the rated current contact pieces 3, 4 and subsequently the arc contact pieces 5, 6 separate.
  • an insulating nozzle 7 is provided.
  • the insulating material nozzle 7 has a nozzle channel 8.
  • the nozzle channel 8 is rotationally symmetrical in this case and has a constriction which can be temporarily reduced by the second arcing contact piece 6.
  • the insulating material nozzle 7 surrounds with its nozzle channel 8, the switching path 2 at least partially and is coaxially aligned with the longitudinal axis 1.
  • the insulating material nozzle 7 is equipped on the outer shell side with a circumferential collar. tet, which is mounted in a counter-locking recess on the first rated current contact piece 3 angle rigid. To secure the insulating material 7 to the first rated current contact piece 3, a screw 9 is provided.
  • the first arcing contact piece 5 protrudes into the nozzle channel 8 of the insulating material nozzle 7, as a result of which the portion of the nozzle channel 8 facing a heating gas volume 10 is designed in the form of an annular channel.
  • the heating gas volume 10 is formed substantially in the form of a hollow cylindrical storage space, wherein the outer circumferential surface of the heating gas volume
  • the heating gas volume 10 of the first rated current contact piece 3 and the inner circumferential surface of the first arcing contact piece 5 and a surrounding the first arcing contact piece 5 insulating material is limited.
  • the heating gas volume 10 is limited at its end facing the second arcing contact piece 6 by a surface of the insulating material nozzle 7. Further, this end face of the heating gas volume 10 is limited by the screw 9 and parts of the rated current contact piece 3.
  • a connecting element 11 is arranged at the opposite end face of the heating gas volume 10. The connecting element
  • connection element 11 couples the first rated current contact piece 3 with the first arcing contact piece 5, so that they are in operative connection with each other and via this connecting element 11 an electrically conductive connection between these two contact pieces 3, 5 is given.
  • the connecting element 11 1 extending recesses are arranged in the direction of the longitudinal axis.
  • the region of the first arcing contact piece 5, which projects into the nozzle channel 8, is surrounded by an auxiliary nozzle 12 made of insulating material.
  • the auxiliary nozzle 12 defines with a wall the nozzle channel 8, in particular in the region of its substantially hollow cylindrical configuration.
  • the auxiliary nozzle 12 extends beyond the first arcing contact piece 5 in the direction of the second arcing contact piece 6.
  • the auxiliary nozzle 12 also surrounds the first arcing contact piece 5 at least to some extent in the interior of the heating gas volume 10.
  • an annular mouth opening 13 is located in the area of the insulating material nozzle 7, in which the nozzle channel 8 in the Schugasvolumen 10th opens.
  • a constriction of the annular portion of the nozzle channel 8 is provided in the immediate vicinity of the mouth opening 13, so that directly in the region of the mouth opening 13, a nozzle throat is formed.
  • the insulating material nozzle 7 is provided in the present case with a corresponding radially inwardly directed Anformung.
  • the nozzle effect is assisted by the auxiliary nozzle 12 radially expanding in the region of the orifice opening 13.
  • further configurations of the region of the orifice 13 of the nozzle channel 8 can also be provided in order to form a nozzle. For example, projecting shoulders, ramps, constrictions or other suitable formations may be arranged in the channel to achieve a nozzle effect.
  • Switching gas radiating out of the mouth opening 13 of the nozzle channel 8 is introduced in the emission direction into a deflector channel 14a of a deflector element 15a.
  • the emission direction runs parallel to the longitudinal axis 1.
  • FIG. 1 shows a first variant of a deflector element 15a with a deflector channel 14a.
  • the principle of operation of the deflector elements 15b, 15c and deflector channels 14b, 14c shown in variants in FIGS. 2 and 3 is the same in each case. Only the structural design is different.
  • the deflector channel 14a has a substantially rotationally symmetrical hollow structure and is arranged coaxially to the longitudinal axis 1.
  • the deflector element 15a according to FIG. 1 has an integral connection with the first rated current contact piece 3.
  • the deflector element 15a according to FIG. 1 is connected at its end facing away from the outlet opening 13 to the first rated current contact piece 3 and held by the latter.
  • a one-piece design of deflector element 15a and rated current contact piece 3 is provided.
  • the deflector element 15a may also be fastened alternatively.
  • the deflector channel 14a formed in the interior of the deflector element 15a has an inflow opening.
  • the inflow opening is arranged at the end of the deflector element 15 a, which faces the mouth opening 13.
  • the deflector element 15a is dimensioned such that a gap-shaped clearance is provided between the orifice 13a and the inflow opening of the deflector channel 14a.
  • This gap-shaped free space serves, for example, an outflow of excessive amounts of switching gas or a return flow of switching gas or insulating gas.
  • the inflow opening is likewise provided with a cross-sectional constriction, so that a nozzle throat of a nozzle is likewise formed in the region of the inflow opening of the deflector channel 14a.
  • the directivity of the nozzles at the orifice 13 of the nozzle channel 8 and the nozzle of the inflow opening of the deflector 14a is directed opposite to each other, ie in the emission of the switching gases from the mouth opening 13 is a continuous constriction to form a nozzle at the mouth opening 13 given.
  • the nozzle throat is formed at the inflow opening in such a way that, starting from the inflow opening of the deflector channel 14a, an enlargement of the cross section of the deflector channel 14a is obtained.
  • switching gas radiating from the orifice 13a is blasted against an outer circumferential surface of the auxiliary nozzle 12 and flows along the outer circumferential surface of the auxiliary nozzle 12 into the deflector channel 14a.
  • this section is provided with a substantially frusto-conical lateral surface.
  • this portion 16 of the deflector channel 14a should be shaped like a hollow truncated cone.
  • the section 16 is followed by a hollow cylindrical section, which provides an approximately constant cross-sectional area of the deflector channel 14a.
  • the section 16 and the nozzle-shaped taper in the direction of emission form a funnel-shaped transition from the inflow opening to the hollow cylindrical section.
  • An outflow opening of Deflektorkanals 14a is at least partially obscured by the connecting element 11, so that hot switching gas, which torkanal 14a flows through the inflow opening in the deflector, can also be deflected radially aligned openings 17 by 90 degrees radially outward. A part of the switching gas radiated into the deflector channel 14a can also continue to flow in the emission direction through openings in the connecting element 11.
  • the auxiliary nozzle 12 is dimensioned such that it partially limits the deflector channel 14a. It can also be provided that the auxiliary nozzle is dimensioned such that the deflector channel 14a is also delimited over its entire length by a lateral surface of the auxiliary nozzle 12.
  • At least some of the openings 17 is associated with an inclined baffle 18. Due to the oblique arrangement of the baffle 18, the deflection of the radially outwardly directed switching gas components is supported by a further 90 degrees, so that switching gas, which is guided in the direction of emission in the interior of the deflector channel 14a, is guided radially outwards through the openings 17 and is returned to outer lateral surfaces of the deflector element 15a in the opposite direction.
  • the injection of switching gases is illustrated by a plurality of arrows.
  • a return flow of switching gases is shown on outer lateral surfaces of the Deflek- gate element 15a in the opposite direction to the emission, wherein the switching gas at a given time again enters the mouth opening 13 and flows back in the direction of the second arc contact piece 6.
  • the deflector element 15a there has a substantially constant wall thickness, so that the shape of the deflector channel 14a is also found in outer jacket surfaces of the deflector element 15a.
  • a switching operation in particular a switch-off
  • the arc generates switching gas.
  • the expanded switching gas is passed via the nozzle channel 8 at least in part in the direction of the heating gas volume 10.
  • a steering takes place in the region of the mouth opening 13 such that the hot switching gas to a Large part, in particular almost completely, is directed into the inflow opening of the deflector channel 14a.
  • FIG. 2 shows the switching device arrangement known from FIG. 1, wherein a second variant of a deflector element 15b is shown in the heating gas volume 10.
  • the deflector element 15b is shown above the longitudinal axis 1 in a first embodiment and below the longitudinal axis 1 in a second embodiment.
  • the deflector element 15b according to FIG. 2 essentially has a frustoconical outer circumferential surface.
  • the first embodiment shown above the longitudinal axis 1 has a constant wall thickness over a large part of the length of the deflector element 15b, so that the deflector channel 14b extending in the interior of the deflector element 15b widens almost continuously according to FIG. 2 and has a hollow conical shape.
  • the deflector element 15b is provided with a projecting shoulder, so that a tapered section with nozzle-like constrictions is provided directly in the region of the inflow opening.
  • the deflector element 15b is connected in one piece with the first rated current contact piece 3. Furthermore, variations of the shape and arrangement of the openings 17 are shown.
