EP3469618A1 - Unterbrechereinheit für einen leistungsschalter - Google Patents

Unterbrechereinheit für einen leistungsschalter

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EP3469618A1
EP3469618A1 EP17739931.8A EP17739931A EP3469618A1 EP 3469618 A1 EP3469618 A1 EP 3469618A1 EP 17739931 A EP17739931 A EP 17739931A EP 3469618 A1 EP3469618 A1 EP 3469618A1
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EP
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channel
housing
interrupter unit
nozzle
hot gas
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EP17739931.8A
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EP3469618B1 (de
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Radu-Marian Cernat
Volker Lehmann
Andrzej Nowakowski
Frank Reichert
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Siemens Energy Global GmbH and Co KG
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Siemens AG
Siemens Corp
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Publication date
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Publication of EP3469618B1 publication Critical patent/EP3469618B1/de
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    • H01H2033/906—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism with pressure limitation in the compression volume, e.g. by valves or bleeder openings

Definitions

  • Interrupter unit for a circuit breaker The invention relates to an interrupter unit for a circuit breaker
  • the interrupter unit has two elec ⁇ cally conductive arcing contact pieces, along ei ⁇ ner switching path between an open position in which the arcing contact pieces are separated by the switching distance from each other, and a closed position in which the arcing contact pieces are in galvanic contact with each other, relative to each other are movable. Further, the interrupter unit has an insulating material surrounding the switching path at least partially ⁇ .
  • the invention relates to an interrupter unit for a circuit breaker formed in the form of a so-called self- blow switch .
  • Self-blowing switches in a turn-off operation, release energy released by an arc burning between the arcing contacts for an erase pressure build-up to extinguish the arc.
  • an arc chamber in which the arc burns, is connected to a heating volume, in which by the arc heated and expanding insulating gas, liberated by Ablationses Isolierdüsenmaterial and thermal
  • Radiation from the arc chamber increase the gas pressure.
  • the insulating gas in the heating volume is used to extinguish the arc. At low currents, the effect in the
  • the invention has for its object to provide an improved interrupter unit for a circuit breaker.
  • An interrupter unit of the invention for a Leis ⁇ tung switch comprises two electrically conductive arcing contact pieces, an insulating nozzle, a heating volume, a separator housing, a cold gas duct and a hot-gas duct.
  • the arcing contact pieces are along a contact gap between a see-off position in which the arcing contact pieces are separated by the switching path, and a closed position in which the arcing contact pieces are in galvanic contact with each other, relatively movable.
  • the insulating nozzle surrounds the switching path at least partially.
  • the separating housing divides the heating volume into a cold gas and a hot gas region and has at least one connecting opening connecting the cold gas region to the hot gas region.
  • the cold gas passage extends through a nozzle channel end portion of the nozzle channel and is connected to the cold gas portion of the heating volume.
  • the hot gas channel runs through the nozzle channel end section of the nozzle channel and is connected to the hot gas region of the heating volume.
  • the breaker unit is particularly advantageous for a trained in the form of a diblasschalters Leis ⁇ tion switch.
  • the heating volume serves as a reservoir for storing insulating gas, which is used in a turn-off operation for deleting a burning between the arcing contact pieces arc. Under a ⁇ OFF operation, a movement of the arcing contact pieces of the closed to the open position is in this case understood to.
  • the hot gas channel allows the conduction of insulating gas between the arc chamber, in which the arc burns in the nozzle channel, and the heating volume.
  • heated and expanding iso- liergas passed into the heating volume and increases the pressure in the heating volume.
  • An embodiment of the invention provides that a first arcing contact piece has a contact end with a contact opening, in which the second arcing contact piece is retracted in the closed position, and that the hot gas channel surrounds the contact end of the first arcing contact piece, while the cold gas channel surrounds the hot gas channel. Because the hot gas channel is the contact end of the first arcing contact piece
  • the hot gas channel Surrounds arcing contact and the cold gas channel surrounds the hot ⁇ gas channel, the hot gas channel is released at a separation of the arcing contact pieces rather than the Kaltgasbe ⁇ rich.
  • pressure is built up in the heating volume via the hot gas duct at a time at which the cold gas duct is not yet released. Due to the delayed release of the cold gas channel is achieved that at this time, the pressure difference between the arc chamber and the heating volume is lower, whereby only a little hot gas passes through the cold gas duct into the heating volume.
  • An embodiment of the invention provides a channel separating wall which separates the cold gas channel and the hot gas channel and which, for example, is designed substantially as a hollow cylinder. A cold gas channel and the hot gas channel from each channel separating partition limited at the same time, therefore, allows the cold gas channel and the hot gas channel and a component-saving design of cold gas and H adoptedgaska ⁇ nal.
  • the channel dividing wall in the Düsenkanalendab- projects into cut and the cold gas channel is of an outer upper surface of the channel ⁇ partition and a cut bounding the Düsenkanalendab- inner surface of the insulating material bounded.
  • This embodiment of the invention thus provides that the cold gas channel forms an outer region of the nozzle channel end section and the hot gas region forms an inner region of the nozzle channel end section.
  • the channel partition wall is part of the separating housing.
  • bil ⁇ det the channel dividing wall while one of the switching path associated ⁇ housing end faces of the separator housing.
  • the separator housing is, for example, funnel-shaped, wherein the channel dividing wall forms a back ⁇ projecting into the Düsenkanalendabough housing neck, a housing body adjoins the disposed in the heating volume and having a RESIZE ⁇ ßeren inner diameter than the housing neck. From- Guiding the channel partition as part of the separating housing made ⁇ light a one-piece design of the separating housing and the channel partition and thereby simplifies the manufacture and assembly of the separating housing and the channel partition.
  • the training takes into account the channel partition as a facing the switching path housing end of the separator housing such that along the switching path is no sufficient space for receiving the separation housing available as relatively moving in the ⁇ sem area of the interrupter unit blocks the Lichtbogennapstü- each other.
  • the funnel-like design of the separating housing allows a suitable distribution of the heating volume in a cold gas region and a hot gas region and the formation of the cold gas channel and the hot gas channel through the separating housing.
  • a further embodiment of the invention provides that the nozzle channel widens to the nozzle channel end portion. This embodiment of the invention enables or simplifies the arrangement of the cold gas duct and the hot gas duct in the nozzle end section.
  • Another embodiment of the invention provides a compression volume, which is separated by a wall from the compression Schuvolu ⁇ men.
  • the compression wall is coupled to an arcing contact piece such that it reduces the compression volume upon relative movement of the arcing contacts from the on position to the off position.
  • the compression element at least one Kompressi ⁇ onswandö réelle, which is 29los- sen by a spill valve when the pressure in the heating volume is greater than the pressure in the compression volume.
  • the compression Onsvolumen by the spill valve advantageously strigos ⁇ sen, so that no insulating gas escapes pressure-reducing from the Schuvolu ⁇ men in the compression volume.
  • the overflow valve closes at least one connection opening between the cold gas region and the hot gas region of the heating volume when the pressure in the heating volume is less than the pressure in the compression volume.
  • This further embodiment of the invention uses the overflow valve not only for closing the compression volume at high pressures in the heating volume, but also for at least partially closing the hot gas region at low pressures in the hot gas region.
  • a further embodiment of the invention provides that the cold gas duct projects further into the nozzle channel than the hot gas channel.
  • This embodiment of the invention also causes the hot gas channel to be released in the event of a separation of the arcing contact pieces, rather than the cold gas region having the advantages already mentioned above.
