EP2801101B1

EP2801101B1 - Schaltgeräteanordnung

Info

Publication number: EP2801101B1
Application number: EP13703377.5A
Authority: EP
Inventors: Radu-Marian Cernat; Volker Lehmann; Andrzej Nowakowski
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2012-02-16
Filing date: 2013-02-05
Publication date: 2018-11-14
Anticipated expiration: 2033-02-05
Also published as: MX2014009882A; EP2801101A1; US9396891B2; MX337102B; CN104115251B; US20150034601A1; CN104115251A; RU2014137327A; RU2631259C2; DE102012202408A1; WO2013120733A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltgeräteanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, eine derartige Schaltgeräteanordnung ist aus der US 5 793 597 bekannt.
Eine weitere Schaltgeräteanordnung ist beispielsweise aus der Patentschrift DE 102 21 580 B3 bekannt. Die dortige Schaltgeräteanordnung umfasst eine Unterbrechereinheit mit einer Schaltstrecke sowie mit relativ zueinander bewegbaren Schaltkontaktstücken. Um in der Schaltstrecke entstehendes Schaltgas abzuführen, ist ein Schaltgaskanal vorgesehen, welcher in der Schaltstrecke entspringt und durch die Unterbrechereinheit verläuft. Über den Schaltgaskanal ist eine Verbindung zwischen der Schaltstrecke und der Umgebung der Unterbrechereinheit herstellt. Der Schaltgaskanal ist von einer hohlvolumigen Gefäßanordnung begrenzt, welche mit einem der Kontaktstücke verbunden ist.
Bei der bekannten Anordnung ist der Schaltgaskanal im Innern der Gefäßanordnung derart ausgestaltet, dass durch einander umgreifende, im Wesentlichen koaxial angeordnete Elemente der Schaltgaskanal mehrfach umgelenkt ist. Dadurch ist es möglich, heißes Schaltgas längs des Strömungsweges mit kaltem Isoliergas zu verwirbeln und schlussendlich dieses verwirbelte Schaltgas in die Umgebung der Unterbrechereinheit abströmen zu lassen. Aufgrund der koaxialen Anordnung der einander umgreifenden Elemente wird das Schaltgas in axialer Richtung ausgestoßen. Zum Positionieren der Unterbrechereinheit sind Isolatoren vorgesehen, gegen welche dass aus dem Schaltgaskanal austretende Schaltgas gestrahlt wird. Ebenso sind elektrische Anschlüsse, welche zum Einbinden der Unterbrechereinheit in ein elektrisches Netzwerk dienen, dem ausgestoßenen Schaltgas ausgesetzt. Insbesondere an den Isolatoren erweist es sich als kritisch, dass das mit Abbrandpartikeln versetzte Schaltgas gegen die Oberfläche der Isolatoren strömt. Selbst bei einer gemäß Patentschrift DE 102 21 580 B3 vorgesehenen Verrippung der Isolatoren ist zu befürchten, dass sich nach mehrfachen Schalthandlungen auf den Isolatoren ein elektrisch leitfähiger Belag ausbildet, welcher einen Kriechstrompfad zwischen der Unterbrechereinheit und dem dortigen Kapselungsgehäuse darstellt. Derartige Kriechstrompfade gefährden die Funktionsfähigkeit der bekannten Schaltgeräteanordnung. Zusätzlich ist eine vorzeitige Alterung der angestrahlten Isolatoren durch die von dem Schaltgas ausgehende thermische Einwirkung zu erwarten.
Daher ist es Aufgabe der Erfindung, eine Schaltgeräteanordnung anzugeben, welche eine erhöhte Betriebssicherheit aufweist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Schaltgeräteanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die hohlvolumige Gefäßanordnung innenmantelseitig von einem den Schaltgaskanal schalenförmig unterteilenden Rohrkörper durchsetzt ist, wobei der Rohrkörper mantelseitig zumindest eine Durchtrittsöffnung aufweist, über welche durch den Rohrkörper separierte Schalen miteinander kommunizieren, und wobei die Auslassöffnung und die Durchtrittsöffnung versetzt zueinander angeordnet sind.
Eine Schaltgeräteanordnung dient einem Herstellen bzw. einem Unterbrechen eines Strompfades. Zu diesem Zwecke weist die Schaltgeräteanordnung eine Unterbrechereinheit mit relativ zueinander bewegbaren Schaltkontaktstücken auf. Die Schaltkontaktstücke stellen in kontaktiertem Zustand einen Strompfad her und sichern im voneinander getrennten Zustand eine Isolierstrecke der Schaltgeräteanordnung. Im Bereich der Schaltkontaktstücke ist eine Schaltstrecke angeordnet, innerhalb welcher beispielsweise bei einem Schaltvorgang entstehende Schaltlichtbögen geführt sind. Als Schaltstrecke wird der Raum bezeichnet, innerhalb welchem eine Kontaktierung/Trennung von Kontaktbereichen der relativ zueinander bewegbaren Schaltkontaktstücke erfolgt. Die Schaltstrecke kann innerhalb einer Schaltkammer liegen. Eine Schaltkammer begrenzt beispielsweise den Raum, in welchem ein Lichtbogen brennen kann. Ein Schaltlichtbogen tritt beispielsweise als Vorüberschlag bei einem Einschaltvorgang und als Ausschaltlichtbogen bei einem Ausschaltvorgang auf. Die Schaltkontaktstücke können beispielsweise als Nennstromkontaktstücke, als Lichtbogenkontaktstücke oder als kombinierte Nenn- und Lichtbogenkontaktstücke ausgebildet sein. Insbesondere im Hochspannungseinsatz beim Schalten hoher Leistungen, ist es von Vorteil, separate Nennstrom- und Lichtbogenkontaktstücke zu nutzen, so dass im Einschaltzustand ein Nennstrom vorzugsweise über widerstandsarme Nennstromkontaktstücke geführt ist. Bei einem Ausschaltvorgang oder einem Einschaltvorgang auftretende Lichtbögen sind hingegen vorzugsweise an den Lichtbogenkontaktstücken geführt, welche eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber thermischen Einwirkungen eines Lichtbogens aufweisen. Die Schaltkontaktstücke können vorzugsweise zueinander linear verschiebbar sein, so dass zum Herstellen bzw. Aufheben einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen den Schaltkontaktstücken eine lineare Bewegung notwendig ist. Als vorteilhaft haben sich dabei bolzenförmige Schaltkontaktstücke erwiesen, die mit ihrer Bolzenlängsachse koaxial zu einem gegengleich ausgeformten buchsenförmigen Schaltkontaktstück ausgerichtet sind. Dabei kann vorgesehen sein, dass zur Erzeugung einer Relativbewegung lediglich eines der Schaltkontaktstücke angetrieben ist und das andere Schaltkontaktstück in Ruhe verbleibt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass beide Schaltkontaktstücke bewegbar gelagert sind.
