JPH081774B2 - 圧縮ガススイツチ - Google Patents

圧縮ガススイツチ

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JPH081774B2
JPH081774B2 JP60223907A JP22390785A JPH081774B2 JP H081774 B2 JPH081774 B2 JP H081774B2 JP 60223907 A JP60223907 A JP 60223907A JP 22390785 A JP22390785 A JP 22390785A JP H081774 B2 JPH081774 B2 JP H081774B2
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chamber
switch
gas
passage
arc
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ルツツ・ニーマイヤー
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ベー・ベー・ツエー・アクチエンゲゼルシヤフト・ブラウン・ボヴエリ・ウント・コンパニイ
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/70—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/76—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid wherein arc-extinguishing gas is evolved from stationary parts; Selection of material therefor
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    • H01H33/70—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/98—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being initiated by an auxiliary arc or a section of the arc, without any moving parts for producing or increasing the flow

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  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ケーシングが軸に沿って相対運動する２つ
のスイッチ部材を収容し、該スイッチ部材のうち中空の
第１スイッチ部材の内部空間中へ第２スイッチ部材がス
イッチオン位置で進入し、上記内部空間が中空室を形成
し、アーク室が中空室と空間的に結合していて、スイッ
チオフの際にアーク室は第２スイッチ部材の通る通路に
よって蓄圧室とも膨張室とも接続可能である形式の圧縮
ガススイッチに関する。
［従来の技術］ この上位概念によれば本発明は西独特許第2811508号
明細書に記載される技術水準に関する。この公知スイッ
チの場合には、スイッチアークによって加熱された消弧
ガスは圧力室へ導かれ、ここでガスは膨張室への流出孔
の解放後高圧下にスイッチアークに吹付けられる。この
ようなスイッチが広範囲の電流強さで満足に作動するた
めには、ほぼ管状の延長部からなる、可動スイッチ部材
と協働する装置が設けられており、この装置により圧力
室内にある消弧ガスは遅れて膨張室へ逃がされ、さらに
圧力室の外側部分は弁によって高すぎる圧力から保護さ
れる。
［発明が解決しようとする課題］ 本発明の課題は、簡単な手段により小電流の際の低す
ぎる圧力の発生および大電流の際の高すぎる圧力の発生
が回避されるように構成され、冒頭に記載した形式の圧
縮ガススイッチを提供することである。
［課題を解決するための手段］ 前記課題は、冒頭に記載した形式の圧縮ガススイッチ
において、ノズル状絶縁体はその外壁面とケーシングの
内壁面とで蓄圧室を形成し、その内壁面が第１スイッチ
部材のフィンガの先端と一緒になってアーク室を取囲
み、かつノズル状開口が第２スイッチ部材の通路を形成
し、蓄圧室は一方で中空室と空間的に結合し、もう一方