  • the second embodiment below the longitudinal axis 1 is provided on the inner shell side with a jump-like extension 19, so that the deflector channel 14b shown in FIG. 2 below the longitudinal axis essentially consists of two abutting hollow cylindrical, an abrupt extension 19 forming sections is formed. Furthermore, in the second embodiment of the deflector element 15b, a screw connection of the deflector element 15b is provided, this screw joint, together with the connecting element 11, projecting on a protruding shoulder. ter of the first rated current contact piece 3 takes place. The effect of the deflector element 15b with its deflector channel 14b, in both embodiments above and below the longitudinal axis 1, takes place as described for FIG.
  • the embodiments of the deflector element 15a, 15b according to FIGS. 1 and 2 are essentially made of an electrically conductive material
  • an embodiment of the deflector element 15c is provided as the insulating part. It can be provided that parts of the deflector element 15c are equipped according to Figure 3 with metallic reinforcements. Likewise, it can also be provided that the deflector elements 15a, 15b according to FIGS. 1 and 2 are at least partially provided with covers made of insulating material.
  • the third variant of a deflector element 15c according to FIG. 3 is designed to be seated on the auxiliary nozzle 12.
  • a one-piece composite between auxiliary nozzle 12 and deflector 15c is provided.
  • the deflector element 15c and thus also the deflector channel 14c are completely penetrated by an outer circumferential surface of the insulating material nozzle 12. It can also be provided that the insulating material nozzle 12 projects only partially into the deflector element 15c.
  • the deflector channel 14c according to FIG. 3, which is surrounded by the deflector element 15c, has a ring structure. In the first embodiment, a continuous widening of the deflector channel 14c is provided above the longitudinal axis 1.
  • a projecting nose is provided, which represents a taper in the form of a nozzle throat directly in the region of the inflow opening.
  • the deflector element 15c is via struts which are located in the interior of the debris.
  • Flechorenkanals 14c are located, supported on the auxiliary nozzle 12.
  • a frustoconical jacket surface is provided on the outer jacket side, while the inner jacket side of the deflector element 15c, which delimits the deflector channel 14c, is formed by two abutting, essentially hollow cylindrical surfaces. see sections is limited, wherein a sudden extension 19 from the cross-section of a smaller portion to the other cross-sectional larger portion is carried out.
  • struts for supporting the deflector element 15c are preferably to be arranged.
  • the nozzle effects are directed opposite to each other, so that radiated from the orifice switching gas as possible radially inward to the Longitudinal axis 1 is guided against a lateral surface of the auxiliary nozzle 12 and a lateral surface of the first arcing contact piece 5 and is transferred accordingly in the opposite direction nozzle throat of the inflow opening of the deflector.

Landscapes

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Abstract

Eine Schaltgeräteanordnung mit einer Schaltstrecke (2) weist eine Isolierstoffdüse (7) auf. Die Isolierstoffdüse (7) umgibt die Schaltstrecke (2) zumindest teilweise. Ein Düsenkanal (8) der Isolierstoff düse (7) mündet mit einer Mündungsöffnung (13) in einem Heizgasvolumen (10). Innerhalb des Heizgasvolumens (10) ist ein Deflektorelement (15a, 15b, 15c) angeordnet, welches einen Deflektorkanal (14a, 14b, 14c) begrenzt. Der Deflektorkanal (14a, 14b, 14c) weist einen Abschnitt auf, welcher in Abstrahlrichtung eines Schaltgases in das Heizgasvolumen (10) einen sich erweiternden Querschnitt aufweist.

Description

Beschreibung
Schaltgeräteanordnung mit einer Schaltstrecke
Die Erfindung betrifft eine Schaltgeräteanordnung mit einer eine Schaltstrecke zumindest teilweise umgebenden Isolierstoffdüse mit einem Düsenkanal, welcher in einem Heizgasvolumen mündet, in welchem ein Deflektorelement mit Deflektorka- nal angeordnet ist, wobei aus dem Düsenkanal in Abstrahlrich- tung in das Heizgasvolumen abstrahlendes Löschgas in den De- flektorkanal gelenkt wird.
Eine derartige Schaltgeräteanordnung ist beispielsweise aus dem Patent Abstract of Japan JP 02-086023 bekannt. Dort ist eine Schaltgeräteanordnung beschrieben, welche ein Heizgasvolumen aufweist. Ein Düsenkanal einer Isolierstoffdüse mündet in dem Heizgasvolumen. Zur Lenkung und Leitung von Gasströmen in dem Heizgasvolumen ist innerhalb des Heizgasvolumens ein Deflektorelement mit Deflektorkanal angeordnet. Aus dem Dü- senkanal abströmendes Schaltgas wird in den Deflektorkanal des Deflektorelementes eingeleitet. Dabei wird aufgrund der Lage von Deflektorkanal und Düsenkanal zueinander jedoch nur ein Teil des Schaltgases in den Deflektorkanal hineingeleitet.
Insbesondere im Übergangsbereich von dem Düsenkanal zu dem Deflektorkanal kann es zu Verwirbelungen von in das Heizgasvolumen eingestrahltem Schaltgas kommen.
Aufgrund des Verwirbelns ist ein relativ ungleichmäßiges Einströmen des Schaltgases in das Heizgasvolumen festzustellen. Insbesondere bei kurzen Zeitintervallen, in welchen ein Be- füllen und Entleeren des Heizgasvolumens vorzunehmen ist, kann ein derartiges Verwirbeln bereits im Mündungsbereich des Düsenkanales sich derart auswirken, dass einzelne Zonen des Heizgasvolumens stärker durchwirbelt werden, während andere Abschnitte des Heizgasvolumens nur einer reduzierten Verwir- belung unterliegen.
Daher ist es Aufgabe der Erfindung, eine Schaltgeräteanordnung anzugeben, welche ein effektives Befüllen und Entleeren des Heizgasvolumens mit Schaltgas innerhalb kurzer Zeitintervalle ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird dies bei einer Schaltgeräteanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Deflektorka- nal einen Abschnitt aufweist, welcher in Abstrahlrichtung einen sich erweiterten Querschnitt aufweist.
Durch ein Erweitern von Querschnittsflächen des Deflektorka- nals in Abstrahlrichtung ist die Möglichkeit gegeben, einströmendes Schaltgas rasch aus dem Bereich der Mündung des Düsenkanals in entferntere Regionen des Heizgasvolumens zu leiten. Bei einem Strömen von Schaltgas innerhalb eines De- flektorkanals ist zu befürchten, dass aufgrund der im Innern des Deflektorkanals auftretenden Reibung an Wandungen eine Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit erfolgt. Bei einem Vorsehen eines sich erweiternden Querschnittes in Abstrahl- richtung kann das Schaltgas kontinuierlich oder auch sprungartig durch Bereiche unterschiedlicher Strömungswiderstände geführt und geleitet werden. Damit können auch größere Mengen rasch durch den Deflektorkanal geleitet werden.
Dabei kann vorgesehen sein, dass der Deflektorkanal eine entsprechende Erweiterung seines Querschnittes erfährt. Diese Erweiterung ist jedoch nicht zwangsweise auch außenmantelsei- tig des Deflektorkanals auszuführen. Bei einer entsprechenden Profilierung des Kanals, beispielsweise innerhalb eines zy- linderförmigen Grundelementes, kann die außenmantelseitige Gestalt des Deflektorelementes von einem Querschnittsverlauf des Deflektorkanals abweichen.
In einer bevorzugten Ausführung kann vorgesehen sein, dass beispielsweise eine annähernd gleichbleibende Stärke einer mantelseitigen Wand für das Deflektorelement vorgesehen ist, so dass sich ein Verlauf einer den Deflektorkanal begrenzenden Wandung auch auf einer Außenmantelfläche des Deflektore- lementes abbildet. Zur Erweiterung des Querschnittes eines Abschnittes kann das Deflektorelement beispielsweise trichterförmig ausgebildet sein. Eine Innenwandung in dem sich erweiternden Abschnitt kann zylindrisch, gewölbt, konisch usw. ausgeformt sein.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung kann weiter vorsehen, dass der Abschnitt von einer kegelstumpfförmigen Mantelfläche begrenzt ist.
Neben einem kontinuierlichen Erweitern des Querschnittes des Deflektorkanals über seine Länge kann auch vorgesehen sein, dass der Deflektorkanal jeweils in verschiedene Abschnitte unterteilt ist, wobei zumindest einer der Abschnitte einen kegelstumpfförmigen, insbesondere hohlkegelstumpfförmigen Verlauf aufweist. So ist es beispielsweise möglich, dass in den Deflektorkanal ein Einbauelement hineinragt, wodurch eine ringförmige Struktur gebildet werden kann und bei entsprechender Formgebung ein hohlkegelstumpfförmiger Abschnitt ausgebildet werden kann. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass bei einer kontinuierlichen Querschnittserweiterung des Deflektorkanals dieser über seine gesamte Länge eine hohlke- gelstumpfe Form aufweist, oder lediglich in bestimmten Abschnitten eine derartige Formgebung aufweist. Im Bereich eines hohlkegelstumpfförmigen Abschnittes des Deflektorkanals kann die Wandstärke des Deflektorelementes variieren oder annähernd konstant ausgeführt sein.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass der Abschnitt von einer sprungartig erweiterten zylindrischen Mantelfläche begrenzt ist.