Bei einem Auftreten eines Schaltlichtbogens kann es aufgrund der thermischen Einwirkung desselben zu einem Expandieren von Fluiden wie Gasen und Flüssigkeiten kommen, welche sich im Bereich der Schaltstrecke befinden. Zusätzlich kann es zu einem Verdampfen von festen oder flüssigen Stoffen kommen, so dass in der Schaltstrecke ein durch den Lichtbogen erhitztes, expandiertes und mit Abbrandprodukten verunreinigtes Schaltgas vorliegt. Um die Schaltstrecke vor einem Bersten zu schützen bzw. ein beliebiges Strömen des Schaltgases aus der Schaltstrecke zu verhindern, ist ein Schaltgaskanal eingerichtet, welcher in der Schaltstrecke entspringt und im Bereich der Schaltstrecke eine Einlauföffnung aufweist. Vorzugsweise kann sich der Schaltgaskanal ausschließlich auf einer Potentialseite der Schaltstrecke erstrecken. So ist einer Potentialverschleppung über die Schaltstrecke hinweg entgegengewirkt. Getrieben durch eine vom Lichtbogen ausgehende Drucküberhöhung innerhalb der Schaltstrecke strömt das Schaltgas in eine Einlauföffnung des Schaltgaskanals hinein. Der Schaltgaskanal wird durch die hohlvolumige Gefäßanordnung zumindest abschnittsweise begrenzt. Als hohlvolumige Gefäßanordnung eignen sich Hohlkörper, welche das Schaltgas in ihrem Inneren aufnehmen und leiten. Ein derartiger Hohlkörper kann beispielsweise jeweils im Wesentlichen ballonförmig, flaschenförmig, rotationssymmetrisch, hohlzylindrisch etc. ausgeformt sein. Diese hohlvolumige Gefäßordnung muss eine entsprechende Widerstandskraft gegenüber von dem Schaltgas ausgehende Drücke sowie thermische Belastungen aufweisen. Die hohlvolumige Gefäßanordnung sollte nach einem Übertreten des Schaltgases aus der Schaltstrecke einen Abschnitt des Schaltgaskanals zur Verfügung stellen, in welchem das Schaltgas sich entspannen, d. h. expandieren und verwirbeln kann. Die hohlvolumige Gefäßanordnung sollte als Expansionsvolumen dienen. Die hohlvolumige Gefäßanordnung kann dabei ein oder mehrstückig ausgebildet sein. Beispielsweise kann die hohlvolumige Gefäßanordnung einen Grundkörper, beispielsweise nach Art einer Haube aufweisen, die beispielsweise vorzugsweise im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Die hohlvolumige Gefäßanordnung weist ein gegenüber der Schaltstrecke vergrößertes Volumen auf, so dass innerhalb der hohlvolumigen Gefäßanordnung ein Entspannungsvolumen gebildet ist, in welchem das Schaltgas eine Druckreduktion sowie Temperaturreduktion erfahren kann. Vorteilhafterweise sollte die hohlvolumige Gefäßanordnung ebenso wie die Schaltstrecke mit einem elektrisch isolierenden Fluid befüllt sein. Als elektrisch isolierende Fluide eignen sich beispielsweise Isoliergase oder Isolierflüssigkeiten. Als vorteilhaft haben sich dabei Stickstoff und Schwefelhexafluorid erwiesen. Um die elektrische Isolationsfestigkeit weiter zu erhöhen, kann das in Schaltstrecke und hohlvolumiger Gefäßanordnung befindliche Isolierfluid in seinem Druck überhöht sein. Das Isolierfluorid sollte dabei vorzugsweise die Unterbrechereinheit umspülen und die Unterbrechereinheit durchspülen. Das außerhalb der Unterbrechereinheit befindliche Isolierfluid bildet dabei die Umgebung der Unterbrechereinheit, wobei der Schaltgaskanal das aus der Schaltstrecke fortgeführte Schaltgas in die Umgebung der Unterbrechereinheit auslässt. Über die Auslassöffnung verlässt das Schaltgas den Schaltgaskanal und tritt in die Umgebung ein. Es kann die Verwendung einer oder mehrerer Auslassöffnungen vorgesehen sein.
Im Bereich der Verbindung des Kontaktstückes mit der hohlvolumigen Gefäßanordnung, wird das Schaltgas in den Schaltgaskanal eingeleitet. Der Schaltgaskanal kann dabei beispielsweise auch von einem Schaltkontaktstück begrenzt sein. So ist eine Möglichkeit gegeben, das Schaltgas auf einem kurzen Wege unmittelbar am Ort seiner Entstehung in den Schaltgaskanal einzuleiten. Der Schaltgaskanal erstreckt sich im Inneren der hohlvolumigen Gefäßanordnung, wobei innerhalb der hohlvolumigen Gefäßanordnung das Schaltgas eine Expansion vollziehen kann. Durch die Expansion erfolgt ein Verwirbeln mit dem im Innern der hohlvolumigen Gefäßanordnung befindlichen (kalten) elektrisch isolierenden Fluid. Der Bereich der Erzeugung des Schaltgases, nämlich im Bereich des mit der hohlvolumigen Gefäßanordnung verbundenen Kontaktstückes sowie der Bereich der Auslassöffnung des Schaltgases in die Umgebung der Unterbrechereinheit sind möglichst weit voneinander zu beabstanden, so dass das Schaltgas im Innern der hohlvolumigen Gefäßanordnung durchmischen und abkühlen kann. Der Verlauf des Schaltgaskanals verhindert ein unmittelbares Durchschlagen eines durch die hohlvolumige Gefäßanordnung hindurchströmenden Schaltgases. Das Schaltgas sollte dabei zwangsweise zumindest einmalig um zumindest 90° umgelenkt werden, um von einer axialen Einströmrichtung in eine radiale Ausströmrichtung durch eine Auslassöffnung im Mantel der hohlvolumigen Gefäßanordnung ausgeleitet zu werden. Das Schaltgas sollte vorzugsweise in axialer Richtung in die hohlvolumige Gefäßanordnung eintreten und in eine radiale Richtung aus der hohlen Gefäßanordnung ausströmen. Als vorteilhaft hat sich dabei erwiesen, die hohlvolumige Gefäßanordnung als im Wesentlichen hohlen Zylinder auszuführen, wobei insbesondere im Wesentlichen rotationssymmetrische Hohlzylinder von Vorteil sind. Unter einen im Wesentlichen hohlen Zylinder wird im Sinne dieses Dokumentes ein entlang einer Zylinderachse erstreckender Hohlkörper angesehen, welcher im Verlauf der Zylinderachse auch verschiedene Querschnitte aufweisen kann und welcher darüber hinaus beispielsweise stirnseitig zusätzliche Anforderungen aufweisen kann. Das Schaltgas sollte dabei vorzugsweise in Richtung der Zylinderachse in die hohlvolumige Gefäßanordnung eingeblasen werden, wobei die mantelseitige Auslassöffnung des Schaltgaskanals in einer die Zylinderachse in sich geschlossen umgreifende Wandung, also einem Mantel der hohlvolumigen Gefäßanordnung angeordnet ist. Die hohlvolumige Gefäßanordnung kann beispielsweise im Wesentlichen eine flaschenförmige Struktur aufweisen, wobei die Einlauföffnung des Schaltgaskanals stirnseitig an einem querschnittsreduzierten Flaschenhals angeordnet ist und eine Auslassöffnung am Flaschenboden mantelseitig angeordnet ist. Die hohlvolumige Gefäßanordnung kann beispielsweise zumindest abschnittsweise haubenförmig ausgebildet sein, d. h., eine im Wesentlichen hohlzylindrischen Struktur aufweisen, wobei durchaus längs der Zylinderachse variierende Querschnitte möglich sind. So ist es beispielsweise möglich, eine radial erweiterte Haube mit z. B. zumindest abschnittsweise konischer Struktur zu verwenden.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die hohlvolumige Gefäßanordnung am zweiten Ende einen im Wesentlichen topfförmigen Armaturkörper aufweist. Ein Armaturkörper dient einem dielektrischen Abschluss/Verschluss der hohlvolumigen Phasenleiteranordnung an seinem von dem ersten Ende abgewandten zweiten Ende. Der Armaturkörper sollte dazu eine dielektrisch günstige Formgebung aufweisen, um Entladungserscheinungen zu verhindern. Der Armaturkörper kann dazu insbesondere im Wesentlichen topfförmig ausgeformt sein. Der Armaturkörper kann jedoch auch abweichende dielektrisch günstige Formen aufweisen. Der Armaturkörper kann dabei auch lediglich in einem Abschnitt topfförmig ausgebildet sein und darüber hinaus auch weitere Formgebung aufweisen. Ein Armaturkörper kann vorteilhafterweise dazu eingerichtet sein, die hohlvolumige Gefäßanordnung mit einem weiteren Kontaktelement zu verbinden, so dass die Unterbrechereinheit in einen zu unterbrechenden Strompfad eingeschleift werden kann. Der Armaturkörper kann dazu entsprechend leitfähig ausgestaltet sein, wobei insbesondere eine Topfform hinsichtlich seiner dielektrischen Eigenschaften von Vorteil ist. Dabei sollte sich der Armaturkörper, ausgehend von einem Topfboden, mit den den Topfboden mantelseitig umgebenden Mantelwandungen zu der Schaltstrecke hin öffnen. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, den Armaturkörper beispielsweise mit einem Grundkörper zu verbinden, wobei das von dem Armaturkörper topfförmig umgebende Volumen gemeinsam mit dem Grundkörper der hohlvolumigen Gefäßanordnung ein Volumen zur Ausbildung des Schaltgaskanals bereitstellt. Beispielsweise kann der Grundkörper nach Art einer Haube ausgestaltet sein, wobei die Haube sich in Richtung des Armaturkörpers öffnet und der topfförmige Armaturkörper sich wiederum in Richtung Grundkörper öffnet. Die Öffnungen der Haube und des topfförmigen Armaturkörper können vorzugsweise einander dichtend, das innere Volumen der hohlvolumigen Gefäßanordnung begrenzend aneinander stoßen bzw. einander umgreifen. Durch eine derartig mehrteilig ausgebildete hohlvolumige Gefäßanordnung kann das von der hohlvolumigen Gefäßanordnung umgrenzte und begrenzte Volumen vergrößert werden. Weiterhin ist die Möglichkeit gegeben, verschiedenartig dimensionierte Bauteile zu einer hohlvolumigen Gefäßanordnung zu verbinden. So kann beispielsweise an dem Armaturkörper eine Position zum Kontaktieren der Unterbrechereinheit verschiedenartig festgelegt sein. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Armaturkörper frei von elektrischen Anschlussbauteilen ist, so dass der Armaturkörper lediglich ein Volumen zur Verfügung stellt, welches gemeinsam mit einem weiteren Körper oder mehreren weiteren Körpern die hohlvolumige Gefäßanordnung begrenzt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die mantelseitige Auslassöffnung zumindest teilsweise, insbesondere vollständig durch den Armaturkörper begrenzt ist.