でノズル状開口を介してアーク室と空間的に結合し、該
ノズル状絶縁体は内周面に中空室から蓄圧室中へ流入す
るガス用第１通路を形成する切欠きおよびフィンガの外
周にそってアーク室から膨張室中へ流出するガス用第２
通路を形成する切欠きを備え、スイッチオフの際に中空
室内に存在するガスは差当りガス用第１通路を通って蓄
圧室中へ流入し、遅れてガス用第２通路を通って膨張室
中へ流入し、その後にはじめて蓄圧室中へ導入されたガ
スはノズル状開口を通ってアーク室中へ流入することに
よって解決される。
本発明による圧縮ガススイッチの場合、高電流時のス
イッチアークは消弧ガス流の適当な誘導によって著しく
細められ、次にその下流にあるアーク部分は電流に応じ
て程度の差こそあれ拡大される。この場合軸方向に流れ
るアークガスによって蓄圧室内に圧力が発生する。それ
によって小電流のスイッチの際アークガスの大部分が圧
力発生に役立つことが保証される。消弧ガス流を遅延さ
せる付加的手段はそれゆえ必要がない。これに反し、大
電流の場合アークガスの一部は膨張室へ導出される。そ
れによって蓄圧室が短絡電流スイッチの際高すぎる圧力
に負荷されないことを保証する手段をとる必要がなくな
る。
［実施例］ 次に本発明の実施例を図面により説明する。
第１図において１は絶縁材料からなるほぼ中空円筒形
に形成されたケーシングを示す。このケーシングは圧力
数バールの六フッ化イオウのような絶縁ガスの雰囲気内
にある。ケーシングは軸に沿って相対運動する２つのス
イッチ部材２および３を収容する。第１スイッチ部材２
は電流接続部４に支持され、第１スイッチ部材２内で中
空室７を取囲む接触フィンガ５および６からなるリング
を有する。第２スイッチ部材３は中実円筒体であり、円
筒軸に沿って可動に構成されている。スイッチのスイッ
チオン位置では、この第２スイッチ部材は中空室７中へ
進入し、その外面で接触フィンガ５および６の内面に接
触する。接触フィンガ６は、その第１スイッチ部材２の
自由端と反対側の端部が接触フィンガ５より少し短く、
それによって第１スイッチ部材２内にガス用第１通路８
が形成され、この通路は半径方向で有利にはポリテトラ
フルオロエチレン（PTFE）からなるノズル状絶縁体９を
貫通して、スイッチ部材2,3を同軸に包囲するリング状
に形成された蓄圧室10に通じている。ガス用第１通路８
の蓄圧室10への接続部に逆止弁11があり、この弁は中空
室７内の圧力が降下すると蓄圧室10を中空室７に対して
閉鎖する。
蓄圧室10は、実質的にケーシング１とノズル状絶縁体
９の外壁面とによって形成され、かつラビリンス流路12
によって分割されている。このラビリンス流路は、たと
えば半径方向のリング状邪魔板13からなり、これらの邪
魔板は半径方向に互いに間隔をもってずれ、交互にケー
シング１の内壁と、ノズル状絶縁体９の外壁とに固定さ
れている。邪魔板13は自由端を有し、加熱された消弧ガ
スのためのジグザグに走る流路を形成する。このガスは
加熱過程の間中空室７からガス用第１通路８および蓄圧
室10のリング状部分室14を経て蓄圧室10のもう１つのリ
ング状部分室15へ導かれる。部分室15は、実質的にケー
シング１、ノズル状絶縁体９、ほぼ半径方向に延び、第
２スイッチ部材３がその開口を気密に貫通するケーシン
グ突出部16ならびに第２スイッチ部材３によって制限さ
れる。部分室15は、スイッチオフの際、ノズル状絶縁体
９のノズル状開口（ないしはくびれ部）19を実質的に気
密に貫通する第２スイッチ部材３がこのノズル状開口を
開放するや否や、切り離されたスイッチ部材２と３の間
にあって、中空室７に続きかつスイッチアーク17を収容
するアーク室18と連絡される。
ノズル状絶縁体９のノズル状開口19と、固定スイッチ
部材である第２スイッチ部材２の自由端との間にリング
室20があり、この室はスイッチオフの際すでに部分室15
より先にアーク室18と連絡される。リング室20は、アー
ク室18から膨張室21への連絡路の一部である。この連絡
路はリング室20のほかに、第１図から明らかなように、
ガス用第１通路８と交差する軸方向に通じるガス用第２
通路22を有する。第２図から明らかであるように、ガス
用第１通路８および第２通路22はそれぞれ半径方向およ
び軸方向に延びるノズル状絶縁体９の材料切欠きとして
配置されている。この場合、ノズル状絶縁体９の円周方
向に見て交互に半径方向および軸方向に延びる切欠きが
順次に続く。この構成は、スイッチオフの際加熱された
絶縁ガスが特に均一にアーク室18を流れるように使用す