Neben einem sich kontinuierlich erweiternden Abschnitt, beispielsweise einem trichterförmig ausgebildeten Abschnitt, der einen Übergang zwischen sich an diesen Abschnitt anschließenden Bereichen des Deflektorkanals darstellt, kann auch vorgesehen sein, dass sprungartige Erweiterungen in dem Deflektor- kanal vorgesehen sind. So ist es beispielsweise möglich, dass der Kanal eine zylindrische Innenmantelfläche aufweist, wobei Abschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern unmittelbar an- einandergrenzen und so im Verlauf des Deflektorkanals eine vorspringende Kante gebildet ist, an welcher sich der Deflek- torkanal in Abstrahlrichtung sprungartig erweitert.
Bei dem Vorsehen einer sprungartigen Erweiterung ist es möglich, auf einem kurzen Bauraum eine rasche Erweiterung von Querschnittsflächen im Verlauf des Deflektorkanals zu erzeugen. So ist beispielsweise ein schlagartiges Entspannen von Schaltgasen bereits im Innern des Deflektorkanals ermöglicht. Bereits beim Durchströmen des Deflektorkanals können Druckwellen etc. im Schaltgasstrom erzeugt werden, welche das Abströmverhalten des Schaltgases in dem Deflektorkanal und damit auch ein Abstrahlverhalten des Schaltgases aus dem Düsenkanal beeinflussen können.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass der Düsenkanal im Bereich einer Mündungsöffnung eine Querschnittsreduzierung aufweist. Der Düsenkanal mündet beispielsweise in Form eines Ringkanals oder eines Kanals mit kreisförmigem Querschnitt in einer Fläche des Heizgasvolumens. Dabei sollte eine Mündungsöffnung des mündenden Düsenkanals und eine Einströmöffnung des De- flektorkanals annähernd koaxial gegenüberliegend ausgerichtet sein, um ein leichtes Einströmen von aus dem Düsenkanal abgestrahlten Schaltgas in den Deflektorkanal zu ermöglichen. Ist nunmehr im Bereich der Mündungsöffnung des Düsenkanals eine zusätzliche Querschnittsreduzierung vorgesehen, beispielswei- se in Form einer Düse insbesondere einer Venturidüse, so kann das Schaltgas zusätzlich beschleunigt werden und gezielter in Richtung der Einströmöffnung des Deflektorkanals strahlen. Eine Querschnittsreduzierung kann beispielsweise derart vorgesehen sein, dass der Düsenkanal auf seinem letzten Ab- schnitt in Richtung der Mündungsöffnung einen annähernd konstanten Querschnitt aufweist, worauf eine kontinuierliche Einschnürung des Querschnitts an der Mündungsöffnung folgt, so dass die Mündungsöffnung den geringsten Querschnitt in Form einer Düsenengstelle aufweist. Zwischen der Mündungs- Öffnung und der Einströmöffnung ist ein freies Strahlen des Schaltgases vorteilhaft. Im Zusammenwirken der entgegengesetzt zueinander gerichteten Düsenengstellen von Mündungsöffnung und Einströmöffnung ist eine Venturidüse ausgeformt, deren Abnahmeöffnung zwischen Mündungsöffnung und Einströmöff- nung liegt. Die Abnahmeöffnung ist beispielsweise ringförmig ausgebildet .
So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass im Bereich der Mündungsöffnung entsprechende vorspringende Schultern, balli- ge Ausformungen oder ähnliche Strukturen in den Düsenkanal eingeformt sind.
Durch die Düsenwirkung der Mündungsöffnung wird abgestrahltes Schaltgas auf einen Fokuspunkt gebündelt. Weiter kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Abschnitt einen Übergang zwischen einer im Wesentlichen zylindrischen Mantelfläche und einem verjüngten Abschnitt ausbildet.
Der Abschnitt mit dem sich erweiternden Querschnitt kann beispielsweise in einem zylindrischen Abschnitt münden bzw. in diesen übergehen. Weiterhin kann sich an dem Abschnitt ein verjüngter Abschnitt anschließen, so dass eine zweistufige Querschnittserweiterung im Verlauf der Abströmrichtung des
Deflektorkanals erfolgt. Eine Einströmöffnung des Düsenkanals kann beispielsweise an dem sich verjüngenden Abschnitt angeordnet sein, so dass eine zumindest zweistufige Erweiterung des Querschnittes in Abstrahlrichtung vor dem im Wesentlichen hohlzylindrischen Abschnitt des Deflektorkanals vorgesehen ist. Somit ist die zur Verfügung gestellte Querschnittsfläche der Einströmöffnung des Deflektorkanals vergleichsweise reduziert, so dass bei einer entsprechenden Bündelung des aus der Mündungsöffnung des Düsenkanals austretenden Schaltgases ein schnelles verwirbelungsarmes Einströmen in den Deflektorkanal ermöglicht. Dabei sollte angestrebt werden, dass möglichst ein Großteil des abgestrahlten Schaltgases aus dem Düsenkanal in den Deflektorkanal eintritt. Damit sind Verwirbelungen im Bereich zwischen der Mündungsöffnung des Düsenkanals in dem Heizgasvolumen und der Einströmöffnung des Deflektorkanals reduziert. Aufgrund der zumindest zweistufigen Erweiterung des Deflektorkanals ist die Möglichkeit gegeben, im Bereich der Mündungsöffnung des Düsenkanals im Heizvolumen Isoliergas vorzuhalten, welches zunächst kaum mit dem Schaltgas verwir- belt bzw. vermischt wird. Damit wird eine Trennung von in dem Heizgasvolumen befindlichem Isoliergas und in das Heizgasvolumen frei einstrahlendem Schaltgas bewirkt. Diese Trennung kann gegebenenfalls zu einem späteren Zeitpunkt aufgehoben werden oder auch während eines Befüll- und Entleerungsprozes- ses des Heizgasvolumens mit Schaltgas aufrecht erhalten werden .
Zwischen der Wandung des Heizgasvolumens, in welcher die Mündungsöffnung des Düsenkanals liegt und dem Deflektorele- ment mit der Einströmöffnung ist eine Beabstandung vorgesehen. Damit ist ein freier Übergang von Schaltgas aus dem Düsenkanal in den Deflektorkanal möglich. Über einen zwischen der Mündungsöffnung und der Einströmöffnung befindlichen Spalt kann bei Überdrücken oder Stauungen in das Heizvolumen eingestrahltes Schaltgas ausweichen. In einem solchen Fall kommt es auch zu einer stärkeren Durchmischung von Schaltgas und Isoliergas vor einem Eintritt des Schaltgases in den De- flektorkanal .
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass der verjüngte Abschnitt an einem freien, dem Düsenkanal zugewandten Ende eine Querschnittsreduzierung darstellt.
Um eine gezieltere Führung des Schaltgases zu bewirken, kann der verjüngte Abschnitt an seinem dem Düsenkanal zugewandten Ende eine zusätzliche Einschnürung darstellen, so dass eine zusätzliche Düsenengstelle gebildet ist. Diese Düsenengstelle kann beispielsweise nach Art einer Venturidüse geformt sein. Durch die Düsenengstelle ist eine Beschleunigung des einströmenden Schaltgases im Bereich der Einströmöffnung des Deflek- torkanals und eine anschließende Entspannung in dem Abschnitt mit erweiterndem Querschnitt ermöglicht. Insbesondere in einem Zusammenspiel einer düsenartigen Mündungsöffnung des Dü- senkanals und einer düsenartigen Einströmöffnung des Deflek- torkanals kann so eine Lenkung und Leitung von Schaltgasen in dem Abschnitt zwischen der Mündungsöffnung der Isolierdüse und der Einströmöffnung des Deflektorelementes erfolgen. Somit ist zum einen eine günstige Lenkung von austretendem Schaltgas aus der Isolierstoffdüse in den Deflektorkanal hinein gegeben. Zum anderen ist aufgrund der freien Führung des Schaltgasstrahles innerhalb des Heizgasvolumens eine Möglichkeit gegeben, im Falle einer Störung ein Abströmen des Schaltgases in den freien Raum zwischen Mündungsöffnung des Düsenkanals und Eintrittsöffnung des Deflektorkanals zu ermöglichen. Damit ist beispielsweise die Gefahr eines Berstens der Isolierstoffdüse oder auch des Deflektorelementes oder weitere Bauteile infolge von Überdruck reduziert.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass in einer Mantelfläche des Deflektorelementes radial ausgerichtete Öffnungen angeordnet sind.