Ein Armaturkörper kann beispielsweise einstückig ausgeformt sein. Beispielsweise können Gussverfahren zum Einsatz kommen, um den Armaturkörper auszuformen. Entsprechend können Mantelwandungen des topfförmigen Bereiches des Armaturkörpers genutzt werden, um eine mantelseitige Auslassöffnung zu begrenzen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Armaturkörper lediglich einen Teil einer mantelseitigen Auslassöffnung begrenzt. So kann vorgesehen sein, dass die Auslassöffnung beispielsweise gemeinsam durch verschiedene Elemente, welche gemeinsam die hohlvolumige Gefäßanordnung umschließen, begrenzt ist.
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass an dem Armaturkörper ein Steckkontakt angeordnet ist.
Mittels eines Steckkontaktes ist es vereinfacht möglich, die Unterbrechereinheit der Schaltgeräteanordnung mit einer Anschlussleitung zu verbinden. Der Armaturkörper kann als Träger eines Steckkontaktes dienen, sowie gegebenenfalls teilweise selbst als Steckkontakt ausgebildet sein. Der Steckkontakt kann je nach Bauform der Schaltgeräteanordnung dabei an beliebigen Positionen befindlich sein. Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn der Steckkontakt im Bodenbereich eines topfförmigen Armaturkörpers angeordnet ist. Dabei sollte der Steckkontakt insbesondere außerhalb des topfförmig eingeschlossenen Volumens, also frei von einem Umgriff durch eine Mantelwandung, im Bodenbereich des Armaturkörpers angeordnet sein. Beispielsweise kann bei Verwendung eines im Wesentlichen rotationssymmetrischen Topfes der Steckkontakt möglichst zentrisch im Bodenbereich des topfförmigen Armaturkörpers angeordnet sein.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die hohlvolumige Gefäßanordnung innenmantelseitig von einem den Schaltgaskanal schalenförmig unterteilenden Rohrkörper durchsetzt ist.
Der Schaltgaskanal kann sich im Innern der hohlvolumigen Gefäßanordnung verschiedenartig erstrecken. Durch ein Einziehen eines Rohrkörpers ist es möglich, das Innere der hohlvolumigen Gefäßanordnung in unterschiedliche Zonen bzw. Teilvolumina zu unterteilen. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Rohr im Wesentlichen hohlzylindrisch, insbesondere im Wesentlichen kreisringförmig hohlzylindrisch ausgeformt ist, so dass eine zentrisch im Innern des Rohrkörpers liegende (insbesondere kreiszylindrische) Schale von einer im Wesentlichen hohlzylindrischen Schale umgeben ist. Die Schalen sind durch den Rohrkörper voneinander separiert. Es kann weiter vorgesehen sein, dass mehrere Rohrkörper ineinandergeschachtelt eine größere Anzahl von schalenartigen Abschnitten des Schaltgaskanals begrenzen. Vorteilhafterweise sollte eine Hauptdurchströmungsrichtung des Rohrkörpers innen- sowie außenmantelseitig im Wesentlichen gleichartig gerichtet sein, so dass ein intensives und zügiges Verwirbeln von Schaltgas und dielektrisch günstigerem elektrisch isolierendem Fluid ermöglicht ist. So kann der Schaltgaskanal in eine Richtung von Schaltgas durchströmt werden. Richtungsänderungen werden auf eine geringe Anzahl reduziert, wobei die Hauptströmungsrichtung erhalten bleibt. Querströmungen dienen im Wesentlichen einem Verwirbeln des Schaltgases. Schaltgas kann kontinuierlich in den Schaltgaskanal ein- und ausströmen. In der hohlvolumigen Gefäßanordnung kann unter Beibehaltung der Strömungsrichtung das Schaltgas verwirbeln und gegebenenfalls auch vorübergehend in Querrichtungen strömen und sich mit der Hauptströmungsrichtung überlagern.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Rohrkörper mantelseitig zumindest eine Durchtrittstrittsöffnung aufweist, über welche durch den Rohrkörper separierte Schalen miteinander kommunizieren.
Über Durchtrittsöffnungen ist es möglich, die innere von dem Rohrkörper umgriffene Schale und die äußere sich um den Rohrkörper herum erstreckende Schale des umschlossenen Volumens der hohlvolumigen Gefäßanordnung miteinander kommunizieren. Somit können Schaltgasanteile sowohl aus dem Inneren des Rohrkörpers in den äußeren Bereich des Rohrkörpers als auch umgekehrt von dem äußeren Bereich um den Rohrkörper herum in den inneren von dem Rohrkörper umschlossenen Bereich übertreten. Somit sind trotz gleichgerichteter Strömungsrichtungen sowohl innenmantelseitig als auch außenmantelseitig am Rohrkörper Querströmungen zugelassen, welche ein zügiges Durchmischen des Schaltgases längs der Längsachse des Rohrkörpers zulassen. Die Hautströmungsrichtung verläuft in Richtung der Längsachse.
Als Durchtrittsöffnungen können beispielsweise Langlöcher vorgesehen sein, deren Längserstreckung im Wesentlichen quer zur Längsachse des Rohrkörpers liegen. Insbesondere kann ein Versatz der Position der Durchtrittsöffnungen vorgesehen sein. Die Position der Durchtrittsöffnungen kann dabei variieren. Es sollte jedoch vorgesehen sein, dass Durchtrittsöffnungen, welche im Bereich des Armaturkörpers gelegen sind, ausschließlich in ein und dieselbe (radiale) Richtung eine Durchtrittsmöglichkeit für das Schaltgas zur Verfügung stellen.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass der Rohrkörper mantelseitig zumindest eine Durchtrittsöffnung aufweist, welche von der hohlvolumigen Gefäßanordnung, insbesondere von dem Armaturkörper beabstandet überspannt ist.
Eine Durchtrittsöffnung kann beabstandet zu dem Rohrkörper von einer geschlossenen Wandung der hohlvolumigen Gefäßanordnung, insbesondere des Armaturkörpers überspannt sein. Die überspannende Wandung sollte außenmantelseitig zu dem Rohrkörper liegen. Die Wandung dient als Deflektor für die überspannte Durchtrittsöffnung passierendes Schaltgas. Vorteilhafterweise sollten eine überspannte Durchtrittsöffnung durch einen Abschnitt einer den Topfboden umgebenden Mantelwandung des Armaturkörpers überdeckt sein. Dadurch ist eine Möglichkeit gegeben, durch die Durchtrittsöffnung hindurchtretendes Schaltgas gegen die überspannende Wandung des Armaturkörpers strömen zu lassen und dort umzulenken. Die Wandung stellt eine Barriere dar.
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Rohrkörper die Auslassöffnung des Schaltgaskanals beabstandet überspannt.
Entsprechend kann auch vorgesehen sein, dass die Auslassöffnung des Schaltgaskanals von einer geschlossenen Wandung des Rohrkörpers überspannt ist. Die Wandung dient als Deflektor für Schaltgas. Hier kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Rohrkörper innenmantelseitig vor der Auslassöffnung angeordnet ist, so dass ein direktes Austreten von Schaltgas aus der von dem Rohrkörper umschlossenen Schale innerhalb der hohlvolumigen Gefäßanordnung über eine Auslassöffnung in die Umgebung der Unterbrechereinheit verhindert ist. Entsprechend ist eine Barriere zur Verfügung gestellt, welche das zur Auslassöffnung hinstrebende Schaltgas zusätzlich umlenkt und ablenkt, wodurch beispielsweise auch ein Ineinanderleiten von Teilen der Schaltgasströmung, die sowohl innen- als auch außenmantelseitig längs des Rohrkörpers strömen, ermöglicht ist. Damit wird ein zusätzliches Verwirbeln kurz vor einem Austreten des Schaltgases in die Umgebung der Unterbrechereinheit bewirkt.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Auslassöffnung und die Durchtrittsöffnung versetzt zueinander angeordnet sind.