  • An inventive circuit breaker has an interrupter unit of the invention with the above already genann ⁇ th advantages.
  • FIG. 1 shows a perspective sectional view of a first embodiment of an interrupter unit
  • FIG. 2 shows a sectional view of a second embodiment of an interrupter unit.
  • FIG. 1 shows a perspective sectional view of a first embodiment of a breaker unit 100 for a circuit breaker.
  • the shutter unit 100 has a substantially symmetrical structure rota ⁇ tion, which extends around a L Lucassach- se. 1
  • the shutter unit 100 has a first arcing contact 5 and a second arcing contact piece ⁇ . 6
  • the first arcing contact piece 5 is assigned a first rated current contact piece 3.
  • a second rated current contact piece 4 is assigned to the second arcing contact piece 6.
  • the rated current contact pieces 3, 4 and the Lichtbo ⁇ gentitle giftede 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 is tubular and has a second arc contact piece 6 facing the contact end 20 with a tulip-shaped contact opening 21 and an end portion surrounding a protective cover 9 from egg ⁇ nem electrically insulating material.
  • the second arc contact piece 6 is designed in the form of a bolt in order to be able to be introduced into the contact opening 21 of the first arc contact piece 5 under galvanic contact.
  • the second rated ⁇ current contact piece 4 has a plurality of contact fingers 22nd which are elastically deformable and can be moved to a contacting with the first rated current contact piece 3 on a lateral surface 23 of the first rated current contact piece 3.
  • Arc contact piece 5 are associated with each other and have regardless of a switching state of the interrupter unit 100 always the same electrical potential.
  • the second rated current contact piece 4 and the second arcing contact piece 6 are also associated with each other and always have the same electrical potential regardless of the switching state of the interrupter unit 100.
  • a Isolierstoffdüse 7 is provided in order to direct the arc and to guide.
  • the insulating material nozzle 7 has a nozzle channel 8.
  • the Dü ⁇ vertical channel 8 is rotationally symmetrical and has ei ⁇ ne Kanalengstelle 24 whose diameter corresponds to a diameter of the second arcing contact piece 6.
  • the insulating material nozzle 7 surrounds the switching path 2 at least partially and is aligned coaxially with the longitudinal axis 1.
  • the nozzle channel 8 widens toward a nozzle channel end portion 25 into which the first arcing contact piece 5 protrudes.
  • the insulating material 7 outside the casing side has a umlau ⁇ fenden nozzle collar 26 which extends annularly around the first arcing contact piece 5 around and is mounted in a diametrically opposed recess on the first rated current contact piece.
  • a Schuvolu ⁇ men 10 connects, which surrounds a portion of the first arcing contact piece ⁇ . 5 Radially with respect to the longitudinal axis 1, the heating volume 10 extends between an outer surface of the first arcing contact piece 5 and an inner surface of the first rated current contact piece 3. Axially with respect to the longitudinal axis 1, the heating volume 10 extends between an end of the insulating material nozzle 7 facing away from the second arcing contact piece 6 and a compression wall 27, which separates the heating volume 10 from a compression volume 28.
  • the compression wall 27 is connected to the first arcing contact ⁇ piece 5 and moves during a disconnection with the first arcing contact piece 5 of the second
  • the compression wall 27 has a plurality of compression wall openings 29 to the heating volume 10.
  • a separating housing 11 divides the heating volume 10 into a cold gas area 31 and a hot gas area 32. Furthermore, the separating housing 11 divides the nozzle channel end portion 25 into a cold gas passage 33 connected to the cold gas area 31 and a hot gas passage 34 connected to the hot gas area 32.
  • the separating housing 11 is essentially rotationally symmetrical formed around the longitudinal axis 1 and surrounds a Contact end 20 having end portion of the first Lichtbo ⁇ gencriptional institutions 5.
  • the separator housing 11 is funnel-like etcbil ⁇ det having a volume in the heating 10 arranged housing body 30 and a senkanalendabrough in the due-25 projecting into the housing neck.
  • the housing neck has a hollow cylindrical channel partition wall 35 between the cold gas passage 33 and the hot gas passage 34 and a switching path side housing opening 36 of the separating housing 11.
  • the cold gas channel 33 is bounded by an outer surface of the channel partition wall 35 and an inner surface of the insulating material nozzle 7 bordering the nozzle channel end portion 25.
  • the hot gas duct 34 is bounded by an inner surface of the channel ⁇ separating wall 35 and an outer surface of the first arc ⁇ contact piece 5.
  • the housing body 30 of the separator housing 11 is formed by a housing jacket 37, a housing shoulder 38 and a housing ⁇ collar.
  • the housing shell 37 is provided as a Hohlzy ⁇ relieving formed, whose cylinder axis is the longitudinal axis 1 and has a larger internal diameter than the channel partition 35th
  • the housing shoulder 38 connects the housing shell 37 with the channel partition wall 35.
  • the housing collar 39 forms an end facing away from the contact gap 2 and the comp ⁇ ressionsvolumen 28 facing the end of the separating housing 11.
  • the housing collar 39 projects from the housing sump 30 inwardly and extends from the housing sump 30 to the first arcing contact piece 5, which is guided through the housing collar 39.
  • the casing collar 39 is parallel to the Kom ⁇ pressionswand 27 and is beab standet ⁇ from the compression wall 27th
  • the housing collar 39 has a plurality of Kirsöff ⁇ openings 40 which are the compression wall openings 29 in the compression wall 27 opposite. Surrounded by the Trenngenosu ⁇ se 11 of the heating area 10 forms the hot gas ⁇ portion 32 of the heating volume 10, the remaining portion of the heating volume 10 forms the cold gas region 31st
  • an overflow valve 41 is arranged, which extends annularly around the first arcing contact piece 5.
  • the overflow valve 41 is movable between an in figure 1 dargestell ⁇ th first valve position and a second valve position. In the first valve position, the overflow valve 41 closes the compression wall openings 29 in the compaction wall 27, in the second valve position the overflow valve 41 closes the connection openings 40 in the housing collar 39.
  • the valve position of the overflow valve 41 depends on the pressure difference between the pressure in the compression volume 28 and the pressure in the heating volume 10 in the region of the overflow valve 41. If the pressure in the compression volume 28 is smaller than this pressure in the heating volume 10, the overflow valve 41 assumes the first valve position ⁇ . When the pressure in the compression volume 28 is greater than this pressure in the heating volume 10, the spill valve 41 assumes the second valve position.
  • the compression volume 28 is followed by a pressure release chamber 42, which has a pressure relief valve 43 to the compression ⁇ volume 28. When the pressure in the compression volume exceeds a pressure threshold, this opens
  • Pressure relief valve 43 so that insulating gas from the compression ⁇ volume 28 in the pressure discharge chamber 42 and through chamber openings 45 of the pressure discharge chamber 42 can flow from the pressure discharge chamber 42.
  • the overpressure valve 43 of this embodiment is designed to be spring-loaded, so that the
  • Pressure threshold is determined by a bias of a spring 44.
  • the interrupter unit 100 is filled with an insulating gas, for example with sulfur hexafluoride, nitrogen or another suitable gas. Insulating gas is located in particular in the nozzle ⁇ channel 8, the heating volume 10 and the compression volume 28th During a disconnection, wherein the Lichtbogennapstü ⁇ blocks 5, 6 from each other, are separated, there is a burning an arc between the two arcing contact ⁇ pieces 5, 6.
  • an insulating gas for example with sulfur hexafluoride, nitrogen or another suitable gas.