る。
中空室７および蓄圧室10の部分室14は、少なくとも一
部ライニング材料23を備え、このライニングは第１スイ
ッチ部材２の接触フィンガ５および６の材料に比して比
較的低い熱伝導度、低い蒸発エンタルピおよび低い沸点
を有し、アークの作用を受けると非常に容易に蒸発して
消弧ガスを生成する。このライニング23は、スイッチア
ーク17の発生によって材料蒸発に起因する形状変化が中
空室７から蓄圧室10へのアークプラズマの流れ状態に影
響を及ぼさないように配置されている。
ライニング材料23は、炭素または金属硫化物のような
微粒充てん剤を含むハロゲン−炭素系の特に水素含量が
僅少であるかまたはまったく有しないポリマーを含有す
る。ライニング23は、有利には亜鉛１〜15重量％、二硫
化モリブデン３〜30重量％または黒鉛もしくは炭素７〜
15重量％の微粒粉末充てん剤を有するポリテトラフルオ
ルエチレンから製造するのが特にに推奨される。
中空室７の上端面にあるライニング23は、第１図に示
すように、ボス24として構成されていもよい。この場合
には、可動スイッチ部材である第２スイッチ３は、スイ
ッチオン位置でピン24が第２スイッチ部材３へ突入しう
るように中空に形成しなければならない。
本発明による圧縮ガススイッチの機能は下記のとおり
である。スイッチオフの際には、第２スイッチ部材３を
下へ運動させる。２つのスイッチ部材２と３が離れるや
否や、それらの自由端の間にスイッチアーク17が発生す
る（第１図の左半分）。このスイッチアークの加熱能力
は、中空室７、ガス用第１通路８を介してかつ開いた逆
止弁11を経て蓄圧室10へ達し、そこに圧力を形成する。
同時に加熱能力の一部はガス用第２通路22を経て膨張室
21へ達する。
ストロークの増大とともに、スイッチアーク17の加熱
能力は増大する。それゆえアークプラズマの膨張室21へ
の流出が増大するにもかかわらず依然としてアークプラ
ズマの大部分は蓄圧室10へ流入する。この割合は電流が
小さいほど大きい。
逆止弁11によって、電流遮断およびそれに伴う圧力降
下の際中空室７内に、蓄圧室10内にあるガスがガス用第
１通路８を通って逆流するのが防止される。
ライニング23によって、付加的に接触フィンガ５の内
側への熱導出によってできるだけ少ないアーク熱、した
がって加熱能力しか失われず、高温のプラズマおよびス
イッチアーク17の放射の影響下にこのライニングから著
しく多量の材料が蒸発することが達成される。これはと
くに小電流のスイッチの際有利である。それというのも
それによって付加的な蓄圧室10内にある消弧ガスの圧力
が上昇するからである。ライニング材料23のもう１つの
効果は、場合により望ましいスイッチアーク17の、接触
フィンガ５または６から第１図に図示されていないもう
１つの接触部材への整流が容易になることである。この
ような接触部材は、電気伝導的に電流接続部４と結合
し、たとえばノズル状絶縁体９のノズル状開口19の周辺
に配置されたリングとして形成することができる。この
場合、ライニングをピン24の形で設け、可動スイッチ部
材である第２スイッチ部材３を中空に形成し、スイッチ
オン位置で第２スイッチ部材３がピン24の自由端を収容
するようにするのが有利である。このように圧縮ガスス
イッチを構成すると、スイッチオフの際２つのスイッチ
部材２と３が離れた直後スイッチアーク17によって蒸気
流が発生し、この流れは接触フィンガ５および６から絶
縁ノズルのノズル状開口19にあるもう１つの接触部へ向
い、それによってスイッチアーク17の整流が著しく容易
になる。
第２スイッチ部材３がノズル状絶縁体９のノズル状開
口19を開放すると直ちに、蓄圧室10の部分室15内に過圧
下にあるガスはノズル状絶縁体９のノズル状開口19を通
って流れ、スイッチアーク17のノズル状開口19で絞る
（第１図の右半分）。それによって、ノズル状絶縁体９
の焼損を減少するだけでなく、同時にスイッチアーク17
をノズル状開口19の後方で第１スイッチ部材２によって
必然的に著しく拡大することが達成される。それによっ
て中空室７の方向の磁力による圧力勾配が生ずる。それ
ゆえスイッチアーク17はポンプのように作用し、低温ガ
スを部分室15から吸出し、アークプラズマとして中空室
７へ、ひいてはガス用第１通路８を経て蓄圧室10へ高い
圧力で返送する。
ラビリンス流路12は、アークゾーンから中空室７およ
びガス用第１通路８を経て蓄圧室10の部分室14へ供給さ
れる熱ガスが、部分室15へ駆出される冷い消弧ガスと混