Ein Versatz von Auslassöffnung und Durchtrittsöffnung verhindert ein direktes Austreten von eine Durchtrittsöffnung passierenden Schaltgasanteilen durch die Auslassöffnung in die Umgebung der Unterbrechereinheit. Insbesondere sollten die Auslassöffnung und die Durchtrittsöffnung in diametral entgegengesetzten Abschnitten in der Wandung der hohlvolumigen Gefäßanordnung (bevorzugt im dem Armaturkörper) und der Wandung des Rohrkörpers vorgesehen sein. Somit wird gewährleistet, dass unmittelbar vor einem Austreten des Schaltgases aus dem Schaltgaskanal das Schaltgas zumindest teilweise auf eine Umlaufbahn um den Rohrkörper herum gezwungen wird. Dies sind insbesondere die Schaltgasanteile, welche durch Durchtrittsöffnungen im Bereich des zweiten Endes der hohlvolumigen Gefäßanordnung strömen. Somit kann beispielsweise neben einem im Wesentlichen axialen Fortleiten des Schaltgases vor einem Austreten des Schaltgases durch die Auslassöffnung auch ein Rotieren des Schaltgases bewirkt werden, wobei in diesem rotierenden Schaltgasstrom vor einem Austritt des Schaltgases aus dem Schaltgaskanal auch eine axial strömende Komponente des Schaltgases gelenkt werden kann. Eine Vermischung des Schaltgases mit elektrisch isolierendem Fluid wird dadurch zusätzlich befördert und unterstützt. Am zweiten Ende der Hohlvolumigen Gefäßanordnung sollte(n) die Auslassöffnung(en) entgegengesetzt zu der /den im Bereich des zweiten Endes der hohlvolumigen Gefäßanordnung liegenden Durchtrittsöffnungen liegen. So weisen im Bereich des zweiten Endes Durchtrittsöffnungen und Auslassöffnungen im Wesentlichen dieselbe Gasdurchtrittsrichtung auf. Die Öffnungen sind jedoch an unterschiedlichen Baugruppen entgegengesetzt zueinander angeordnet. Insbesondere sollte der Versatz derart vorgesehen sein, dass, bezogen auf eine Hochachse, welche den Topfboden des Armaturkörpers im Wesentlichen lotrecht schneidet, und welche parallel oder deckungsgleich zur Zylinderachse der hohlvolumigen Gefäßanordnung ausgerichtet ist, ein Versatz der Auslassöffnung und Durchtrittsöffnung in Umfangsrichtung gegeben ist. So kann im Bereich des zweiten Endes eine axiale Überdeckung von Auslassöffnungen und Durchtrittsöffnungen zugelassen werden. Am zweiten Ende, insbesondere in einem axialen Bereich, sollten sämtliche dort befindliche Durchtrittsöffnungen und sämtliche dort befindliche Auslassöffnungen jeweils in eine gemeinsame Strahlrichtung Schaltgas durchtreten lassen. Die Strahlrichtungen der Durchtrittsöffnungen und der Auslassöffnungen sollten verschieden voneinander sein. Die Strahlrichtungen können auch im Wesentlichen parallel zueinander liegen. In diesem Falle sollte das Schaltgas mit entgegengesetztem Richtungssinn durch Durchlassöffnungen und Auslassöffnungen strömen.
Die Durchtrittsöffnung und die Auslassöffnung können dabei beispielsweise nach Art von Langlöchern ausgeformt sein, wobei sich sowohl die Auslassöffnung als auch die Durchtrittsöffnung auf ein und derselben Umlaufbahn befinden können, wobei Auslassöffnung und Durchtrittsöffnung an diametral entgegengesetzten Punkten der Umlaufbahn angeordnet sein sollten.
Vorteilhafterweise kann weiter vorgesehen sein, dass der Rohrkörper am Armaturkörper abgestützt freitragend in die hohlvolumige Gefäßanordnung hineinragt.
Ein Abstützen des Rohrkörpers am Armaturkörper ermöglicht eine vereinfachte Montage der Unterbrechereinheit, da der Rohrkörper gemeinsam mit dem Armaturkörper beispielsweise während einer Vervollständigung der hohlvolumigen Gefäßanordnung montiert werden kann. Der Rohrkörper kann beispielsweise in die topfförmige Ausnehmung bis in den Topfboden hineinragen und am Topfboden anliegen, so dass der Rohrkörper stirnseitig mit einem Boden des topfförmigen Armaturkörpers verbunden ist. Der Rohrkörper ragt vorzugsweise, ausgehend vom Bodenbereich des Armaturkörpers durch die topfförmige Mantelwandung hindurch und überragt den Armaturkörper und durchstreicht einen Großteil der Erstreckung der hohlvolumigen Gefäßanordnung zwischen erstem und zweitem Ende. Der Rohrkörper ist dabei vorzugsweise zu den Mantelwandungen des topfförmigen Armaturkörpers beabstandet, so dass außenmantelseitig am Rohrkörper ein Ringspalt gebildet ist. Vorzugsweise sollte der Rohrkörper nach Art eines Kreisringes mit dem Topfboden des Armaturkörpers verbunden sein. Durch eine freitragende Ausgestaltung des Rohrkörpers sind Trag- und Abstützeinbauten im Innern der hohlvolumigen Gefäßanordnung nicht erforderlich. Weiterhin ergibt sich durch eine freitragende Konstruktion eine vereinfachte Montage des Armaturkörpers. Der Armaturkörper kann beispielsweise mit seinem freien Ende fluchtend zu einem der Kontaktstücke bzw. zu einer Einlauföffnung des Schaltgaskanals in der Schaltstrecke der hohlvolumigen Gefäßanordnung ausgerichtet sein, so dass durch eine Einlauföffnung in das Innere der hohlvolumigen Phasenleiteranordnung einströmendes Schaltgas vorzugsweise zunächst in den inneren von dem Rohrkörper umschlossenen Bereich einströmt. Zwischen dem freien Ende des Rohrkörpers und einer Einströmöffnung der hohlvolumigen Gefäßanordnung kann ein Spalt verbleiben, welcher wie die Durchtrittsöffnungen wirkt.
Der Rohrkörper kann beispielsweise elektrisch leitendes Material aufweisen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass zwischen dem Rohrkörper und der hohlvolumigen Gefäßanordnung eine Schale des Schaltgaskanals mit ringförmigem Querschnitt begrenzt ist, wobei der Strömungswiderstand der ringförmigen Schale am ersten Ende der hohlvolumigen Phasenleiteranordnung geringer ist als am zweiten Ende der hohlvolumigen Gefäßanordnung.
Der Rohrkörper unterteilt das Hohlvolumen der hohlvolumigen Gefäßanordnung in verschiedene Schalen, die einander umgeben. Beispielsweise kann im Innern des Rohrkörpers zentrisch eine zylindrische Schale vorgesehen sein, welche außenmantelseitig getrennt durch den Rohrkörper von einer hohlzylindrischen Schale umgriffen ist. In jeder der Schalen erfolgt ein Strömen des Schaltgases, wobei die Hauptströmungsrichtung des Schaltgases in jeder der Schalen gleichartig gerichtet ist. Über die Durchtrittsöffnungen ist eine Kommunikation zwischen den einzelnen Schalen ermöglicht. Wird nunmehr in der äußeren Schale mit ringförmigem Querschnitt eine Erhöhung des Strömungswiderstandes, ausgehend von der ersten Seite der hohlvolumigen Gefäßanordnung hin zu der zweiten Seite der hohlvolumigen Gefäßanordnung vorgenommen, so ist es möglich, zunächst ein Entspannen des einströmenden Schaltgases zu gestatten, wobei mit einer Querschnittsreduzierung und erhöhtem Strömungswiderstand in Richtung der Auslassöffnung des Schaltgaskanals in die Umgebung eine erneute Beschleunigung der Strömung innerhalb des Schaltgaskanals erzwungen werden kann. Somit ist es zum einen möglich, das Schaltgas in dem widerstandsärmeren Abschnitt, welcher in Richtung der ersten Seite der hohlvolumigen Gefäßanordnung angeordnet ist, ein Entspannen des Schaltgases vorzunehmen und dieses entspannte Schaltgas dann in den widerstandserhöhten Bereich der Schale zu pressen, wodurch sich am zweiten Ende eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des abströmenden Schaltgases ergibt. Somit kann ein rasches Austreten von Schaltgas aus dem Schaltgaskanal befördert werden. Eine Widerstandserhöhung kann stufenartig oder auch kontinuierlich durch Querschnittsänderungen des Schaltgaskanals vorgenommen werden.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass an der hohlvolumigen Gefäßanordnung die ringförmige Schale am zweiten Ende von dem Armaturkörper und am ersten Ende von einer die Armatur stirnseitig aufnehmenden Haube begrenzt ist.