Ein radiales Anordnen von Öffnungen in dem Deflektorelement ermöglicht es, im Verlauf des Deflektorelementes aus dem De- flektorkanal über durchgreifende Öffnungen Gase austreten und abfließen zu lassen. So ist es beispielsweise möglich, nach einem nahezu vollständigen Übertreten des Schaltgases aus dem Düsenkanal in den Deflektorkanal hinein zumindest Teile des Schaltgases in radialer Richtung durch die Öffnungen abströmen zu lassen und so ein rasches Befüllen von Zonen des Heizvolumens, die beabstandet zu der Mündungsöffnung des Düsenka- nales befindlich sind, zu erzielen.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass gegenüber zumindest einer Öffnung eine schräg ausgerichtete Prallwand angeordnet ist.
Eine schräge Prallwand ermöglicht radial austretende Löschgase strömungsgünstig umzulenken. Durch die schräge Ausrichtung der Prallwände ist es möglich, die Strömungswiderstände im Innern des Heizgasvolumens zu reduzieren. So kann beispielsweise vorgesehen sein, durch die radialen Öffnungen in dem Deflektorelement Schaltgasanteile um 90 Grad in radialer Richtung umzuleiten und nach einem Anprallen an die Prallwand um weitere 90 Grad umzulenken, so dass eine 180 Grad Kehre zur Abstrahlrichtung zumindest von Teilen des Schaltgases er- zeugt werden kann. Die Prallwand kann beispielsweise so ausgestaltet sein, dass diese in Form einer Innenmantelfläche eines Hohlkegelstumpfes oder eines anderen geeigneten Rotationskörpers um das Deflektorelement umläuft, wobei beispielsweise mehrere Ausströmöffnungen ringförmig im Umlauf der Prallwand angeordnet ist.
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Öffnungen in einer zylindrischen Mantelfläche angeordnet sind.
Eine Anordnung der Öffnungen in einem zylindrischen Abschnitt ermöglicht, in dem sich erweiternden Querschnittsbereich des Deflektorkanals zunächst ein rasches Abströmen zu fördern. Die einströmenden Schaltgase beruhigen sich so bereits im Innern des Deflektorkanals, um im Bereich eines Abschnittes mit zylindrischer Mantelfläche, welcher in seinem Verlauf eine nahezu konstante Querschnittsfläche aufweist, über eine Vielzahl von Öffnungen in radialer Richtung aus den Deflektorka- nal auszutreten. Neben einer Umlenkung des Schaltgases in radialen Richtungen kann auch vorgesehen sein, dass zumindest ein Teil des Schaltgases der Abstrahlrichtung folgend aus einer Ausströmöffnung des Deflektorkanals, die im Wesentlichen parallel zur Einströmöffnung ausgerichtet ist, austritt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgese- hen sein, dass das Deflektorelement an seinem von der Isolierstoffdüse abgewandten Ende gehalten ist.
Eine endseitige Lagerung des Deflektorelementes ermöglicht, den Bereich des Deflektorelementes, welcher der Mündungsöff- nung des Düsenkanals zugewandt ist, frei in das Heizgasvolumen hineinragen zu lassen. Dadurch ist der dortige Bereich unabhängig von mechanischen Halteeinrichtungen in einer geeigneten strömungsgünstigen Form ausformbar. Somit ist insbe- sondere bei einem Abströmen von Schaltgasen in radialen Richtungen dieses Schaltgas außenmantelseitig an dem Deflektore- lement wieder in Richtung der Isolierstoffdüse zurückzuführen und kann dort beispielsweise auch über den freien Raum, welcher zwischen der voneinander beabstandeten Mündungsöffnung der Isolierstoffdüse bzw. Einströmöffnung des Deflektorele- mentes befindlich ist, in den Düsenkanal einströmen. So ist es möglich, das Schaltgas nahezu verwirbelungsfrei aus dem Düsenkanal der Isolierstoffdüse in den Deflektorkanal einzuleiten und dort das Schaltgas in radialer Richtung umzulen- ken, um dieses in entgegengesetzter Richtung an der Außenmantelfläche des Deflektorelementes wieder in Richtung des Düsenkanals strömen zu lassen. Ein Rückströmen kann vorteilhaft auch an einer Außenmantelfläche des Abschnittes mit erweiterndem Querschnitt erfolgen, wobei sich der zum Rückströmen in diesem Bereich ergebende Querschnitt entgegengesetzt zur Abstrahlrichtung erweitert. Vorteilhaft kann dies bei einer rotationssymmetrischen Formgebung des Deflektorelementes erzielt werden, wobei eine Wandungsstärke des Deflektorelementes derart gewählt wird, dass sich die Formgebung des Deflek- torkanals auf einer Außenmantelfläche des Deflektorelementes abbildet .
Je nach Anzahl der Öffnungen und Lage der Öffnungen in dem Deflektorelement kann vor einem Einströmen des Schaltgases in den Deflektorkanal, innerhalb des Heizgasvolumens befindliches kaltes Isoliergas annähernd vermischungsfrei von dem heißen Schaltgas gehalten werden. So kann dieses kalte Isoliergas in seinen dielektrischen Eigenschaften nur geringfügig durch heißes Schaltgas beeinflusst werden. Mit der Schaltanordnung ist eine günstige Löschleistung zu erzielen, indem das kalte Isoliergas von dem innerhalb des Deflektorka- nals geleiteten und anschließend umgelenkten heißen Schaltgases aus dem Heizgasvolumen herausgepresst wird.
Eine Verbindung des Deflektorelementes kann beispielsweise einstückig mit einem Kontaktstück ausgeführt sein. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Deflektorelement durch eine Verschraubung, Verschweißung oder andere geeignete Füge- verfahren mit weiteren Baugruppen der Schaltgeräteanordnung verbunden wird. Das Deflektorelement kann dabei beispielsweise elektrisch leitende oder elektrisch isolierende Eigenschaften aufweisen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das Heizgasvolumen zwischen einem ersten und einem zweiten jeweils koaxial ausgerichteten Kontaktstück angeordnet ist.
Schaltgeräteanordnungen, welche zum Schalten höherer Leistun- gen vorgesehen sind, sind üblicherweise mit einem Set von
Lichtbogen sowie Nennstromkontaktstücken ausgerüstet. Dabei sind die Nennstromkontaktstücke und Lichtbogenkontaktstücke verschieden voneinander aufgebaut. So ist beispielsweise vorgesehen, dass die Lichtbogenkontaktstücke vorzugsweise der Führung eines Lichtbogens dienen und deshalb entsprechend ab- brandfeste Oberflächenbereiche aufweisen. Die Nennstromkontaktstücke, welche durch die Lichtbogenkontaktstücke vor Lichtbogen geschützt werden, können hinsichtlich der elektrischen Stromtragfähigkeit optimiert werden, da ein Auftreten von Lichtbögen an diesen Nennstromkontaktstücken eher unwahrscheinlich ist.
Dabei ist üblicherweise vorgesehen, dass bei einem Einschaltvorgang zunächst eine galvanische Kontaktierung der Lichtbo- genkontaktstücke und darauf folgend eine Kontaktierung der Nennstromkontaktstücke und bei einem Ausschaltvorgang zunächst eine Trennung der Nennstromkontaktstücke und darauf folgend eine Trennung der Lichtbogenkontaktstücke erfolgt. Aufgrund der vor- bzw. nacheilenden Kontaktierung/Trennung der Lichtbogenkontaktstücke werden Vorüberschläge und Ausschaltlichtbögen vorzugsweise zwischen den Lichtbogenkontaktstücken geführt. Dabei kann vorgesehen sein, dass die jeweils einander zugehörigen Nennstrom- und Lichtbogenkon- taktstücke koaxial zueinander ausgerichtet sind. Die unabhängig von dem Schaltzustand der Schaltgeräteanordnung jeweils dasselbe Potential aufweisenden Nennstromkontaktstücke umgeben die Lichtbogenkontaktstücke vorteilhaft. Dabei sind die Lichtbogen- und Nennstromkontaktstücke vorzugsweise rotati- onssymmetrisch ausgebildet, so dass das Lichtbogenkontaktstück von einem zugehörigen Nennstromkontaktstück umgeben ist, wobei zwischen einer Innenmantelfläche des Nennstromkon- taktstückes und einer Außenmantelfläche des Lichtbogenkontaktstückes ein Heizgasvolumen positionierbar ist. Dabei ist es vorteilhaft, wenn begrenzende Mantelflächen des Heizgasvolumens entsprechend von Lichtbogen- bzw. Nennstromkontaktstück gebildet sind. Die stirnseitigen Flächen sind entsprechend von weiteren Baugruppen gegebenenfalls zeitweise zu verschließen. Dabei ist es vorteilhaft, wenn bei einer Aus- bildung des Heizgasvolumens zwischen zwei koaxial ausgerichteten Kontaktstücken eine Mündungsöffnung einer Isolierstoff- düse stirnseitig, vorzugsweise koaxial, zu einem der Kontaktstücke in dem Heizgasvolumen mündet.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das De- flektorelement einstückig mit einem der Kontaktstücke verbunden ist. Eine einstückige Ausbildung ermöglicht beispielsweise ein Kontaktstück sowie das Deflektorelement in einem einzigen Gussverfahren auszuformen. So kann beispielsweise vorgesehen sein, eines der Nennstromkontaktstücke zumindest abschnitts- weise aus einem Aluminiumguss auszuformen. Bei einer entsprechenden Formgebung der Gussform kann dann das Deflektorelement mit dem Kontaktstück einstückig ausgeführt sein. Es kann vorgesehen sein, dass das Deflektorelement zusätzlich zumindest abschnittsweise mit elektrisch isolierenden Materialien abgedeckt wird. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Oberflächen des Deflektorelementes vollständig aus elektrisch leitenden Materialien gebildet sind.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das Deflektorelement an einem die beiden Kontaktstücke winkelstarr kuppelnden Verbindungselement angeschlagen ist.