  • the pressure increase in the hot gas region 32 is dependent on the current intensity. At low currents, the pressure increase in the hot gas region 32 is relatively low, so that the pressure generated in the compression volume 28 is greater than the pressure in the hot gas region 32 and the spill valve 41 assumes the second valve position, in which there are the Ver ⁇ binding openings 40 in the Casing collar 39 of the separating housing 11 closes.
  • the cold gas region 31 is separated from the hot-gas region 32 and connected via the Kompressionswand- openings 29 in the compression wall 27 with the compression ⁇ volume 28 so that insulating gas flows out of the Kompressi ⁇ onsvolumen 28 in the cold gas region 31st
  • the insulating gas flows after the release of the cold gas channel 33 from the cold ⁇ gas region 31 through the cold gas channel 33 to the arc and finally extinguishes the arc.
  • the pressure increase in the hot-gas region 32 is correspondingly large, so that the pressure in the hot ⁇ gas region 32 is greater than the pressure generated in the compression volume 28 and the spill valve 41 is in the first Ven ⁇ til thoroughly, in which it closes the connection openings 40 in the housing collar 39 of the separating housing 11 releases and closes the compression wall openings 29 in the compression wall 27.
  • heated insulating gas flows out of the hot gas area 32 into the cold gas area 31 through the connection openings 40 and increases the pressure in the cold gas area 31.
  • Figure 2 shows a sectional view of a second exemplary embodiment of an interrupter unit 100 for a Leis ⁇ tung switch.
  • This embodiment differs from the embodiment shown in Figure 1 essentially only by the configuration and arrangement of the separating housing 11 and the shape of the nozzle channel end portion 25 and the associated configuration of the cold gas region 31, the hot gas region 32, the cold gas channel 33 and the hot gas channel 34th
  • the separator housing 11 is funnel-like etcbil ⁇ det having a volume in the heating 10 arranged housing body 30 and a senkanalendabrough in the due-25 projecting into the housing neck.
  • the housing neck differs from the housing neck of the separator housing 11 shown in Figure 1 in that the end of the casing neck has the same wall thickness as the rest of the housing ⁇ neck, while the end of the housing neck of the separator housing 11 shown in Figure 1 has a greater wall thickness than the has remaining housing neck.
  • the end of the housing neck is easily bent to the contact end 20 of the first arcing contact piece 5 out.
  • the housing body 30 differs ⁇ hull 30 of the separator housing 11 shown in Figure 1 in that it does not have a casing collar 39, that the housing jacket 37 to the having a plurality of connection openings 40 cold ⁇ gas sector 31, and that the housing shoulder 38 weni- from the housing ger is steep.
  • the housing shell 37 is connected to the compression wall 27.
  • the compression wall openings 29 in the compression wall 27 open directly into the hot gas ⁇ section 32.
  • the overflow valve 41 is arranged in the H thoroughlygasbe ⁇ rich 32 before the compression wall openings 29th
  • the overflow valve 41 is movable between a Darge ⁇ presented in Figure 2 the first valve position and a second valve position. In the first valve position, the overflow valve 41 closes the compression wall openings 29 in the compression wall 27; in the second valve position, the overflow valve 41 opens the compression wall openings 29, where it is at a distance from the compression wall openings 29.
  • the valve position of the spill valve 41 depends on the pressure difference between a pressure in the compression volume 28 and a pressure in the hot gas area 32. When the pressure in the compression volume 28 is smaller than the pressure in the hot gas area 32, the spill valve 41 assumes the first valve position. When the pressure in the compression volume 28 is greater than the pressure in the hot gas region 32, the spill valve 41 assumes the second valve position.
  • the connecting openings 40 in the separating housing are se 11, which connect the hot gas region 32 with the cold gas region 31, not closable.
  • the overflow valve 41 closes the Kompres ⁇ sion wall openings 29 in the case of high currents, so that the arc in this case only of insulating gas from the cold gas region 31 and the hot gas ⁇ area 32nd is deleted.
  • insulating occurs added from the compression volume 28, entering through the compression wall openings 29 into the hot gas region 32 and is directed mainly to Ver ⁇ connection openings 40 from there through the arranged in front of the compression wall openings 29 overflow valve 41 and through this connection openings 40 in the cold gas region 31 flows, so that the insulating gas flowing from the compression volume 28 flows over ⁇ predominantly into the cold gas region 31.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Unterbrechereinheit (100) für einen Leistungsschalter. Die Unterbrechereinheit (100) umfasst zwei elektrisch leitfähige Lichtbogenkontaktstücke (5, 6), die entlang einer Schaltstrecke (2) relativ zueinander bewegbar sind, eine Isolierstoffdüse (7) mit einem Düsenkanal (8), durch den die Schaltstrecke (2) verläuft, ein mit dem Düsenkanal (8) verbundenes Heizvolumen (10), ein Trenngehäuse (11), welches das Heizvolumen (10) in einen Kaltgasbereich (31) und einen Heißgasbereich (32) teilt, einen Kaltgaskanal (33), der durch einen Düsenkanalendabschnitt (25) des Düsenkanals (8) verläuft und mit dem Kaltgasbereich (31) verbunden ist, und einen Heißgaskanal (34), der durch den Düsenkanalendabschnitt (25) verläuft und mit dem Heißgasbereich (32) verbunden ist.

Description

Beschreibung
Unterbrechereinheit für einen Leistungsschalter Die Erfindung betrifft eine Unterbrechereinheit für einen
Leistungsschalter. Die Unterbrechereinheit weist zwei elekt¬ risch leitfähige Lichtbogenkontaktstücke auf, die entlang ei¬ ner Schaltstrecke zwischen einer Ausschaltstellung, in der die Lichtbogenkontaktstücke durch die Schaltstrecke voneinan- der getrennt sind, und einer Einschaltstellung, in der die Lichtbogenkontaktstücke in galvanischem Kontakt miteinander stehen, relativ zueinander bewegbar sind. Ferner weist die Unterbrechereinheit eine die Schaltstrecke wenigstens teil¬ weise umgebende Isolierstoffdüse auf.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine Unterbrechereinheit für einen in Form eines so genannten Selbstblasschalters aus¬ gebildeten Leistungsschalter. Selbstblasschalter setzen bei einem Ausschaltvorgang Energie, die von einem zwischen den Lichtbogenkontaktstücken brennenden Lichtbogen freigesetzt wird, für einen Löschdruckaufbau zum Löschen des Lichtbogens um. Dazu ist ein Lichtbogenraum, in dem der Lichtbogen brennt, mit einem Heizvolumen verbunden, in dem durch den Lichtbogen erhitztes und expandierendes Isoliergas, durch Ab- lation freigesetztes Isolierdüsenmaterial und thermische
Strahlung aus dem Lichtbogenraum den Gasdruck erhöhen. Das Isoliergas in dem Heizvolumen wird zum Löschen des Lichtbogens verwendet. Bei kleinen Stromstärken bewirkt die im
Lichtbogen umgesetzte Leistung keinen ausreichenden Druckauf- bau im Heizvolumen, so dass unterstützend durch den Bewe¬ gungsablauf des Schalters komprimiertes Löschgas eingesetzt wird .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Unterbrechereinheit für einen Leistungsschalter anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des An¬ spruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Eine erfindungsgemäße Unterbrechereinheit für einen Leis¬ tungsschalter umfasst zwei elektrisch leitfähige Lichtbogenkontaktstücke, eine Isolierstoffdüse, ein Heizvolumen, ein Trenngehäuse, einen Kaltgaskanal und einen Heißgaskanal. Die Lichtbogenkontaktstücke sind entlang einer Schaltstrecke zwi- sehen einer Ausschaltstellung, in der die Lichtbogenkontaktstücke durch die Schaltstrecke voneinander getrennt sind, und einer Einschaltstellung, in der die Lichtbogenkontaktstücke in galvanischem Kontakt miteinander stehen, relativ zueinander bewegbar. Die Isolierstoffdüse umgibt die Schaltstrecke wenigstens teilweise. Durch die Isolierstoffdüse verläuft ein Düsenkanal, durch den die Schaltstrecke verläuft und der mit dem Heizvolumen verbunden ist. Das Trenngehäuse teilt das Heizvolumen in einen Kaltgas- und einen Heißgasbereich und weist wenigstens eine den Kaltgasbereich mit dem Heißgasbe- reich verbindende Verbindungsöffnung auf. Der Kaltgaskanal verläuft durch einen Düsenkanalendabschnitt des Düsenkanals und ist mit dem Kaltgasbereich des Heizvolumens verbunden. Der Heißgaskanal verläuft durch den Düsenkanalendabschnitt des Düsenkanals und ist mit dem Heißgasbereich des Heizvolu- mens verbunden.