Durch eine entsprechende Querschnittsgestaltung des Armaturkörpers und der Haube, ist es in einfacher Weise möglich, die Haube und den Armaturkörper miteinander zu verbinden und dabei ein Abschluss der hohlvolumigen Phasenleiteranordnung vorzunehmen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Haube im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgestaltet ist, oder beispielsweise auch nach Art eines Konus ausgeformt ist, wobei der Armaturkörper von der Haube umgriffen ist und in die Haube eingesetzt ist. Dabei sollten die Öffnungen des Armaturkörpers sowie die Haubenöffnung einander zugewandt sein, so dass sich die Volumina von Haube und Topf zu einem Gesamtvolumen der hohlvolumigen Gefäßanordnung ergänzen können. Zwischen Haube und Topf ist ein dichtender Verbund von Vorteil, um das Schaltgas in Richtung der Auslassöffnung zu treiben. Die Verbundstelle kann genutzt werden, um einen Übergang von dem strömungswiderstandsärmeren Abschnitt in dem strömungswiderstandsgrößeren Abschnitt der ringförmigen Schale auszubilden. Die beiden Abschnitte werden vorzugsweise jeweils von der Haube und dem Armaturkörper begrenzt, wobei Habe und Armaturkörper durch voneinander verschiedene Querschnitte den Strömungswiderstand verschieden beeinflussen. Somit ist zum einen ein vereinfachter Verbund von Armaturkörper und Haube gegeben. Zum anderen wird so in einfacher Weise eine Querschnittreduktion vorgenommen, um veränderte Strömungswiderstände in einer Schale zu bewirken. Weiterhin kann so auch eine Querschnittsreduktion der äußeren Hüllkontur der Unterbrechereinheit erzielt werden. Bei einer Anordnung der mantelseitigen Austrittsöffnung an dem Armaturkörper befindet sich die Austrittsöffnung in einem Bereich, welcher in einer Projektion in Richtung der Zylinderachse vollständig von der Haube überragt ist. Somit ist dieser Bereich zusätzlich dielektrisch durch die Haube geschirmt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die hohlvolumige Gefäßanordnung eine Phasenleiteranordnung ist, welche mit einem der Kontaktstücke elektrisch kontaktiert ist.
Eine Ausbildung der hohlvolumigen Gefäßanordnung als Phasenleiteranordnung weist den Vorteil auf, eines der Kontaktstücke elektrisch leitend mit der hohlvolumigen Gefäßanordnung zu kontaktieren. Durch eine Ausgestaltung als Phasenleiteranordnung kann die hohlvolumige Gefäßanordnung eingesetzt werden, um einen Abschnitt eines durch die Schaltgeräteanordnung zu unterbrechenden bzw. zu schaltenden Strompfades auszubilden. Die hohlvolumige Gefäßanordnung kann beispielsweise aus metallischen Gussstücken gefertigt sein. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Armaturkörper als Aluminiumguss gefertigt ist. Weiterhin kann ein Grundkörper, welcher mit dem Armaturkörper verbunden ist, ebenfalls aus Aluminiumguss gefertigt sein. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, zum einen eine elektrische Kontaktierung eines der Kontaktstücke vorzunehmen. Zum anderen kann die hohlvolumige Gefäßanordnung dielektrisch vorteilhaft ausgeformt sein. Beispielsweise kann die hohlvolumige Gefäßanordnung sich im Wesentlichen rotationssymmetrisch zu einer Längsachse bzw. Zylinderachse erstrecken, so dass das Hohlvolumen, welches von der hohlvolumigen Gefäßanordnung umschlossen ist, dielektrisch geschützt ist. Somit können innerhalb der hohlvolumigen Gefäßanordnung auch Baugruppen angeordnet sein, die beispielsweise vorspringende Kanten aufweisen. Zum Beispiel kann ein Umlenkgetriebe zum Antrieb eines bewegbaren Kontaktstückes auch zumindest teilweise in die hohlvolumige Gefäßanordnung hineinragen. Weiter kann die hohlvolumige Gefäßanordnung als Teil des zu unterbrechenden Strompfades bzw. herzustellenden Strompfades durch die Schaltgeräteanordnung genutzt werden. Ein mit der hohlvolumigen Gefäßanordnung kontaktiertes Kontaktstück sollte dauerhaft mit der hohlvolumigen Phasenleiteranordnung kontaktiert sein, so dass unabhängig von einer Schaltstellung der Unterbrechereinheit die hohlvolumige Gefäßanordnung und das Kontaktstück dasselbe elektrische Potential führen.
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass zumindest eines der Kontaktstücke von der hohlvolumigen Gefäßanordnung getragen ist.
Die hohlvolumige Gefäßanordnung muss ihrerseits eine ausreichende mechanische sowie thermische Stabilität aufweisen, um den im Innern strömenden Schaltgasen einen Widerstand entgegenzubringen. Entsprechend weist die hohlvolumige Gefäßanordnung eine winkelstarre Struktur auf, die auch eingesetzt werden kann, um die Unterbrechereinheit zu stabilisieren. Die hohlvolumige Gefäßanordnung kann so beispielsweise als Tragelement dienen, um eines der Kontaktstücke im Innern der Schaltgeräteanordnung zu positionieren. Die hohlvolumige Gefäßanordnung kann beispielsweise eines der Kontaktstücke außenmantelseitig umgreifen und dieses beispielsweise nach Art eines Rohrstutzens aufnehmen. Über einen derartigen Rohrstutzen ist es möglich, eine Einlauföffnung des Schaltgaskanals zu der Schaltstrecke hin zur Verfügung zu stellen, wobei der Rohrstutzen/das Kontaktstück beispielsweise aus der Schaltstrecke in den Schaltgaskanal eintretendes Schaltgas frei in das Innere der hohlvolumigen Gefäßanordnung einströmen kann. Weiterhin ist durch ein Abstützen des Kontaktstückes, insbesondere am ersten Ende der hohlvolumigen Gefäßanordnung die Möglichkeit gegeben, die hohlvolumige Gefäßanordnung selbst im Bereich des zweiten Endes abzustützen und das erste Ende freitragend auszuführen. Damit können die elektrisch aktiven Teile der Kontaktstelle über die hohlvolumige Gefäßanordnung beabstandet zu Haltepunkten der Unterbrechereinheit gehalten werden. Damit ist es möglich, die Kontaktstücke selbst von Halte- und Führungsfunktionen zu entlasten und Halte- und Führungskräfte über die hohlvolumige Gefäßanordnung zu kanalisieren. Entsprechend sind zusätzliche Stützführungs- und Positionierungsmechanismen für ein von der hohlvolumigen Gefäßanordnung getragenes Kontaktstück nicht von Nöten.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend näher beschrieben.
Dabei zeigt die

Figur: einen Schnitt durch eine Schaltgeräteanordnung.

Die Figur zeigt einen Schnitt durch eine Schaltgeräteanordnung in schematisierter Ausführung. Die Schaltgeräteanordnung weist ein Gehäuse 1 auf. Das Gehäuse 1 ist vorliegend ein Gussgehäuse aus elektrisch leitfähigem Material, beispielsweise Aluminium, welches Erdpotential führt. Das Gehäuse 1 weist einen ersten Flansch 2 sowie einen zweiten Flansch 3 auf. Das Gehäuse 1 ist als druckfestes Kapselungsgehäuse ausgeführt, so dass im Innern des Gehäuses 1 ein Überdruck aufgebaut und ein Fluid eingeschlossen werden kann.