Ein erstes und ein zweites Kontaktstück können beispielsweise als Lichtbogen- und als Nennstromkontaktstück ausgebildet sein, wobei diese beiden Kontaktstücke einander zugehörig sind und auf „einer Seite" einer Schaltstrecke der Schaltgeräteanordnung liegen. Dadurch weisen die beiden Kontaktstücke unabhängig von der Schaltstellung der Schaltgeräteanordnung stets dasselbe elektrische Potential auf. Um die beiden Kon- taktstücke zueinander zu positionieren bzw. gegeneinander abzustützen, ist ein Verbindungselement vorgesehen, welches die beiden Kontaktstücke miteinander kuppelt. Dabei kann eine starre Kupplung der beiden Kontaktstücke vorgesehen sein. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass im Verlauf der Kupp- lung ein Getriebe angeordnet ist, so dass eine Relativbewegung zwischen den beiden Kontaktstücken ermöglicht ist.
Das Deflektorelement kann mit dem Verbindungselement derart verbunden sein, dass diese einstückig ausgeformt sind, oder dass dieses Verbindungselement mittels einer lösbaren Verbindung angeschlagen wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass eine den Düsenkanal begrenzende Wandung in den Deflektorkanal hineinragt .
Der Düsenkanal kann vorteilhafterweise eine rotationssymmetrische Struktur aufweisen. Im Bereich der Mündungsöffnung kann dabei insbesondere vorgesehen sein, dass der Düsenkanal eine hohlzylindrische Struktur aufweist, wobei in die Isolierstoffdüse ein Element, beispielsweise ein Lichtbogenkontaktstück und/oder eine Hilfsdüse hineinragt, so dass eine hohlzylindrische Form des Düsenkanals gegeben ist. Dieses hineinragende Element bildet eine den Düsenkanal begrenzende Wandung und kann vorteilhafterweise auch in den Deflektorka- nal hineinragen und diesen zumindest teilweise durchsetzen. Vorteilhaft sollte der Deflektorkanal auf seiner gesamten Länge von diesem Element durchsetzt sein. Somit ist eine An- passung des Querschnittes des Deflektorkanals möglich und bei einem Überströmen von Schaltgas aus dem Düsenkanal in den De- flektorkanal hinein eine Wandung gegeben, gegen welche beispielsweise aufgrund der zusätzlichen düsenartigen Einschnürung der Mündungsöffnung des Düsenkanals bzw. der düsenarti- gen Einengung der Einströmöffnung des Deflektorkanals ein Entlanggleiten des heißen Schaltgases und übergleiten des heißen Schaltgases von dem einen Kanal in den anderen Kanal ermöglicht. Eine entsprechende Formgebung der Wandung kann den Verlauf einer Querschnittsänderung des Deflektorkanals zusätzlich unterstützen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das Deflektorelement elektrisch leitend ist. Bei elektrisch leitender Ausgestaltung des Deflektorelementes ist die Möglichkeit gegeben, ein elektrisches Potential von einem Kontaktstück auf das Deflektorelement zu übertragen und somit beispielsweise feldfreie Räume zwischen potentialglei- chen Wandungen auszubilden. Damit kann das Risiko der Entstehung von Teilentladungen reduziert werden. Neben einer elektrisch leitenden Ausgestaltung des Deflektorelementes kann dieses zumindest abschnittsweise mit elektrisch isolierenden Materialien abgedeckt sein. Damit kann beispielsweise bei ei- nem Einströmen von heißem Schaltgans eine zusätzliche Emission von Hartgas im Innern des Heizgasvolumens gefördert werden. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Deflekto- relement gegebenenfalls vollständig aus elektrisch isolierenden Materialien ausgeformt ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass der Düsenkanal ringförmig in dem Heizgasvolumen mündet.
Ein ringförmiges Münden des Düsenkanals in dem Heizgasvolumen ermöglicht, eine Unterstützung des Abstrahlens des Schaltgases zu bewirken, so dass eine möglichst laminare Strömung nach dem Austreten aus der Mündungsöffnung des Düsenkanals gegeben ist. Diese laminare Strömung kann sich beispielsweise entlang einer Wandung, welche zumindest den Isolierdüsenkanal in einen ringförmigen Kanal aufspaltet, erstrecken. Sofern dieses Element, welches die Mündungsöffnung als ringförmige Öffnung erscheinen lässt, auch in den Deflektorkanal hineinragt, kann ein verwirbelungsarmes Überleiten des Schaltgases in den Deflektorkanal unterstützt werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das Deflektorelement außenmantelseitig abgestützt ist. Ein außenmantelseitiges Abstützen des Deflektorelementes ermöglicht eine nahezu frei gestaltbare Querschnittsgestaltung im Verlauf des Deflektorkanals . Der Deflektorkanal ist frei von Halteelementen oder Einbauteilen und kann so hinsichtlich der Lenkung und Leitung von Schaltgas optimiert werden. Eine außenmantelseitige Abstützung befördert auch eine einfache Montage des Deflektors im Innern des Heizgasvolumens. So kann das Deflektorelement beispielsweise einstückig mit weiteren Baugruppen verbunden sein. Weiterhin ist durch eine außenman- telseitige Halterung bedarfsweise auch ein Austreten von
Schaltgas aus einer am entgegengesetzt liegenden Ende zu der Einströmöffnung des Isolierdüsenkanals angeordneten Ausströmöffnung vorsehbar. Damit können in diesem Bereich auch weitere Baugruppen wie Mündungskanäle, Überströmöffnungen, Ventile o. ä. angeordnet werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in einer Zeichnung schematisch gezeigt und nachfolgend näher beschrieben.
Dabei zeigt die
Figur 1 einen Schnitt durch eine Schaltgeräteanordnung mit einer ersten Variante eines Deflektorelementes, die
Figur 2 eine Schaltgeräteanordnung mit einer zweiten Variante eines Deflektorelementes in zwei Ausführungsarten und die
Figur 3 eine Schaltgeräteanordnung mit einer dritten Variante eines Deflektorelementes in zwei Ausführungsarten . In den Figuren 1, 2 und 3 sind jeweils gleich wirkende Schaltgeräteanordnungen dargestellt, die sich im Wesentlichen durch die verschiedenartigen Ausgestaltungen von in einem Heizgasvolumen angeordneten Deflektorelementen unterscheiden. Daher soll zunächst beispielhaft anhand der Figur 1 der grundsätzliche Aufbau einer Schaltgeräteanordnung dargestellt werden. Die Ausführungen bezüglich der Schaltgeräteanordnung, wie in der Figur 1 dargestellt, entsprechen sinngemäß auch für die Figuren 2 und 3 dargestellten Schaltgeräteanordnun- gen. Entsprechend sind in den Figuren gleich wirkende Baugruppen mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In der Figur 1 ist eine Schaltgeräteanordnung im Schnitt dargestellt. Die Schaltgeräteanordnung weist eine im Wesentli- chen rotationssymmetrische Struktur auf, welche sich um eine Längsachse 1 erstreckt. Die Schaltgeräteanordnung weist eine Schaltstrecke 2 auf. Die Schaltstrecke 2 erstreckt sich zwischen einem ersten Lichtbogenkontaktstück 5 sowie einem zweiten Lichtbogenkontaktstück 6. Zu den Lichtbogenkontaktstücken 5, 6 ist jeweils ein erstes Nennstromkontaktstück 3 sowie ein zweites Nennstromkontaktstück 4 zugeordnet. Die Nennstromkon- taktstücke 3, 4 sowie die Lichtbogenkontaktstücke 5, 6 sind jeweils rotationssymmetrisch zu der Längsachse 1 ausgeformt und koaxial zu der Längsachse 1 angeordnet. Dabei weist das erste Lichtbogenkontaktstück 5 eine rohrförmige Struktur auf, welches an seinem dem zweiten Lichtbogenkontaktstück 6 zugewandten Ende eine tulpenförmige Buchse aufweist. Entsprechend ist das zweite Lichtbogenkontaktstück 6 bolzenförmig ausgeführt, um unter galvanischem Kontakt in die Buchse des ersten Lichtbogenkontaktstückes 5 einfahrbar zu sein. Das zweite
Nennstromkontaktstück 4 weist eine Vielzahl von Kontaktfingern auf, welche elastisch verformbar sind und zu einer Kon- taktierung mit dem ersten Nennstromkontaktstück 3 auf eine Mantelfläche des ersten Nennstromkontaktstückes 3 auffahrbar sind.