Die Unterbrechereinheit eignet sich besonders vorteilhaft für einen in Form eines Selbstblasschalters ausgebildeten Leis¬ tungsschalter. Das Heizvolumen dient dabei als Reservoir zur Speicherung von Isoliergas, das bei einem Ausschaltvorgang zur Löschung eines zwischen den Lichtbogenkontaktstücken brennenden Lichtbogens verwendet wird. Unter einem Ausschalt¬ vorgang wird dabei eine Bewegung der Lichtbogenkontaktstücke von der Einschaltstellung in die Ausschaltstellung verstan- den. Der Heißgaskanal ermöglicht die Leitung von Isoliergas zwischen dem Lichtbogenraum, in welchem der Lichtbogen in dem Düsenkanal brennt, und dem Heizvolumen. Beim Ausschaltvorgang wird durch den Lichtbogen erhitztes und expandierendes Iso- liergas in das Heizvolumen geleitet und der Druck in dem Heizvolumen erhöht. Wie oben bereits ausgeführt wurde, be¬ wirkt bei kleinen Stromstärken die im Lichtbogen umgesetzte Leistung jedoch keinen ausreichenden Druckaufbau im Heizvolu- men, so dass unterstützend komprimiertes zusätzliches Iso¬ liergas in das Heizvolumen geleitet wird. Je größer das Heiz¬ volumen ist, umso geringer ist dabei die Druckerhöhung im Heizvolumen durch das zusätzliche Isoliergas. Die Aufteilung des Heizvolumens in einen Kaltgasbereich und einen Heißgasbe- reich ermöglicht, dass zusätzliches Isoliergas nur oder über¬ wiegend in einen dieser Bereiche geleitet wird und so durch das gegenüber dem gesamten Heizvolumen kleinere Volumen dieses Bereichs in diesem Bereich eine größere Druckerhöhung durch das zusätzliche Isoliergas erreicht wird als in dem Fall, dass das zusätzliche Isoliergas sich gleichmäßig auf das gesamte Heizvolumen verteilt. Dadurch wird die Löschwirkung des zusätzlichen Isoliergases vorteilhaft erhöht.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein erstes Lichtbogenkontaktstück ein Kontaktende mit einer Kontaktöffnung aufweist, in die das zweite Lichtbogenkontaktstück in der Einschaltstellung eingefahren ist, und dass der Heißgaskanal das Kontaktende des ersten Lichtbogenkontaktstücks umgibt, während der Kaltgaskanal den Heißgaskanal umgibt. Da- durch, dass der Heißgaskanal das Kontaktende des ersten
Lichtbogenkontaktstücks umgibt und der Kaltgaskanal den Hei߬ gaskanal umgibt, wird der Heißgaskanal bei einer Trennung der Lichtbogenkontaktstücke eher freigegeben als der Kaltgasbe¬ reich. Somit wird über den Heißgaskanal Druck im Heizvolumen zu einem Zeitpunkt aufgebaut, zu dem der Kaltgaskanal noch nicht freigegeben wird. Durch die verzögerte Freigabe des Kaltgaskanals wird erreicht, dass zu diesem Zeitpunkt die Druckdifferenz zwischen dem Lichtbogenraum und dem Heizvolumen geringer ist, wodurch auch nur wenig Heißgas über den Kaltgaskanal ins Heizvolumen gelangt. Wenn der Lichtbogen an Intensität verliert und eine Rückströmung von Isoliergas aus dem Heizvolumen zum Lichtbogen einsetzt, tritt sowohl über den Kaltgas- als auch über den Heißgaskanal Isoliergas aus dem Heizvolumen aus. Hierbei ist zu beachten, dass im Inneren des Heizvolumens ein Temperaturgradient herrscht, wodurch die Kaltgasströmung aus dem Kaltgasbereich gespeist wird, während die Heißgasströmung aus dem Heißgasbereich gespeist wird. Durch das gemeinsame Wirken beider Kanäle wird der Lichtbogen über eine größere axiale Ausdehnung beströmt, und es entsteht ein ausgeprägter dielektrisch verfestigter Bereich, der zu einer erfolgreichen Löschung beiträgt. Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht eine den Kaltgaskanal und den Heißgaskanal voneinander trennende Kanaltrennwand vor, die beispielsweise im Wesentlichen als ein Hohlzylinder ausgeführt ist. Eine den Kaltgaskanal und den Heißgaskanal voneinander trennende Kanaltrennwand begrenzt gleichzeitig den Kaltgaskanal und den Heißgaskanal und ermöglicht daher eine bauteilsparende Ausbildung von Kaltgas- und Heißgaska¬ nal .
Vorzugsweise ragt die Kanaltrennwand in den Düsenkanalendab- schnitt hinein und der Kaltgaskanal ist von einer Außenober¬ fläche der Kanaltrennwand und einer den Düsenkanalendab- schnitt berandenden Innenoberfläche der Isolierstoffdüse berandet. Diese Ausgestaltung der Erfindung sieht also vor, dass der Kaltgaskanal einen äußeren Bereich des Düsenkanal- endabschnitts bildet und der Heißgasbereich einen inneren Bereich des Düsenkanalendabschnitts bildet. Dies realisiert die oben bereits beschriebene vorteilhafte Anordnung des Kaltgas¬ kanals um den Heißgaskanal herum. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Kanaltrennwand Teil des Trenngehäuses ist. Vorzugsweise bil¬ det die Kanaltrennwand dabei einen der Schaltstrecke zuge¬ wandten Gehäuseendabschnitt des Trenngehäuses. Ferner ist das Trenngehäuse beispielsweise trichterartig ausgebildet, wobei die Kanaltrennwand einen in den Düsenkanalendabschnitt hin¬ einragenden Gehäusehals bildet, an den sich ein Gehäuserumpf anschließt, der im Heizvolumen angeordnet ist und einen grö¬ ßeren Innendurchmesser als der Gehäusehals aufweist. Die Aus- führung der Kanaltrennwand als Teil des Trenngehäuses ermög¬ licht eine einstückige Ausführung des Trenngehäuses und der Kanaltrennwand und vereinfacht dadurch die Herstellung und Montage des Trenngehäuses und der Kanaltrennwand. Die Ausbil- dung der Kanaltrennwand als ein der Schaltstrecke zugewandter Gehäuseendabschnitt des Trenngehäuses berücksichtigt, dass entlang der Schaltstrecke kein ausreichender Bauraum zur Aufnahme des Trenngehäuses zur Verfügung steht, da sich in die¬ sem Bereich der Unterbrechereinheit die Lichtbogenkontaktstü- cke relativ zueinander bewegen. Die trichterartige Ausbildung des Trenngehäuses ermöglicht eine geeignete Aufteilung des Heizvolumens in einen Kaltgasbereich und einen Heißgasbereich und die Ausbildung des Kaltgaskanals und des Heißgaskanals durch das Trenngehäuse.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass sich der Düsenkanal zu dem Düsenkanalendabschnitt weitet. Diese Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht bzw. vereinfacht die Anordnung des Kaltgaskanals und des Heißgaskanals in dem Dü- senkanalendabschnitt .