Im Innern des Gehäuses 1 ist eine Unterbrechereinheit 4 der Schaltgeräteanordnung angeordnet. Die Unterbrechereinheit 4 verfügt über ein erstes Lichtbogenkontaktstück 5 sowie ein zweites Lichtbogenkontaktstück 6 sowie über ein erstes Nennstromkontaktstück 7 sowie ein zweite Nennstromkontaktstück 8. Das erste Lichtbogenkontaktstück 5 sowie das erste Nennstromkontaktstück 7 sind dauerhaft miteinander galvanisch kontaktiert. Das zweite Lichtbogenkontaktstück 6 sowie das zweite Nennstromkontaktstück 8 sind ebenfalls dauerhaft galvanisch miteinander kontaktiert. Dadurch sind die einander zugeordneten Kontaktstücke 5, 6, 7, 8 dauerhaft mit dem gleichen elektrischen Potential beaufschlagt. Das erste Lichtbogenkontaktstück 5 ist hohlzylindrisch ausgeführt und weist einen buchsenförmigen Kontaktbereich auf. Das erste Lichtbogenkontaktstück 5 ist koaxial zu einer Längsachse 9 angeordnet. Das zweite Lichtbogenkontaktstück 6 ist dem ersten Lichtbogenkontaktstück 5 stirnseitig gegenüberliegend angeordnet, wobei das zweite Lichtbogenkontaktstück 6 im Wesentlichen bolzenförmig ausgebildet ist und koaxial zu der Längsachse 9 ausgerichtet ist. Sowohl das erste Lichtbogenkontaktstück 5 als auch das zweite Lichtbogenkontaktstück 6 sind zum Erzeugen einer Schaltbewegung antreibbar, wobei das erste Lichtbogenkontaktstück 5 sowie das zweite Lichtbogenkontaktstück 6 jeweils längs der Längsachse 9 verschieblich und antreibbar gelagert sind. Das erste Lichtbogenkontaktstück 5 und das zweite Lichtbogenkontaktstück 6 bewegen sich stets mit entgegengesetztem Richtungssinn. Das zweite Lichtbogenkontaktstück 6 ist an seinem Kontaktbereich gegengleich zum buchsenförmigen Kontaktbereich des ersten Lichtbogenkontaktstückes 5 ausgeformt, so dass das zweite Lichtbogenkontaktstück 6 zur Herstellung eines Strompfades in das erste Lichtbogenkontaktstück 5 einfahren kann. Das erste Nennstromkontaktstück 7 ist rohrförmig ausgeführt und umgibt das erste Lichtbogenkontaktstück 5 außenmantelseitig und ist koaxial zur Längsachse 9 ausgerichtet. Das zweite Nennstromkontaktstück 8 umgibt das zweite Lichtbogenkontaktstück 6 außenmantelseitig, wobei das zweite Nennstromkontaktstück 8 koaxial zum zweiten Lichtbogenkontaktstück 6 ausgerichtet ist. Das zweite Nennstromkontaktstück 8 weist eine Kontaktbuchse mit elastischen Kontaktfingern auf, in welche eine Außenmantelfläche des rohrförmigen ersten Nennstromkontaktstückes 7 einfahrbar ist. Das zweite Nennstromkontaktstück 8 ist ortsfest gelagert. Das erste Nennstromkontaktstück 7 ist gemeinsam mit dem ersten Lichtbogenkontaktstück 5 längs der Längsachse 9 verschiebbar. Zur Positionierung des ersten Lichtbogenkontaktstückes 5 sowie des ersten Nennstromkontaktstückes 7 ist eine Führungsbuchse 10 vorgesehen. Die Führungsbuchse 10 ist koaxial zur Längsachse 9 ausgerichtet. Die Führungsbuchse 10 umgreift das erste Nennstromkontaktstück 7 außenmantelseitig. Zwischen der Führungsbuchse 10 und dem ersten Nennstromkontaktstück 7 ist eine Gleitkontaktanordnung angeordnet. Mit dem ersten Lichtbogenkontaktstück 5 sowie mit dem ersten Nennstromkontaktstück 7 ist eine Isolierstoffdüse 11 winkelstarr verbunden. Die Isolierstoffdüse 11 umgibt das erste Lichtbogenkontaktstück 5 außenmantelseitig und ist selbst von dem ersten Nennstromkontaktstück 7 zumindest abschnittsweise umgriffen. Die Isolierstoffdüse 11 stellt einen Isolierstoffdüsenkanal zur Verfügung, in welchen das zweite Lichtbogenkontaktstück 6 während eines Schaltvorganges eintauchen bzw. durchtauchen kann. Ein zwischen den Lichtbogenkontaktstücken 5, 6 brennender Lichtbogen wird so an einem radialen Ausbauchen gehindert.
Mit der Isolierstoffdüse 11 ist eine Schubstange 12 verbunden. Über die Schubstange 12 kann eine Bewegung des ersten Nennstromkontaktstückes 7 bzw. des ersten Lichtbogenkontaktstückes 5 über die Schaltstrecke zwischen den Kontaktstücken 5, 6, 7, 8 übertragen werden. Ein Kurzschließen der Schaltstrecke wird durch die elektrisch isolierende Isolierstoffdüse 11 verhindert. Somit ist es möglich, eine Bewegung auf das zweite Lichtbogenkontaktstück 6 einzukoppeln. Dazu ist weiter ein Umlenkgetriebe 13 eingesetzt, welches eine lineare Bewegung der Koppelstange 12 über einen zweiarmigen Hebel auf das zweite Lichtbogenkontaktstück 6 überträgt. Durch das Umlenkgetriebe 13 wird eine Umformung der Bewegung ermöglicht, wobei die Bewegung in ihrem Richtungssinn umgekehrt wird.
Das zweite Nennstromkontaktstück 8 ist stirnseitig an einer hohlvolumigen Gefäßanordnung 14 angeschlagen. Die hohlvolumige Gefäßanordnung 14 umgreift das zweite Nennstromkontaktstück 8 außenmantelseitig. Die hohlvolumige Gefäßanordnung 14 ist als Phasenleiteranordnung elektrisch leitend ausgeführt und Teil eines durch die Schaltgeräteanordnung zu schaltenden Strompfades. Über die hohlvolumige Gefäßanordnung 14 sind das zweite Nennstromkontaktstück 8 sowie das zweite Lichtbogenkontaktstück 7 mechanisch gehalten. Weiterhin ist über die hohlvolumige Gehäuseanordnung 14 eine Kontaktierung des zweiten Nennstromkontaktstückes 8 sowie des zweiten Lichtbogenkontaktstückes 6 vorgenommen. Die hohlvolumige Phasenleiteranordnung 14 weist einen Grundkörper 15 auf. Der Grundkörper 15 ist nach Art einer Haube ausgebildet, die einen hohlzylindrischen bzw. konischen Charakter aufweist. An einem ersten Ende der hohlvolumigen Gefäßanordnung 14 ist das zweite Nennstromkontaktstück 8 kontaktiert. An einem zweiten Ende, welches entgegengesetzt zum ersten Ende liegt (bezogen auf die Längsachse 9 bzw. auf die Zylinderachse des Grundkörpers 15), ist ein topfförmiger Armaturkörper 16 angeordnet. Der topfförmige Armaturkörper 16 sowie der Grundkörper 15 in Form einer Haube, sind mit ihrer jeweiligen Topföffnung bzw. Haubenöffnung einander zugewandt, so dass die von dem topfförmigen Armaturkörper 16 bzw. von dem Grundkörper 15 umgriffenen Teilvolumina einander ergänzen und gemeinsam ein Volumen für die hohlvolumige Gefäßanordnung 14 zur Verfügung stellen. Dabei ist vorgesehen, dass der topfförmige Armaturkörper 16 mit seinen mantelseitigen Topfwandungen außenmantelseitig von dem Grundkörper 15 umgriffen ist, wobei der Grundkörper 15 einen größeren Querschnitt aufweist, als der topfförmige Armaturkörper 16. Somit ist am Übergang zwischen Grundkörper 15 und topfförmigen Armaturkörper 16 eine Reduzierung des im Innern der hohlvolumigen Gefäßanordnung 14 umschlossenen Querschnittes vorgenommen.