Das erste Nennstromkontaktstück 3 sowie das erste Lichtbogen- kontaktstück 5 sind zueinandergehörig. Das zweite Nennstromkontaktstück 4 und das zweite Lichtbogenkontaktstück 6 sind ebenfalls zueinandergehörig. Die zueinandergehörigen Kontaktstücke weisen unabhängig von einem Schaltzustand der Schaltgeräteanordnung stets das gleiche elektrische Potential auf.
Die Nennstromkontaktstücke 3, 4 sowie die Lichtbogenkontaktstücke 5, 6 sind längs der Längsachse 1 relativ zueinander bewegbar, so dass Nennstromkontaktstücke 3, 4 und Licht- bogenkontaktstücke 5, 6 miteinander in Kontakt treten können. Dabei ist vorgesehen, dass bei einem Einschaltvorgang die Lichtbogenkontaktstücke 5, 6 einander zeitlich vor den Nenn- stromkontaktstücken 3, 4 kontaktieren. Bei einem Ausschaltvorgang trennen sich zunächst die Nennstromkontaktstücke 3, 4 und zeitlich darauf folgend die Lichtbogenkontaktstücke 5, 6.
Aufgrund des Zeitversatzes bei einer Kontaktierung bzw. Trennung der Lichtbogenkontaktstücke 5, 6 und Nennstromkontaktstücke 3, 4 wird ein Einschalt- bzw. Ausschaltlichtbogen zwischen dem Lichtbogenkontaktstück 5, 6 geführt. Um einen brennenden Lichtbogen günstig zu lenken und zu leiten, ist eine Isolierstoffdüse 7 vorgesehen. Die Isolierstoffdüse 7 weist einen Düsenkanal 8 auf. Der Düsenkanal 8 ist dabei rotationssymmetrisch ausgebildet und weist eine Engstelle auf, welche zeitweise von dem zweiten Lichtbogenkontaktstück 6 verdämmbar ist. Die Isolierstoffdüse 7 umgibt mit ihrem Düsenkanal 8 die Schaltstrecke 2 zumindest teilweise und ist koaxial zur Längsachse 1 ausgerichtet. Die Isolierstoffdüse 7 ist außenmantelseitig mit einem umlaufenden Kragen ausgestat- tet, welcher in einer gegengleichen Ausnehmung an dem ersten Nennstromkontaktstück 3 winkelstarr gelagert ist. Zur Sicherung der Isolierstoffdüse 7 an dem ersten Nennstromkontaktstück 3 ist eine Verschraubung 9 vorgesehen.
Das erste Lichtbogenkontaktstück 5 ragt in den Düsenkanal 8 der Isolierstoffdüse 7 hinein, wodurch der einem Heizgasvolumen 10 zugewandte Abschnitt des Düsenkanals 8 in Form eines Ringkanals ausgebildet ist. Das Heizgasvolumen 10 ist im We- sentlichen in Form eines hohlzylindrischen Speicherraumes ausgebildet, wobei die Außenmantelfläche des Heizgasvolumens
10 von dem ersten Nennstromkontaktstück 3 und die Innenmantelfläche von dem ersten Lichtbogenkontaktstück 5 bzw. einen das erste Lichtbogenkontaktstück 5 umgebenden Isolierstoff begrenzt ist. Stirnseitig ist das Heizgasvolumen 10 an seinem dem zweiten Lichtbogenkontaktstück 6 zugewandten Ende von einer Fläche der Isolierstoffdüse 7 begrenzt. Weiter ist diese Stirnseite des Heizgasvolumens 10 von der Verschraubung 9 sowie Teilen des Nennstromkontaktstückes 3 begrenzt. Am entge- gengesetzten stirnseitigen Ende des Heizgasvolumens 10 ist ein Verbindungselement 11 angeordnet. Das Verbindungselement
11 kuppelt das erste Nennstromkontaktstück 3 mit dem ersten Lichtbogenkontaktstück 5, so dass diese miteinander in Wirkverbindung stehen und über dieses Verbindungselement 11 eine elektrisch leitende Verbindung zwischen diesen beiden Kontaktstücken 3, 5 gegeben ist. In dem Verbindungselement 11 sind in Richtung der Längsachse 1 verlaufende Ausnehmungen angeordnet .
Der Bereich des ersten Lichtbogenkontaktstückes 5, welcher in den Düsenkanal 8 hineinragt, ist von einer Hilfsdüse 12 aus Isolierstoff umgeben. Die Hilfsdüse 12 begrenzt mit einer Wandung den Düsenkanal 8, insbesondere im Bereich seiner im Wesentlichen hohlzylindrischen Ausgestaltung. Die Hilfsdüse 12 überragt dabei das erste Lichtbogenkontaktstück 5 in Richtung des zweiten Lichtbogenkontaktstückes 6. Weiterhin ummantelt die Hilfsdüse 12 das erste Lichtbogenkontaktstück 5 auch zumindest zu einem Teil im Innern des Heizgasvolumens 10. In der Fläche der Isolierstoffdüse 7, in welcher der Düsenkanal 8 in dem Heizgasvolumen 10 mündet, ist eine ringförmige Mündungsöffnung 13 befindlich. Dabei ist in unmittelbarer Nähe zu der Mündungsöffnung 13 eine Einschnürung des ringförmigen Abschnittes des Düsenkanals 8 vorgesehen, so dass unmittelbar im Bereich der Mündungsöffnung 13 eine Düsenengstelle gebildet ist. Zur Bildung der Düsenengstelle ist im vorliegenden Falle die Isolierstoffdüse 7 mit einer entsprechenden radial nach innen gerichteten Anformung versehen. Unterstützt wird die Düsenwirkung durch die sich im Bereich der Mündungsöff- nung 13 radial erweiternde Hilfsdüse 12. Darüber hinaus können auch weitere Gestaltungen des Bereiches der Mündungsöffnung 13 des Düsenkanals 8 vorgesehen sein, um eine Düse zu formen. Beispielsweise können in den Kanal vorspringende Schultern, Rampen, Einschnürungen oder andere geeignete An- formungen angeordnet sein, um eine Düsenwirkung zu erzielen. Aus der Mündungsöffnung 13 des Düsenkanals 8 abstrahlendes Schaltgas wird in Abstrahlrichtung in einen Deflektorkanal 14a eines Deflektorelementes 15a eingeleitet. Die Abstrahlrichtung verläuft parallel zur Längsachse 1.
Die Figur 1 zeigt eine erste Variante eines Deflektorelementes 15a mit einem Deflektorkanal 14a. Die prinzipielle Wirkungsweise der in den Figuren 2 und 3 in Varianten gezeigten Deflektorelemente 15b, 15c und Deflektorkanäle 14b, 14c ist jeweils gleich. Lediglich die konstruktive Ausgestaltung unterscheidet voneinander.