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht ein Kompressionsvolumen vor, das durch eine Kompressionswand vom Heizvolu¬ men getrennt ist. Die Kompressionswand ist an ein Lichtbogen- kontaktstück gekoppelt, so dass sie das Kompressionsvolumen bei einer relativen Bewegung der Lichtbogenkontaktstücke von der Einschaltstellung in die Ausschaltstellung verkleinert. Ferner weist die Kompressionswand wenigstens eine Kompressi¬ onswandöffnung auf, die durch ein Überströmventil verschlos- sen ist, wenn der Druck im Heizvolumen größer als der Druck im Kompressionsvolumen ist. Diese Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht vorteilhaft, den Druckaufbau im Heizvolumen bei einem Ausschaltvorgang durch Zuführung komprimierten Isoliergases aus dem Kompressionsvolumen in das Heizvolumen zu un- terstützen, wenn die Stromstärke zu klein ist, um eine aus¬ reichende Druckerhöhung im Heizvolumen zu bewirken. Bei großen Stromstärken, die einen zur Löschung des Lichtbogens ausreichenden Druck im Heizvolumen bewirken, wird das Kompressi- onsvolumen durch das Überströmventil vorteilhaft verschlos¬ sen, so dass kein Isoliergas druckmindernd aus dem Heizvolu¬ men in das Kompressionsvolumen entweicht. Eine Weitergestaltung der vorgenannten Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Überströmventil wenigstens eine Verbindungsöffnung zwischen dem Kaltgasbereich und dem Heißgasbereich des Heizvolumens verschließt, wenn der Druck im Heizvolumen kleiner als der Druck im Kompressionsvolumen ist. Diese Weitergestaltung der Erfindung nutzt das Überströmventil nicht nur zum Verschließen des Kompressionsvolumens bei großen Drücken im Heizvolumen, sondern auch zum zumindest teilweisen Verschließen des Heißgasbereiches bei kleinen Drücken im Heißgasbereich. Dadurch wird bei kleinen Drücken im Heißgasbereich vorteilhaft komprimiertes Isoliergas aus dem Kompressionsvolumen nur oder zumindest überwiegend in den Kaltgasbereich geleitet, so dass das komprimierte Isoliergas aus dem Kompressionsvolumen im Kaltgasbereich eine größere Druckerhöhung erzeugt als es der Fall wäre, wenn das kompri- mierte Isoliergas aus dem Kompressionsvolumen gleichmäßig auf das gesamte Heizvolumen verteilt würde.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Kaltgaskanal weiter in den Düsenkanal hineinragt als der Heißgaskanal. Auch diese Ausgestaltung der Erfindung bewirkt, dass der Heißgaskanal bei einer Trennung der Lichtbogenkontaktstücke eher freigegeben wird als der Kaltgasbereich mit den oben bereits genannten Vorteilen. Ein erfindungsgemäßer Leistungsschalter weist eine erfindungsgemäße Unterbrechereinheit mit den oben bereits genann¬ ten Vorteilen auf.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbei- spielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen:
FIG 1 eine perspektivische Schnittdarstellung eines ers- ten Ausführungsbeispiels einer Unterbrechereinheit, und
FIG 2 eine Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Unterbrechereinheit.
Einander entsprechende Teile sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Figur 1 zeigt eine perspektivische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Unterbrechereinheit 100 für einen Leistungsschalter.
Die Unterbrechereinheit 100 weist eine im Wesentlichen rota¬ tionssymmetrische Struktur auf, welche sich um eine Längsach- se 1 erstreckt. Die Unterbrechereinheit 100 weist ein erstes Lichtbogenkontaktstück 5 und ein zweites Lichtbogenkontakt¬ stück 6 auf. Dem ersten Lichtbogenkontaktstück 5 ist ein erstes Nennstromkontaktstück 3 zugeordnet. Dem zweiten Lichtbogenkontaktstück 6 ist ein zweites Nennstromkontaktstück 4 zu- geordnet. Die Nennstromkontaktstücke 3, 4 sowie die Lichtbo¬ genkontaktstücke 5, 6 sind jeweils rotationssymmetrisch zu der Längsachse 1 ausgeformt und koaxial zu der Längsachse 1 angeordnet . Das erste Lichtbogenkontaktstück 5 ist rohrartig ausgebildet und weist ein dem zweiten Lichtbogenkontaktstück 6 zugewandtes Kontaktende 20 mit einer tulpenförmigen Kontaktöffnung 21 sowie eine einen Endabschnitt umgebende Schutzhülle 9 aus ei¬ nem elektrisch isolierenden Material auf. Das zweite Lichtbo- genkontaktstück 6 ist bolzenförmig ausgeführt, um unter galvanischem Kontakt in die Kontaktöffnung 21 des ersten Lichtbogenkontaktstückes 5 einfahrbar zu sein. Das zweite Nenn¬ stromkontaktstück 4 weist eine Vielzahl von Kontaktfingern 22 auf, welche elastisch verformbar sind und zu einer Kontaktie- rung mit dem ersten Nennstromkontaktstück 3 auf eine Mantelfläche 23 des ersten Nennstromkontaktstückes 3 auffahrbar sind. Das erste Nennstromkontaktstück 3 sowie das erste
Lichtbogenkontaktstück 5 sind zueinandergehörig und weisen unabhängig von einem Schaltzustand der Unterbrechereinheit 100 stets dasselbe elektrische Potential auf. Das zweite Nennstromkontaktstück 4 und das zweite Lichtbogenkontaktstück 6 sind ebenfalls zueinandergehörig und weisen unabhängig von dem Schaltzustand der Unterbrechereinheit 100 stets dasselbe elektrische Potential auf.
Die Nennstromkontaktstücke 3, 4 und die Lichtbogenkontaktstü¬ cke 5, 6 sind entlang der Längsachse 1 relativ zueinander zwischen einer in Figur 1 dargestellten Ausschaltstellung und einer Einschaltstellung bewegbar. In der Ausschaltstellung sind die beiden Lichtbogenkontaktstücke 5, 6 durch eine
Schaltstrecke 2 voneinander getrennt. Entsprechend sind in der Ausschaltstellung die beiden Nennstromkontaktstücke 3, 4 voneinander getrennt. In der Einschaltstellung ist das zweite Lichtbogenkontaktstück 6 in die Kontaktöffnung 21 des ersten Lichtbogenkontaktstücks 5 eingefahren und die Kontaktfin¬ ger 22 des zweiten Nennstromkontaktstücks 4 liegen an der Mantelfläche 23 des ersten Nennstromkontaktstückes 3 an. Da- bei kontaktieren bei einem Einschaltvorgang die Lichtbogenkontaktstücke 5, 6 einander zeitlich vor den Nennstromkon- taktstücken 3, 4. Bei einem Ausschaltvorgang trennen sich zunächst die Nennstromkontaktstücke 3, 4 und zeitlich darauf folgend die Lichtbogenkontaktstücke 5, 6.