Die hohlvolumige Gefäßanordnung 14 ist nahezu über ihre gesamte axiale Erstreckung von einem Rohrkörper 17 durchsetzt. Der Rohrkörper 17 weist vorteilhaft eine hohlzylindrische Grundstruktur mit insbesondere kreisringförmigem Querschnitt auf. Der Rohrkörper 17 unterteilt somit das von der hohlvolumigen Gefäßanordnung 14 begrenzte Volumen, so dass mehrere Schalen innerhalb der hohlvolumigen Gefäßanordnung 14 ausgebildet sind. Somit ergibt sich zwischen der Außenmantelseite des Rohrkörpers 17 und der Innenmantelseite der hohlvolumigen Phasenleiteranordnung 14 eine Schale 18 mit kreisringförmigem Querschnitt. Weiterhin ergibt sich zentral im Innern des Rohrkörpers eine weitere Schale 19 mit vollzylindrischem Querschnitt. Die Schale 18 weist an ihrem dem zweiten Nennstromkontaktstück 8 zugewandten ersten Ende einen größeren Querschnitt auf, als an ihrem dem topfförmigen Armaturkörper 16 zugewandten zweiten Ende. Der Rohrkörper 17 ist stirnseitig bündig mit dem Topfboden des topfförmigen Armaturenkörpers 16 verbunden. Der Rohrkörper 17 erstreckt sich ausgehend vom Topfboden bzw. ausgehend vom topfförmigen Armaturkörper 16 durch die hohlvolumige Gefäßanordnung 14 in Richtung des zweiten Nennstromkontaktstückes 8. Der Rohrkörper 17 ist dabei freitragend in den Raum hineinragend ausgeführt, wobei das freie Ende des Rohrkörpers 17 beabstandet zu einem Rohrstutzen 20 ist. Zwischen dem Rohrstutzen 20 und dem freien Ende des Rohrkörpers 17 ist ein Ringspalt gebildet. Vorliegend ist der Rohrstutzen 20 als Teil der hohlvolumigen Gefäßanordnung 14 ausgeformt, wobei der Rohrstutzen 20 auch als diskrete Baugruppe oder auch als Teil des zweiten Nennstromkontaktstückes 8 ausgestaltet sein kann. Der Rohrstutzen 20 umgreift einen Querschnitt, welcher im Wesentlichen fluchtend zum Querschnitt der Buchse des zweiten Nennstromkontaktstückes 8 ausgeformt ist. Das zweite Nennstromkontaktstück 8 ist von dem Schaltgaskanal durchsetzt, welcher in einer Schaltstrecke entspringt. Die Schaltstrecke ist der Raum, in welchem eine Kontaktierung, Trennung der Kontaktbereiche der Kontaktstücke 5, 6, 7, 8 erfolgt. Eine Schaltstrecke ist vorliegend zwischen den beiden Lichtbogenkontaktstücken 5, 6 angeordnet. Eine weitere Schaltstrecke ist zwischen den Nennstromkontaktstücken 7, 8 angeordnet. Der Schaltgaskanal entspringt sowohl in der einen als auch in der anderen Schaltstrecke. So ist sichergestellt, dass in jeder der Schaltstrecken gegebenenfalls generiertes Schaltgas über denselben Schaltgaskanal abgeführt werden kann. Der Rohrkörper 17 ist mit Durchtrittsöffnungen 21 versehen, die mantelseitig eingebracht sind. Die Durchtrittsöffnungen 21 sind symmetrisch am Umfang verteilt, so dass eine Kommunikation der Schale 18 und der weiteren Schale 19 über die Durchtrittsöffnungen 21 ermöglicht ist. Die Durchtrittsöffnungen 21, welche im Bereich des topfförmigen Armaturkörpers 16 liegen, sind ausschließlich in eine Richtung ausgerichtet. Die Durchtrittsöffnung 18 im Bereich des topfförmigen Armaturkörpers 16 überspannend, ist an dem Rohrkörper 17 eine geschlossene Wandung ausgebildet, in welcher auf eine Anordnung von Durchtrittsöffnungen 21 verzichtet wurde.
An dem topfförmigen Armaturenkörper 16 sind mantelseitig Auslassöffnungen 22 des Schaltgaskanals in die Mantelwandung eingebracht. Dabei ist die Lage der Auslassöffnungen 22 am topfförmigen Armaturkörper 16 derart vorgesehen, dass die Durchtrittsöffnungen 21 im Bereich des topfförmigen Armaturenkörpers 16 diametral entgegengesetzt zu den Auslassöffnungen 22 ausgerichtet sind. Auslassöffnungen 22 und Durchtrittsöffnungen 21 sind zueinander versetzt angeordnet. Somit sind die Durchtrittsöffnungen 21 außenmantelseitig von einer Wandung der hohlvolumigen Phasenleiteranordnung 14 überspannt. Die Austrittsöffnungen 22 hingegen sind innenmantelseitig von einer Wandung des Rohrkörpers 17 überspannt.
Somit ist sichergestellt, dass nach einem Durchtreten von Schaltgas durch die Durchtrittsöffnungen 21 in eine radiale Richtung zunächst ein Anprallen an einer die Durchtrittsöffnung 21 überdeckenden Wandung erfolgt und erst daraufhin folgend wiederum durch ein radiales Umlenken ein Austreten aus den Auslassöffnungen 22 erfolgen kann.
An dem topfförmigen Armaturkörper 16 ist ein Steckkontakt 23 angeordnet. Vorliegend ist der Steckkontakt 23 mittels einer Schraubverbindung am Topfboden des topfförmigen Armaturkörpers 16 verschraubt, wobei mit dem Steckkontakt 23 eine erste Anschlussleitung 24 verbunden ist. Die erste Anschlussleitung 24 ragt durch den ersten Flansch 2 hindurch und dient einer Einkoppelung der Schaltgeräteanordnung beispielsweise in eine Schaltanlage. Um eine dielektrische Schirmung des Steckkontaktes 23 vorzunehmen, ist der Steckkontakt 23 von einer Schirmhaube 25 umgeben. Am topfförmigen Armaturkörper 16 ist ein Schirmring 26 angeformt, welcher gemeinsam mit der Schirmhaube 25 für eine dielektrische Schirmung des Bereiches des Steckkontaktes 23 sorgt. Neben einer stirnseitigen zentrischen Anordnung des Steckkontaktes 23 kann dieser beispielsweise auch exzentrisch, mantelseitig oder anderweitig am topfförmigen Armaturkörper 16 angeordnet sein. Über den Steckkontakt 23 sowie die erste Anschlussleitung 24 ist eine elektrische Kontaktierung der hohlvolumigen Gefäßanordnung 14 vorgesehen, so dass der Armaturkörper 16 sowie der Grundkörper 15 als Teile der hohlvolumigen Gefäßanordnung 14 als Strombahn zur Zuführung eines elektrischen Stromes zu dem zweiten Nennstromkontaktstück 8/dem zweiten Lichtbogenkontaktstück 6 dienen.
An der Führungsbuchse 10 ist mantelseitig ein weiterer Steckkontakt 27 angeordnet, in welchen elektrisch kontaktiert eine zweite Anschlussleitung 28 eingesteckt ist. Die zweite Anschlussleitung 28 ragt durch den zweiten Flansch 3 und dient einer elektrischen Kontaktierung des ersten Nennstromkontaktstückes 7 bzw. des ersten Lichtbogenkontaktstückes 5 unter Zwischenschaltung der Führungsbuchse 10. Die beiden Anschlussleitungen 25, 28 können ihrerseits elektrisch isoliert relativ zum Gehäuse 1 abgestützt sein, wobei über die Steckverbindungen 23, 27 auch die Unterbrechereinheit 4 positioniert sein kann. Mit einer Strichpunktierung ist in der Figur die Verwendung von separaten Isolatoren 29 angedeutet, über welche die Unterbrechereinheit 4 alternativ oder zusätzlich am Gehäuse 1 abgestützt sein kann. Die Flanschöffnungen von erstem und zweitem Flansch 2, 3 können beispielsweise unter Nutzung von elektrisch isolierenden Verschlussmitteln, welche von den Anschlussleitungen 24, 28 durchsetzt sind, gasdicht sowie druckdicht verschlossen sein. Somit ist es möglich, das Innere des Gehäuses 1 mit einem elektrisch isolierenden Fluid, beispielsweise Schwefelhexafluoridgas oder Stickstoffgas oder Gemischen mit diesen Gasen zu befüllen. Bei Ausgestaltung des Gehäuses 1 als druckfestes Gehäuse ist eine Beaufschlagung des Fluids im Innern des Gehäuses 1 mit Überdruck ermöglicht. Die Unterbrechereinheit 4 ist somit von einem elektrisch isolierenden Fluid umspült, sowie von dem elektrisch isolierenden Fluid durchspült. Das elektrisch isolierenden Fluid, welches in dem Gehäuse 1 eingeschlossen ist und welches die Unterbrechereinheit 4 umgibt, stellt die Umgebung der Unterbrechereinheit 4 dar, in welche aus den Auslassöffnungen 22 ausgestoßenes Schaltgas abgegeben wird.