Im Folgenden wird beispielhaft die Wirkung eines Deflektor- elementes anhand der Figur 1 beschrieben. Der Deflektorkanal 14a weist eine im Wesentlichen rotationssymmetrische Hohlstruktur auf und ist koaxial zu der Längsachse 1 angeordnet. Dabei weist das Deflektorelement 15a gemäß Figur 1 einen einstückigen Verbund mit dem ersten Nennstrom- kontaktstück 3 auf. Das Deflektorelement 15a gemäß Figur 1 ist an seinem von der Mündungsöffnung 13 fortgewandten Ende mit dem ersten Nennstromkontaktstück 3 verbunden und von diesem gehalten. Im vorliegenden Falle ist eine einstückige Ausferti- gung von Deflektorelement 15a sowie Nennstromkontaktstück 3 vorgesehen. Darüber hinaus kann das Deflektorelement 15a auch alternativ befestigt sein. Der im Innern des Deflektorelemen- tes 15a gebildete Deflektorkanal 14a weist eine Einströmöffnung auf. Die Einströmöffnung ist an dem Ende des Deflektore- lementes 15a angeordnet, welches der Mündungsöffnung 13 zugewandt ist. Das Deflektorelement 15a ist dabei derart dimensioniert, dass zwischen der Mündungsöffnung 13a und der Einströmöffnung des Deflektorkanals 14a ein spaltförmiger Freiraum vorgesehen ist. Dieser spaltförmige Freiraum dient beispiels- weise einem Abströmen von übermäßigen Schaltgasmengen bzw. einem Rückströmen von Schaltgas oder Isoliergas. An seinem der Mündungsöffnung 13 zugewandten Ende ist die Einströmöffnung ebenfalls mit einer Querschnittseinschnürung versehen, so dass im Bereich der Einströmöffnung des Deflektorkanals 14a eben- falls eine Düsenengstelle einer Düse gebildet ist. Dabei ist die Richtwirkung der Düsen an der Mündungsöffnung 13 des Düsenkanals 8 sowie der Düse der Einströmöffnung des Deflektor- kanals 14a entgegengesetzt zueinander gerichtet, d. h. in Abstrahlrichtung der Schaltgase aus der Mündungsöffnung 13 ist eine kontinuierliche Verengung zur Ausbildung einer Düse an der Mündungsöffnung 13 gegeben. Entsprechend umgekehrt ist die Düsenengstelle an der Einströmöffnung dergestalt gebildet, dass ausgehend von der Einströmöffnung des Deflektorkanals 14a eine Erweiterung des Querschnittes des Deflektorkanals 14a er- folgt. Von der Düsenwirkung wird aus der Mündungsöffnung 13a abstrahlendes Schaltgas gegen eine Außenmantelfläche der Hilfsdüse 12 gestrahlt und strömt entlang der Außenmantelfläche der Hilfsdüse 12 in den Deflektorkanal 14a ein. Innerhalb des Deflektorkanals 14a ergibt sich ein Abschnitt 16, welcher sich in Abstrahlrichtung des Schaltgases erweitert. Dabei ist dieser Abschnitt mit einer im Wesentlichen kegelstumpfförmigen Mantelfläche versehen. Vorzugsweise sollte dieser Abschnitt 16 des Deflektorkanals 14a hohlkegelstumpfförmig ausgeformt sein. An den Abschnitt 16 schließt sich ein hohlzylindrischer Abschnitt an, welcher eine annähernd konstante Querschnittsfläche des Deflektorkanals 14a zur Verfügung stellt. Der Abschnitt 16 und die in Abstrahlrichtung davor liegende düsen- förmige Verjüngung bilden einen trichterförmigen Übergang von der Einströmöffnung zu dem hohlzylindrischen Abschnitt aus.
Eine Ausströmöffnung des Deflektorkanals 14a ist von dem Verbindungselement 11 zumindest teilweise verdeckt, so dass heißes Schaltgas, welches über die Einströmöffnung in den Deflek- torkanal 14a einströmt, auch über radial ausgerichtete Öffnungen 17 um 90 Grad radial nach außen umgelenkt werden kann. Ein Teil des in den Deflektorkanal 14a eingestrahlten Schaltgases kann auch durch Öffnungen in dem Verbindungselement 11 in Abstrahlrichtung weiter strömen. Im vorliegenden Falle ist die Hilfsdüse 12 derart dimensioniert, dass diese teilweise den Deflektorkanal 14a begrenzt. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Hilfsdüse derart dimensioniert ist, dass der Deflek- torkanal 14a auf seiner gesamten Länge auch von einer Mantelfläche der Hilfsdüse 12 begrenzt ist.
Zumindest einigen der Öffnungen 17 ist eine schräge Prallwand 18 zugeordnet. Aufgrund der schrägen Anordnung der Prallwand 18 wird das Umlenken der radial nach außen geleiteten Schaltgasanteile um weitere 90 Grad unterstützt, so dass Schaltgas, welches im Innern des Deflektorkanals 14a in Abstrahlrichtung gelenkt ist, durch die Öffnungen 17 radial nach außen geleitet und an Außenmantelflächen des Deflektorelementes 15a mit entgegengesetzten Richtungssinn zurückgeleitet wird.
In der in der Figur 1 gezeigten Darstellung ist oberhalb der Längsachse 1 das Einstrahlen von Schaltgasen durch mehrere Pfeile veranschaulicht. Unterhalb der Längsachse 1 ist ein Rückströmen von Schaltgasen an Außenmantelflächen des Deflek- torelementes 15a in entgegengesetzter Richtung zur Abstrahlrichtung dargestellt, wobei das Schaltgas zu einem gegebenen Zeitpunkt wieder in die Mündungsöffnung 13 eintritt und in Richtung zweitem Lichtbogenkontaktstück 6 rückströmt.
Wie der Figur 1 zu entnehmen ist, weist das dortige Deflekto- relement 15a eine im Wesentlichen konstante Wandstärke auf, so dass sich die Formgebung des Deflektorkanals 14a auch in Außenmantelflächen des Deflektorelementes 15a wiederfindet.
Im Folgenden soll schematisch die Wirkungsweise und Funktion einer Strömung von Schaltgasen beschrieben werden.
Bei einem Schaltvorgang, insbesondere einem Ausschaltvorgang, kommt es zu einem Brennen eines Schaltlichtbogens zwischen den beiden Lichtbogenkontaktstücken 5,6. Insbesondere während einer Verdammung der Düsenengstelle durch das zweite Lichtbogenkontaktstück 6 erzeugt der Lichtbogen Schaltgas. Dies erfolgt durch Erhitzung und Expansion von in der Schaltgeräteanordnung angeordnetem Isoliergas wie beispielsweise Schwe- felhexafluorid, Stickstoff oder anderen geeigneten Gasen bzw. Gasgemischen. Das expandierte Schaltgas wird über den Düsenkanal 8 zumindest zu einem Teil in Richtung des Heizgasvolumens 10 geleitet. Dabei erfolgt eine Lenkung im Bereich der Mündungsöffnung 13 derart, dass das heiße Schaltgas zu einem Großteil, insbesondere nahezu vollständig, in die Einströmöffnung des Deflektorkanals 14a gelenkt wird. Innerhalb des Heizgasvolumens 10 befindet sich bereits kaltes Isoliergas. Dieses kalte Isoliergas wird zunächst getrieben von dem hei- ßen Schaltgas durch die Öffnungen 17 aus dem Deflektorkanal 14a hinausgetrieben. Im weiteren Verlauf kommt es zu einer immer stärkeren Ansammlung von Schaltgas in dem Heizgasvolumen 10, so dass sich der Druck innerhalb des Heizgasvolumens 10 erhöht. Mit einem Freigeben der Düsenengstelle des Düsen- kanals 8 kann das in seinem Druck erhöhte innerhalb des Heizgasvolumens 10 gespeicherte Gas ausströmen. Da bisher ein Abströmen von kaltem Isoliergas durch die Mündungsöffnung 13 aufgrund des eingestrahlten heißen Schaltgases verhindert ist, wird bei einem Freigeben der Düsenengstelle der Isolier- stoffdüse 8 zunächst das von dem heißen Schaltgas zusammenge- presste, im Bereich des freien Raumes zwischen Mündungsöffnung 13 und Einströmöffnung zwischengespeicherte kalte Isoliergas ausgestoßen. Anschließend erfolgt auch ein Abströmen des heißen Schaltgases.
Aufgrund der Anordnung eines Deflektorelementes 15a innerhalb des Heizgasvolumens 10 kann eine Vermischung von kaltem Isoliergas und heißem Schaltgas in dem Heizgasvolumen 10 begrenzt werden. Dadurch ist es möglich, dass die Schaltstrecke 2 im Bereich der Isolierstoffdüse 7 zunächst mit kaltem Isoliergas geflutet wird. Kaltes Isoliergas weist gegenüber heißem Schaltgas eine verbesserte Kühl- und Isolierwirkung auf. Damit ist es möglich, auch in kurzen Zeiträumen innerhalb des Schaltgasvolumens hohe Drücke zu erzielen und dabei lediglich eine begrenzte Durchmischung von einströmendem heißen Schaltgas und in dem Heizgasvolumen 10 befindlichen kaltem Isoliergas zuzulassen. Die Figur 2 zeigt die aus der Figur 1 bekannte Schaltgeräteanordnung, wobei im Heizgasvolumen 10 eine zweite Variante eines Deflektorelementes 15b gezeigt ist. Das Deflektorele- ment 15b ist oberhalb der Längsachse 1 in einer ersten Aus- führungsart und unterhalb der Längsachse 1 in einer zweiten Ausführungsart dargestellt. Das Deflektorelement 15b gemäß Figur 2 weist im Wesentlichen eine kegelstumpfförmige Außenmantelfläche auf. Die erste oberhalb der Längsachse 1 dargestellte Ausführungsart weist dabei über einen Großteil der Länge des Deflektorelementes 15b eine konstante Wandstärke auf, so dass sich der im Innern des Deflektorelementes 15b erstreckende Deflektorkanal 14b gemäß Figur 2 nahezu kontinuierlich erweitert und eine hohlkegelförmige Gestalt aufweist. An seinem der Mündungsöffnung 13 zugewandten Ende ist das De- flektorelement 15b mit einer vorspringenden Schulter versehen, so dass ein verjüngter Abschnitt mit düsenartigen Einengungen unmittelbar im Bereich der Einströmöffnung gegeben ist. In der ersten Ausführungsart des Deflektorelementes 15b gemäß Figur 2 ist das Deflektorelement 15b einstückig mit dem ersten Nennstromkontaktstück 3 verbunden. Weiterhin sind Variationen der Formgebung und Anordnung der Öffnungen 17 dargestellt .