Bei einer Kontaktierung und bei einer Trennung der Lichtbogenkontaktstücke 5, 6 entsteht jeweils ein Lichtbogen zwi¬ schen den Lichtbogenkontaktstücken 5, 6. Um den Lichtbogen zu lenken und zu leiten, ist eine Isolierstoffdüse 7 vorgesehen. Die Isolierstoffdüse 7 weist einen Düsenkanal 8 auf. Der Dü¬ senkanal 8 ist rotationssymmetrisch ausgebildet und weist ei¬ ne Kanalengstelle 24 auf, deren Durchmesser zu einem Durchmesser des zweiten Lichtbogenkontaktstücks 6 korrespondiert. Die Isolierstoffdüse 7 umgibt die Schaltstrecke 2 zumindest teilweise und ist koaxial zur Längsachse 1 ausgerichtet. Der Düsenkanal 8 weitet sich zu einem Düsenkanalendabschnitt 25 hin, in den das erste Lichtbogenkontaktstück 5 hineinragt.
Die Isolierstoffdüse 7 weist außenmantelseitig einen umlau¬ fenden Düsenkragen 26 auf, der ringförmig um das erste Lichtbogenkontaktstück 5 herum verläuft und in einer gegengleichen Ausnehmung an dem ersten Nennstromkontaktstück 3 gelagert ist.
An den Düsenkanalendabschnitt 25 schließt sich ein Heizvolu¬ men 10 an, das einen Abschnitt des ersten Lichtbogenkontakt¬ stücks 5 umgibt. Radial bezüglich der Längsachse 1 erstreckt sich das Heizvolumen 10 zwischen einer Außenoberfläche des ersten Lichtbogenkontaktstücks 5 und einer Innenoberfläche des ersten Nennstromkontaktstücks 3. Axial bezüglich der Längsachse 1 erstreckt sich das Heizvolumen 10 zwischen einem von dem zweiten Lichtbogenkontaktstück 6 abgewandten Ende der Isolierstoffdüse 7 und einer Kompressionswand 27, die das Heizvolumen 10 von einem Kompressionsvolumen 28 trennt.
Die Kompressionswand 27 ist mit dem ersten Lichtbogenkontakt¬ stück 5 verbunden und bewegt sich bei einem Ausschaltvorgang mit dem ersten Lichtbogenkontaktstück 5 von dem zweiten
Lichtbogenkontaktstück 6 weg, wobei sie das Kompressionsvolu¬ men 28 bei der Bewegung verkleinert und Isoliergas in dem Kompressionsvolumen 28 komprimiert. Die Kompressionswand 27 weist mehrere Kompressionswandöffnungen 29 zu dem Heizvolu- men 10 auf.
Ein Trenngehäuse 11 unterteilt das Heizvolumen 10 in einen Kaltgasbereich 31 und einen Heißgasbereich 32. Ferner unterteilt das Trenngehäuse 11 den Düsenkanalendabschnitt 25 in einen mit dem Kaltgasbereich 31 verbundenen Kaltgaskanal 33 und einen mit dem Heißgasbereich 32 verbundenen Heißgaskanal 34. Das Trenngehäuse 11 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch um die Längsachse 1 ausgebildet und umgibt einen das Kontaktende 20 aufweisenden Endabschnitt des ersten Lichtbo¬ genkontaktstücks 5.
Das Trenngehäuse 11 ist trichterartig mit einem in dem Heiz- volumen 10 angeordneten Gehäuserumpf 30 und einem in den Dü- senkanalendabschnitt 25 hineinragenden Gehäusehals ausgebil¬ det .
Der Gehäusehals weist eine hohlzylindrische Kanaltrennwand 35 zwischen dem Kaltgaskanal 33 und dem Heißgaskanal 34 und eine schaltstreckenseitige Gehäuseöffnung 36 des Trenngehäuses 11 auf. Der Kaltgaskanal 33 wird von einer Außenoberfläche der Kanaltrennwand 35 und einer den Düsenkanalendabschnitt 25 berandenden Innenoberfläche der Isolierstoffdüse 7 berandet. Der Heißgaskanal 34 wird von einer Innenoberfläche der Kanal¬ trennwand 35 und einer Außenoberfläche des ersten Lichtbogen¬ kontaktstücks 5 berandet.
Der Gehäuserumpf 30 des Trenngehäuses 11 wird durch einen Gehäusemantel 37, eine Gehäuseschulter 38 und einen Gehäuse¬ kragen 39 gebildet. Der Gehäusemantel 37 ist als ein Hohlzy¬ linder ausgebildet, dessen Zylinderachse die Längsachse 1 ist und der einen größeren Innendurchmesser als die Kanaltrennwand 35 aufweist. Die Gehäuseschulter 38 verbindet den Gehäu- semantel 37 mit der Kanaltrennwand 35. Der Gehäusekragen 39 bildet ein von der Schaltstrecke 2 abgewandtes und dem Komp¬ ressionsvolumen 28 zugewandtes Ende des Trenngehäuses 11. Der Gehäusekragen 39 steht von dem Gehäuserumpf 30 nach innen ab und erstreckt sich von dem Gehäuserumpf 30 bis zu dem ersten Lichtbogenkontaktstück 5, das durch den Gehäusekragen 39 geführt ist. Der Gehäusekragen 39 verläuft parallel zu der Kom¬ pressionswand 27 und ist von der Kompressionswand 27 beab¬ standet. Der Gehäusekragen 39 weist mehrere Verbindungsöff¬ nungen 40 auf, die den Kompressionswandöffnungen 29 in der Kompressionswand 27 gegenüber liegen. Der von dem Trenngehäu¬ se 11 umgebene Bereich des Heizvolumens 10 bildet den Hei߬ gasbereich 32 des Heizvolumens 10, der übrige Bereich des Heizvolumens 10 bildet den Kaltgasbereich 31. Zwischen den Kompressionswandöffnungen 29 in der Kompressionswand 27 und den Verbindungsöffnungen 40 in dem Gehäusekragen 39 ist ein Überströmventil 41 angeordnet, das ringför- mig um das erste Lichtbogenkontaktstück 5 herum verläuft. Das Überströmventil 41 ist zwischen einer in Figur 1 dargestell¬ ten ersten Ventilstellung und einer zweiten Ventilstellung bewegbar. In der ersten Ventilstellung verschließt das Überströmventil 41 die Kompressionswandöffnungen 29 in der Komp- ressionswand 27, in der zweiten Ventilstellung verschließt das Überströmventil 41 die Verbindungsöffnungen 40 in dem Gehäusekragen 39. Die Ventilstellung des Überströmventils 41 hängt von der Druckdifferenz zwischen dem Druck in dem Kompressionsvolumen 28 und dem Druck in dem Heizvolumen 10 im Be- reich des Überströmventils 41 ab. Wenn der Druck in dem Kompressionsvolumen 28 kleiner als dieser Druck in dem Heizvolumen 10 ist, nimmt das Überströmventil 41 die erste Ventil¬ stellung ein. Wenn der Druck in dem Kompressionsvolumen 28 größer als dieser Druck in dem Heizvolumen 10 ist, nimmt das Überströmventil 41 die zweite Ventilstellung ein.