Im Folgenden soll beispielhaft ein Einschalt- sowie ein Ausschaltvorgang und die dabei auftretenden Schaltgasströme beschrieben werden. In der Figur ist die Schaltgeräteanordnung im ausgeschalteten Zustand dargestellt, d. h., sowohl die Nennstromkontaktstücke 7, 8 als auch die Lichtbogenkontaktstücke 5, 6 sind voneinander getrennt. Zwischen den Schaltkontaktstücken 5, 6, 7, 8 ist eine Isolierstrecke gebildet, welche mit elektrisch isolierendem Fluid befüllt ist. Bei einem Einschaltvorgang wird eine Bewegung des ersten Nennstromkontaktstückes 7 sowie des ersten Lichtbogenkontaktstückes 5 sowie der Isolierstoffdüse 11 in Richtung des zweiten Nennstromkontaktstückes 8 initiiert. Dazu ist das Gehäuse 1 von einer Welle 30 durchsetzt, an welcher ein Schwenkhebel befestigt ist. Über den Schwenkhebel und ein Pleuel 31 wird eine Drehbewegung der Welle 30 in eine lineare Bewegung in Richtung der Längsachse 9 gewandelt. Die Welle 30 durchsetzt das Gehäuse 1 fluiddicht, so dass eine Antriebsbewegung von außerhalb des Gehäuses 1 in das Innere des Gehäuses 1 fluiddicht übertragen werden kann. Eine Bewegung von erstem Lichtbogenkontaktstück 5 und erstem Nennstromkontaktstück 7 und Isolierstoffdüse 11 in Richtung des zweiten Nennstromkontaktstückes 8 bewirkt eine Bewegung der Koppelstange 12 und ein Antreiben des Umlenkgetriebes 13. In Folge wird das zweite Lichtbogenkontaktstück 6 in Richtung des ersten Lichtbogenkontaktstückes 5 getrieben, so dass zeitlich vor einer Kontaktierung der Nennstromkontaktstücke 7, 8 eine Kontaktierung der Lichtbogenkontaktstücke 5, 6 erfolgt. Somit ist sichergestellt, dass ein Einschaltlichtbogen zwischen den Lichtbogenkontaktstücken 5, 6 geführt ist. Bei einem Auftreten eines Einschaltlichtbogens erlischt dieser unmittelbar nach einem galvanischen Berühren der beiden Lichtbogenkontaktstücke 5, 6. Die Nennstromkontaktstücke 7, 8 können danach miteinander in galvanischen Kontakt treten, wobei ein nahezu lichtbogenfreies Kommutieren eines Stromes von den Lichtbogenkontaktstücken 5, 6 auf die Nennstromkontaktstücke 7, 8 möglich ist.
Bei einem Ausschaltvorgang wird eine Bewegung mit umgekehrtem Richtungssinn initiiert, d. h., das erste Nennstromkontaktstück 7 sowie das erste Lichtbogenkontaktstück 5 werden von dem zweiten Lichtbogenkontaktstück 6 bzw. dem zweiten Nennstromkontaktstück 8 fortbewegt. Zunächst trennen sich die beiden Nennstromkontaktstücke 7, 8 voneinander. Ein Ausschaltstrom kann nahezu lichtbogenfrei auf die Lichtbogenkontaktstücke 5, 6 kommutieren, die zeitlich nachfolgend voneinander getrennt werden. Mit der Trennung kann es je nach zu unterbrechendem Strom zu einem Zünden eines Lichtbogens kommen. Der Lichtbogen ist bevorzugt innerhalb des Isolierstoffdüsenkanals geführt. Der Lichtbogen expandiert elektrisch isolierendes Fluid, verdampft das elektrisch isolierende Fluid, verdampft Isolierstoff der Isolierstoffdüse 11 und verdampft ebenfalls Leitermaterial der Lichtbogenkontaktstücke 5, 6. Es entsteht ein Schaltgas. Das Schaltgas weist eine geringere Isolationsfestigkeit auf als das elektrisch isolierende Fluid. Aufgrund der Expansion und thermischen Einwirkung entsteht in der Schaltstrecke ein Überdruck. Das Schaltgas wird aus der Schaltstrecke aufgrund dieses Überdruckes in den Schaltgaskanal getrieben. Dabei passiert das Schaltgas zunächst eine Einlauföffnung des Schaltgaskanals im zweiten Nennstromkontaktstück 8. Das Schaltgas wird in die weitere Schale 19 hineingetrieben und zunächst in axialer Richtung durch den Rohrkörper 17 strömen. Über die Durchtrittsöffnungen 21 kann das Schaltgas, getrieben durch kontinuierlich nachströmendes Schaltgas, auch in die erste Schale 18 überströmen und während dieses Strömens erfolgt ein Vermischen des einströmenden kontaminierten Schaltgases mit innerhalb der hohlvolumigen Gefäßanordnung 14 befindlichem elektrisch isolierenden Fluid. Das Schaltgas strömt dabei zunächst von dem ersten Ende der hohlvolumigen Gefäßanordnung 14 zum zweiten Ende der hohlvolumigen Gefäßanordnung 14. Dort wird es zum einen aus den Durchtrittsöffnungen 21 im Bereich des topfförmigen Armaturkörpers 16 in radialer Richtung gegen die überspannende Wandung des Armaturkörpers 16 getrieben und von dort in Umfangsrichtung umgelenkt und anschließend durch eine Auslassöffnung 22 ausgestoßen. Weiterhin wird dieses Ausstoßen von einer axialen Komponente der Anteile des Schaltgases überlagert, die sich bereits in der ersten Schalte 18 innerhalb der hohlvolumigen Phasenleiteranordnung 14 befinden, wodurch sich die axialen und radialen Schaltgasanteile vor einem Passieren der Auslassöffnungen 22 überlagern und vermischen. Radiale Komponenten und axiale Komponenten der Schaltgasströmung werden vor einem Austritt durch die Auslassöffnungen 22 ineinander geleitet, so dass auch unmittelbar vor einem Durchtritt des Schaltgases durch die Auslassöffnungen 22 in die Umgebung ein zusätzliches Verwirbeln sichergestellt ist.

Claims

Schaltgeräteanordnung aufweisend eine Unterbrechereinheit (4) mit einem ersten und einem zweiten Schaltkontaktstück (5, 6, 7, 8), welche relativ zueinander bewegbar sind, sowie mit einem in einer zwischen den Schaltkontaktstücken (5, 6, 7, 8) bildbaren Schaltstrecke entspringenden Schaltgaskanal, welcher durch die Unterbrechereinheit (4) verläuft und die Schaltstrecke mit der Umgebung der Unterbrechereinheit (4) verbindet und welcher zumindest abschnittsweise von einer hohlvolumigen Gefäßanordnung (14) begrenzt ist, die an einem ersten Ende mit einem der Kontaktstücke (6, 8) verbunden ist, wobei die hohlvolumige Gefäßanordnung (14) an einem entgegengesetzt zu dem ersten Ende liegenden zweiten Ende eine mantelseitige Auslassöffnung (22) des Schaltgaskanals in die Umgebung aufweist, wobei
die hohlvolumige Gefäßanordnung (14) am zweiten Ende einen Armaturkörper (16) aufweist, welcher im Wesentlichen topfförmig ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die hohlvolumige Gefäßanordnung (14) innenmantelseitig von einem den Schaltgaskanal schalenförmig unterteilenden Rohrkörper (17) durchsetzt ist, wobei der Rohrkörper (17) mantelseitig zumindest eine Durchtrittsöffnung (21) aufweist, über welche durch den Rohrkörper (17) separierte Schalen (18, 19) miteinander kommunizieren, und wobei die Auslassöffnung (22) und die Durchtrittsöffnung (21) versetzt zueinander angeordnet sind.
Schaltgeräteanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die mantelseitige Auslassöffnung (22) zumindest teilweise, insbesondere vollständig durch den Armaturkörper (16) begrenzt ist.
Schaltgeräteanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
an dem Armaturkörper (16) ein Steckkontakt (23) angeordnet ist.
Schaltgeräteanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Rohrkörper (17) mantelseitig zumindest eine Durchtrittsöffnung (21) aufweist, welche von der hohlvolumigen Gefäßanordnung (14), insbesondere von dem Armaturkörper (16) beabstandet überspannt ist.
Schaltgeräteanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Rohrkörper (17) die Auslassöffnung (22) des Schaltgaskanals beabstandet überspannt.
Schaltgeräteanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Rohrkörper (17) am Armaturkörper (16) abgestützt freitragend in die hohlvolumige Gefäßanordnung (14) hineinragt.
Schaltgeräteanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Rohrkörper (17) und der hohlvolumigen Gefäßanordnung (14) eine Schale (18) des Schaltgaskanals mit ringförmigem Querschnitt begrenzt ist, wobei die Schale (18) derart ausgebildet ist, dass der Strömungswiderstand der ringförmigen Schale (18) am ersten Ende der hohlvolumigen Gefäßanordnung (14) geringer ist als am zweiten Ende der hohlvolumigen Gefäßanordnung (14).
Schaltgeräteanordnung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
an der hohlvolumigen Gefäßanordnung (14) die ringförmige Schale (18) am zweiten Ende von dem Armaturkörper (16) und am ersten Ende von einer die Armatur (16) stirnseitig aufnehmenden Haube (15) begrenzt ist.
Schaltgeräteanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die hohlvolumige Gefäßanordnung (14) eine Phasenleiteranordnung ist, welche mit einem der Kontaktstücke (6, 8) elektrisch kontaktiert ist.
Schaltgeräteanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Kontaktstücke (6, 8) von der hohlvolumigen Gefäßanordnung (14) getragen ist.