Abweichend von der Formgebung der ersten Ausführungsart ober- halb der Längsachse 1 ist die zweite Ausführungsart unterhalb der Längsachse 1 innenmantelseitig mit einer sprungartigen Erweiterung 19 versehen, so dass der Deflektorkanal 14b gemäß Figur 2 unterhalb der Längsachse dargestellte Variante im Wesentlichen aus zwei aneinander stoßenden hohlzylindrischen, eine sprungartige Erweiterung 19 ausbildenden Abschnitten gebildet ist. Weiterhin ist bei der zweiten Ausführungsart des Deflektorelementes 15b eine Verschraubung des Deflektorelementes 15b vorgesehen, wobei diese Verschraubung gemeinsam mit dem Verbindungselement 11 an einer vorspringenden Schul- ter des ersten Nennstromkontaktstückes 3 erfolgt. Die Wirkung des Deflektorelementes 15b mit seinem Deflektorkanal 14b, in beiden Ausführungsarten oberhalb und unterhalb der Längsachse 1, erfolgt wie zu Figur 1 beschrieben.
Während die Ausführungen des Deflektorelementes 15a, 15b gemäß den Figuren 1 und 2 im Wesentlichen aus einem elektrisch leitenden Material vorgesehen sind, ist bei der dritten Ausführungsart gemäß der Figur 3 eine Ausgestaltung des dortigen Deflektorelementes 15c als Isolierstoffteil vorgesehen. Dabei kann vorgesehen sein, dass Teile des Deflektorelementes 15c gemäß Figur 3 mit metallischen Verstärkungen ausgestattet sind. Ebenso kann auch vorgesehen sein, dass die Deflektore- lemente 15a, 15b gemäß den Figuren 1 bzw. 2 zumindest teil- weise mit Abdeckungen aus Isolierstoff versehen sind.
Die dritte Variante eines Deflektorelementes 15c gemäß Figur 3 ist auf der Hilfsdüse 12 aufsitzend ausgebildet. Im vorliegenden Falle ist ein einstückiger Verbund zwischen Hilfsdüse 12 und Deflektorelement 15c vorgesehen. Das Deflektorelement 15c und somit auch der Deflektorkanal 14c sind vollständig von einer Außenmantelfläche der Isolierstoffdüse 12 durchsetzt. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Isolierstoffdüse 12 lediglich teilweise in das Deflektorelement 15c hinein- ragt. Der von dem Deflektorelement 15c umgebene Deflektorkanal 14c gemäß Figur 3 weist eine Ringstruktur auf. Dabei ist bei der ersten Ausführungsart oberhalb der Längsachse 1 eine kontinuierliche Erweiterung des Deflektorkanals 14c vorgesehen. Wiederum ist im Bereich der Schaltgaseintrittsöffnung des Deflektorelementes 15c eine vorspringende Nase vorgesehen, welche eine Verjüngung in Form einer Düsenengstelle unmittelbar im Bereich der Einströmöffnung darstellt. Das De- flektorelement 15c ist über Streben, welche im Innern des De- flektorkanals 14c befindlich sind, an der Hilfsdüse 12 abgestützt .
Bei der unterhalb der Längsachse 1 dargestellten zweiten Aus- führungsart des Deflektorelementes 15c ist vorgesehen, dass außenmantelseitig eine kegelstumpfförmige Mantelfläche zur Verfügung gestellt ist, während die Innenmantelseite des De- flektorelementes 15c, welche den Deflektorkanal 14c begrenzt, durch zwei aneinander stoßende im Wesentlichen hohlzylindri- sehe Abschnitte begrenzt ist, wobei eine sprungartige Erweiterung 19 von dem einen querschnittsgeringeren Abschnitt zu dem anderen querschnittsgrößeren Abschnitt erfolgt. Im Bereich des Sprunges zwischen den beiden hohlzylindrischen Abschnitten des Deflektorkanals 14c sind vorzugsweise Streben zum Abstützen des Deflektorelementes 15c anzuordnen.
Abweichend von den in den Figuren 1 und 2 gezeigten Konstruktionen ist an dem Ende des Deflektorkanals 14c, welcher von der Mündungsöffnung 13 abgewandt ist, eine Beabstandung zu der dortigen stirnseitigen Wand des Heizgasvolumens 10 vorgesehen .
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsvarianten illustriert und beschrieben wurde, ist die Er- findung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden. Insbesondere sind Varianten der Formgebung der Öffnungen, sowie Formgebungen des Deflektorkanäle sowie der De- flektorelemente vorsehbar. Vorzugsweise sollte jedoch bei der Ausrichtung der Düsenstellen an der Mündungsöffnung 13 sowie der Einströmöffnung der Deflektorkanäle 14a, 14b, 14c daran festgehalten werden, dass die Düsenwirkungen entgegengesetzt zueinander gerichtet ist, so dass aus der Mündungsöffnung ausgestrahltes Schaltgas möglichst radial nach innen zu der Längsachse 1 gegen eine Mantelfläche der Hilfsdüse 12 bzw. eine Mantelfläche des ersten Lichtbogenkontaktstückes 5 geleitet ist und entsprechend in die entgegengesetzt richtende Düsenengstelle der Einströmöffnung des Deflektorkanals über- geleitet wird.

Claims

Patentansprüche
1. Schaltgeräteanordnung mit einer eine Schaltstrecke (2) zumindest teilweise umgebenden Isolierstoffdüse (7) mit einem Düsenkanal (8), welcher in einem Heizgasvolumen (10) mündet, in welchem ein Deflektorelement (15a, 15b, 15c) mit Deflek- torkanal (14a, 14b, 14c) angeordnet ist, wobei aus dem Düsenkanal (8) in Abstrahlrichtung in das Heizgasvolumen (10) abstrahlendes Löschgas in den Deflektorkanal (14a, 14b, 14c) gelenkt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Deflektorkanal (14a, 14b, 14c) einen Abschnitt (16) aufweist, welcher in Abstrahlrichtung einen sich erweiterten Querschnitt aufweist.
2. Schaltgeräteanordnung 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 der Abschnitt (16) von einer kegelstumpfförmigen Mantelfläche begrenzt ist.
3. Schaltgeräteanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Abschnitt (16) von einer sprungartig erweiterten zylindrischen Mantelfläche begrenzt ist.
4. Schaltgeräteanordnung 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 der Düsenkanal (8) im Bereich einer Mündungsöffnung (13) eine Querschnittsreduzierung aufweist .
5. Schaltgeräteanordnung 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 der Abschnitt (16) einen Übergang zwischen einem im Wesentlichen zylindrischen Mantelfläche und einem verjüngten Abschnitt ausbildet.
6. Schaltgeräteanordnung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der verjüngte Abschnitt an einem freien, dem Düsenkanal (8) zugewandten Ende eine düsenartige Querschnittsreduzierung darstellt .
7. Schaltgeräteanordnung 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 in einer Mantelfläche des Deflektorelementes (15a, 15b, 15c) radial ausgerichtete Öffnung (17) angeordnet sind.
8. Schaltgeräteanordnung nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass gegenüber zumindest einer Öffnung (17) eine schräg ausgerichtete Prallwand (18) angeordnet ist.
9. Schaltgeräteanordnung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Öffnungen (17) in der zylindrischen Mantelfläche angeordnet sind.
10. Schaltgeräteanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Deflektorelement (15a, 15b, 15c) an seinem von der Isolierstoffdüse (8) abgewandten Ende gehalten ist.
11. Schaltgeräteanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Heizgasvolumen (10) zwischen einem ersten und einem zweiten jeweils koaxial ausgerichteten Kontaktstück (3, 5) angeordnet ist.
12. Schaltgeräteanordnung nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Deflektorelement (15a, 15b, 15c) einstückig mit einem der
Kontaktstücke (3) verbunden ist.
13. Schaltgeräteanordnung nach Anspruch 11 oder 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Deflektorelement (15a, 15b, 15c) an einem die beiden Kontaktstücke (3, 5) winkelstarr kuppelnden Verbindungselement (11) angeschlagen ist.
14. Schaltgeräteanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine den Düsenkanal (8) begrenzende Wandung in den Deflektor- kanal (14a, 14b, 14c) hineinragt.
15. Schaltgeräteanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Deflektorelement (15a, 15b, 15c) elektrisch leitend ist.
16. Schaltgeräteanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Düsenkanal (8) ringförmig in dem Heizgasvolumen (10) mündet.
17. Schaltgeräteanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Deflektorelement (15a, 15b, 15c) außenmantelseitig abgestützt ist.
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