Dem Kompressionsvolumen 28 ist eine Druckablasskammer 42 nachgeordnet, die ein Überdruckventil 43 zu dem Kompressions¬ volumen 28 aufweist. Wenn der Druck in dem Kompressionsvolu- men 28 einen Druckschwellenwert überschreitet, öffnet das
Überdruckventil 43, so dass Isoliergas aus dem Kompressions¬ volumen 28 in die Druckablasskammer 42 und durch Kammeröffnungen 45 der Druckablasskammer 42 aus der Druckablasskammer 42 strömen kann. Das Überdruckventil 43 dieses Ausfüh- rungsbeispiels ist federbelastet ausgeführt, so dass der
Druckschwellenwert durch eine Vorspannung einer Feder 44 bestimmt wird.
Im Betrieb der Unterbrechereinheit 100 ist die Unterbrecher- einheit 100 mit einem Isoliergas, beispielsweise mit Schwe- felhexafluorid, Stickstoff oder einem anderen geeigneten Gas befüllt. Isoliergas befindet sich insbesondere in dem Düsen¬ kanal 8, dem Heizvolumen 10 und dem Kompressionsvolumen 28. Bei einem Ausschaltvorgang, bei dem die Lichtbogenkontaktstü¬ cke 5, 6 voneinander getrennt werden, kommt es zu einem Brennen eines Lichtbogens zwischen den beiden Lichtbogenkontakt¬ stücken 5, 6. Der Lichtbogen erhitzt in seiner Umgebung be- findliches Isoliergas, welches daraufhin expandiert und vor¬ nehmlich durch den Heißgaskanal 34 in den Heißgasbereich 32 des Heizvolumens 10 strömt, da der Heißgaskanal 34 bei der Trennung der Lichtbogenkontaktstücke 5, 6 vor dem Kaltgaska¬ nal 33 freigegeben wird. Das in den Heißgasbereich 32 strö- mende Isoliergas erhöht den Druck in dem Heißgasbereich 32. Gleichzeitig wird bei der Trennung der Lichtbogenkontaktstü¬ cke 5, 6 durch die Bewegung der Kompressionswand 27 das Iso¬ liergas in dem Kompressionsvolumen 28 komprimiert und der Druck in dem Kompressionsvolumen 28 erhöht.
Die Druckerhöhung in dem Heißgasbereich 32 ist von der Stromstärke abhängig. Bei kleinen Stromstärken ist die Druckerhöhung in dem Heißgasbereich 32 relativ gering, so dass der in dem Kompressionsvolumen 28 erzeugte Druck größer als der Druck in dem Heißgasbereich 32 wird und das Überströmventil 41 die zweite Ventilstellung einnimmt, in der es die Ver¬ bindungsöffnungen 40 in dem Gehäusekragen 39 des Trenngehäuses 11 verschließt. Dadurch wird der Kaltgasbereich 31 von dem Heißgasbereich 32 getrennt und über die Kompressionswand- Öffnungen 29 in der Kompressionswand 27 mit dem Kompressions¬ volumen 28 verbunden, so dass Isoliergas aus dem Kompressi¬ onsvolumen 28 in den Kaltgasbereich 31 strömt. Das Isoliergas strömt nach der Freigabe des Kaltgaskanals 33 aus dem Kalt¬ gasbereich 31 durch den Kaltgaskanal 33 zu dem Lichtbogen und löscht schließlich den Lichtbogen. Da der Heißgasbereich 32 dabei durch das Überströmventil 41 verschlossen ist, ist der dem aus dem Kompressionsvolumen 28 strömenden Isoliergas zur Verfügung stehende Raum des Heizvolumens 10 auf den Kaltgas¬ bereich 31 reduziert, wodurch vorteilhaft der Druck in dem Isoliergas und damit die Löschwirkung des Isoliergases gegen¬ über einer Situation, in der Isoliergas aus dem Kompressionsvolumen 28 in das gesamte Heizvolumen 10 strömt, erhöht wer¬ den . Bei großen Stromstärken ist die Druckerhöhung in dem Heißgasbereich 32 entsprechend groß, so dass der Druck in dem Hei߬ gasbereich 32 größer als der in dem Kompressionsvolumen 28 erzeugte Druck ist und das Überströmventil 41 die erste Ven¬ tilstellung einnimmt, in der es die Verbindungsöffnungen 40 in dem Gehäusekragen 39 des Trenngehäuses 11 freigibt und die Kompressionswandöffnungen 29 in der Kompressionswand 27 verschließt. Dadurch strömt erhitztes Isoliergas durch die Ver- bindungsöffnungen 40 aus dem Heißgasbereich 32 in den Kaltgasbereich 31 und erhöht den Druck in dem Kaltgasbereich 31. Wenn der Lichtbogen an Intensität verliert und die Rückströ- mung von Isoliergas aus dem Heizvolumen 10 zu dem Lichtbogen einsetzt, strömt Isoliergas sowohl aus dem Kaltgasbereich 31 durch den Kaltgaskanal 33 als auch aus dem Heißgasbereich 32 durch den Heißgaskanal 34 zu dem Lichtbogen und löscht schließlich den Lichtbogen. Dabei verbessert das Zusammenwirken des Kaltgaskanals 33 und des Heißgaskanals 34 die Lösch¬ wirkung des Isoliergases durch die Vergrößerung der axialen Ausdehnung, über die der Lichtbogen mit Isoliergas beströmt wird. Ein in dem Kompressionsvolumen 28 entstehender gefährlicher Überdruck wird über die Druckablasskammer 42 abgebaut.
Figur 2 zeigt eine Schnittdarstellung eines zweiten Ausfüh- rungsbeispiels einer Unterbrechereinheit 100 für einen Leis¬ tungsschalter. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen nur durch die Ausgestaltung und Anordnung des Trenngehäuses 11 und die Form des Düsenkanalendabschnitts 25 sowie der damit einhergehenden Ausgestaltung des Kaltgasbereiches 31, des Heißgasbereiches 32, des Kaltgaskanals 33 und des Heißgaskanals 34.
Das Trenngehäuse 11 ist trichterartig mit einem in dem Heiz- volumen 10 angeordneten Gehäuserumpf 30 und einem in den Dü- senkanalendabschnitt 25 hineinragenden Gehäusehals ausgebil¬ det . Der Gehäusehals unterscheidet sich von dem Gehäusehals des in Figur 1 dargestellten Trenngehäuses 11 dadurch, dass das Ende des Gehäusehalses dieselbe Wandstärke wie der übrige Gehäuse¬ hals aufweist, während das Ende des Gehäusehalses des in Fi- gur 1 dargestellten Trenngehäuses 11 eine größere Wandstärke als der übrige Gehäusehals aufweist. Außerdem ist das Ende des Gehäusehalses leicht zu dem Kontaktende 20 des ersten Lichtbogenkontaktstücks 5 hin umgebogen. Der Gehäuserumpf 30 unterscheidet sich von dem Gehäuse¬ rumpf 30 des in Figur 1 dargestellten Trenngehäuses 11 dadurch, dass er keinen Gehäusekragen 39 aufweist, dass der Gehäusemantel 37 mehrere Verbindungsöffnungen 40 zu dem Kalt¬ gasbereich 31 aufweist, und dass die Gehäuseschulter 38 weni- ger steil ausgebildet ist. Der Gehäusemantel 37 ist mit der Kompressionswand 27 verbunden. Die Kompressionswandöffnungen 29 in der Kompressionswand 27 münden direkt in den Hei߬ gasbereich 32. Das Überströmventil 41 ist in dem Heißgasbe¬ reich 32 vor den Kompressionswandöffnungen 29 angeordnet.
Das Überströmventil 41 ist zwischen einer in Figur 2 darge¬ stellten ersten Ventilstellung und einer zweiten Ventilstellung bewegbar ist. In der ersten Ventilstellung verschließt das Überströmventil 41 die Kompressionswandöffnungen 29 in der Kompressionswand 27, in der zweiten Ventilstellung öffnet das Überströmventil 41 die Kompressionswandöffnungen 29, wo¬ bei es von den Kompressionswandöffnungen 29 beabstandet ist. Die Ventilstellung des Überströmventils 41 hängt von der Druckdifferenz zwischen einem Druck in dem Kompressionsvolu- men 28 und einem Druck in dem Heißgasbereich 32 ab. Wenn der Druck in dem Kompressionsvolumen 28 kleiner als der Druck in dem Heißgasbereich 32 ist, nimmt das Überströmventil 41 die erste Ventilstellung ein. Wenn der Druck in dem Kompressionsvolumen 28 größer als der Druck in dem Heißgasbereich 32 ist, nimmt das Überströmventil 41 die zweite Ventilstellung ein.
Im Unterschied zu dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Verbindungsöffnungen 40 in dem Trenngehäu- se 11, die den Heißgasbereich 32 mit dem Kaltgasbereich 31 verbinden, nicht verschließbar.
Entsprechend strömt bei einem Ausschaltvorgang immer, insbe- sondere auch bei kleinen Stromstärken, Isoliergas von dem
Heißgasbereich 32 in den Kaltgasbereich 31. Wie im Falle des in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiels verschließt das Überströmventil 41 im Falle großer Stromstärken die Kompres¬ sionswandöffnungen 29, so dass der Lichtbogen in diesem Fall nur von Isoliergas aus dem Kaltgasbereich 31 und dem Heißgas¬ bereich 32 gelöscht wird. Im Fall kleiner Stromstärken tritt Isoliergas aus dem Kompressionsvolumen 28 hinzu, das durch die Kompressionswandöffnungen 29 in den Heißgasbereich 32 eintritt und von dort durch das vor den Kompressionswandöff- nungen 29 angeordnete Überströmventil 41 überwiegend zu Ver¬ bindungsöffnungen 40 gelenkt wird und durch diese Verbindungsöffnungen 40 in den Kaltgasbereich 31 strömt, so dass das aus dem Kompressionsvolumen 28 strömende Isoliergas über¬ wiegend in den Kaltgasbereich 31 strömt.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungs¬ beispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Patentansprüche
1. Unterbrechereinheit (100) für einen Leistungsschalter, umfassend
- zwei elektrisch leitfähige Lichtbogenkontaktstücke (5, 6) , die entlang einer Schaltstrecke (2) zwischen einer Ausschaltstellung, in der die Lichtbogenkontaktstücke (5, 6) durch die Schaltstrecke (2) voneinander getrennt sind, und einer Ein¬ schaltstellung, in der die Lichtbogenkontaktstücke (5, 6) in galvanischem Kontakt miteinander stehen, relativ zueinander bewegbar sind,
- eine die Schaltstrecke (2) wenigstens teilweise umgebende Isolierstoffdüse (7) mit einem durch die Isolierstoffdüse (7) verlaufenden Düsenkanal (8), durch den die Schaltstrecke (2) verläuft,
- ein mit dem Düsenkanal (8) verbundenes Heizvolumen (10),
- ein Trenngehäuse (11), welches das Heizvolumen (10) in ei¬ nen Kaltgasbereich (31) und einen Heißgasbereich (32) teilt und wenigstens eine den Kaltgasbereich (31) mit dem Heißgas- bereich (32) verbindende Verbindungsöffnung (40) aufweist,
- einen Kaltgaskanal (33) , der durch einen Düsenkanalendab- schnitt (25) des Düsenkanals (8) verläuft und mit dem Kalt¬ gasbereich (31) des Heizvolumens (10) verbunden ist, und
- einen Heißgaskanal (34), der durch den Düsenkanalendab- schnitt (25) des Düsenkanals (8) verläuft und mit dem Hei߬ gasbereich (32) des Heizvolumens (10) verbunden ist.
2. Unterbrechereinheit (100) nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s ein erstes Lichtbogenkontaktstück (5) ein Kontaktende (20) mit einer Kontaktöffnung (21) aufweist, in die das zweite Lichtbogenkontaktstück (6) in der Einschaltstellung eingefahren ist, und dass der Heißgaskanal (34) das Kontaktende (20) des ersten Lichtbogenkontaktstücks (5) umgibt und der Kalt- gaskanal (33) den Heißgaskanal (34) umgibt.
3. Unterbrechereinheit (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h
eine den Kaltgaskanal (33) und den Heißgaskanal (34) vonei¬ nander trennende Kanaltrennwand (35) .
4. Unterbrechereinheit (100) nach Anspruch 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Kanaltrennwand (35) im Wesentlichen als ein Hohlzylinder ausgeführt ist.
5. Unterbrechereinheit (100) nach Anspruch 3 oder 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Kanaltrennwand (35) in den Düsenkanalendabschnitt (25) hineinragt und der Kaltgaskanal (33) von einer Außenoberflä¬ che der Kanaltrennwand (35) und einer den Düsenkanalendab- schnitt (25) berandenden Innenoberfläche der Isolierstoffdü- se (7) berandet ist.
6. Unterbrechereinheit (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Kanaltrennwand (35) Teil des Trenngehäuses (11) ist.
7. Unterbrechereinheit (100) nach Anspruch 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Kanaltrennwand (35) einen der Schaltstrecke (2) zugewand¬ ten Gehäuseendabschnitt des Trenngehäuses (11) bildet.
8. Unterbrechereinheit (100) nach Anspruch 6 oder 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s das Trenngehäuse (11) trichterartig ausgebildet ist, wobei die Kanaltrennwand (35) einen in den Düsenkanalendab¬ schnitt (25) hineinragenden Gehäusehals bildet, an den sich ein Gehäuserumpf (30) anschließt, der in dem Heizvolumen (10) angeordnet ist und einen größeren Innendurchmesser als der Gehäusehals aufweist.
9. Unterbrechereinheit (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s sich der Düsenkanal (8) zu dem Düsenkanalendabschnitt (25) weitet .
10. Unterbrechereinheit (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
g e k e n n z e i c h n e t d u r c h
ein Kompressionsvolumen (28), das durch eine Kompressionswand (27) von dem Heizvolumen (10) getrennt ist, wobei die Kompressionswand (27) an ein Lichtbogenkontaktstück (5, 6) gekoppelt ist, so dass sie das Kompressionsvolumen (28) bei einer relativen Bewegung der Lichtbogenkontaktstücke (5, 6) von der Einschaltstellung in die Ausschaltstellung verkleinert, und wobei die Kompressionswand (27) wenigstens eine Kompressionswandöffnung (29) aufweist, die durch ein Überströmventil (41) verschlossen ist, wenn ein Druck in dem Heizvolumen (10) im Bereich des Überströmventils (41) größer als ein Druck in dem Kompressionsvolumen (28) ist.
11. Unterbrechereinheit (100) nach Anspruch 10,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s das Überströmventil (41) wenigstens eine Verbindungsöff¬ nung (40) zwischen dem Kaltgasbereich (31) und dem Heißgasbereich (32) verschließt, wenn der Druck in dem Heizvolu- men (10) kleiner als der Druck in dem Kompressionsvolu¬ men (28) ist.
12. Unterbrechereinheit (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s der Kaltgaskanal (33) weiter in den Düsenkanal (8) hineinragt als der Heißgaskanal (34) .
13. Leistungsschalter mit einer Unterbrechereinheit (100) ge- maß einem der vorhergehenden Ansprüche.
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