合することを防止する。それによってアークにはノズル
状開口19の範囲内で、部分空間15からの冷い消弧ガスが
吹付けられるにすぎない。
したがって、前記機構によって、蓄圧室10内に小電流
スイッチオンの際も過圧を維持し、アーク室18に汚れの
ない冷い消弧ガスを供給し、大電流スイッチオフの際に
は蓄圧室10内の圧力形成をアーク室18内にある過剰のア
ークガスがリング室20およびガス用第２通路22を通って
膨張室21中へ吹出すことによって制限することが達成さ
れる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による圧縮ガススイッチの縦断面図であ
り、左半分はスイッチ部材の分離直後の状態、右半分は
スイッチアーク吹付の際の状態を示し、第２図は第１図
のII−II線に沿った断面図である。 １……ケーシング、2,3……スイッチ部材、４……電流
接続部、5,6……接触フィンガ、７……中空室、8,22…
…ガス用通路、９……ノズル状絶縁体、10……蓄圧室、
11……逆止弁、12……ラビリンス流路、14,15……部分
室、17……スイッチアーク、18……アーク室、19……ノ
ズル状開口、20……リング室、21……膨張室、23……ラ
イニング、24……ピン

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ケーシング（１）が軸に沿って相対運動す
    る２つのスイッチ部材（2,3）を収容し、該スイッチ部
    材のうち中空の第１スイッチ部材（２）の内部空間中へ
    第２スイッチ部材（３）がスイッチオン位置で進入し、
    上記内部空間が中空室（７）を形成し、アーク室（18）
    が中空室（７）と空間的に結合していて、スイッチオフ
    の際にアーク室（18）は第２スイッチ部材（３）の通る
    通路によって蓄圧室（10）とも膨張室（21）とも接続可
    能である形式の圧縮ガススイッチにおいて、ノズル状絶
    縁体（９）はその外壁面とケーシング（１）の内壁面と
    で蓄圧室（10）を形成し、その内壁面が第１スイッチ部
    材（２）のフィンガの先端と一緒になってアーク室（1
    8）を取囲み、かつノズル状開口（19）が第２スイッチ
    部材（３）の通路を形成し、蓄圧室（10）は一方で中空
    室（７）と空間的に結合し、もう一方でノズル状開口
    （19）を介してアーク室（18）と空間的に結合し、該ノ
    ズル状絶縁体（９）は内周面に中空室（７）から蓄圧室
    （10）中へ流入するガス用第１通路（８）を形成する切
    欠きおよびフィンガーの外周にそってアーク室（18）か
    ら膨張室（21）中へ流出するガス用第２通路（22）を形
    成する切欠きを備え、スイッチオフの際に中空室（７）
    内に存在するガスは差当りガス用第１通路（８）を通っ
    て蓄圧室（10）中へ流入し、遅れてガス用第２通路（2
    2）を通って膨張室（21）中へ流入し、その後にはじめ
    て蓄圧室（10）中へ導入されたガスはノズル状開口（1
    9）を通ってアーク室（18）中へ流入することを特徴と
    する圧縮ガススイッチ。
  2. 【請求項２】ガス用第１通路（８）およびガス用第２通
    路（22）を形成する切欠きは放射状の配置を有する特許
    請求の範囲第１項記載のスイッチ。
  3. 【請求項３】ガス用第１通路（８）に逆止弁（11）を備
    え、この弁が中空室（７）内の圧力低下の際蓄圧室（1
    0）からの消弧ガスの逆流を防ぐ特許請求の範囲第２項
    記載のスイッチ。
  4. 【請求項４】蓄圧室（10）は、ラビリンス流路（12）に
    よって２つの部分室（14,15）に分割されている特許請
    求の範囲第１項から第３項までのいずれか１項記載のス
    イッチ。
  5. 【請求項５】ラビリンス流路（12）が熱伝導度の高い材
    料からなる特許請求の範囲第４項記載のスイッチ。
  6. 【請求項６】中空室（７）および／または中空室（７）
    から蓄圧室（10）へのガス用第１通路（８）に粉末充て
    ん剤を含むハロゲン−炭素系ポリマー材料からなるライ
    ニング（23）を備えている特許請求の範囲第１項から第
    ５項までのいずれか１項記載のスイッチ。
  7. 【請求項７】ライニング（23）材料が亜鉛１〜15重量
    ％、二硫化モリブデン３〜30重量％または黒鉛もしくは
    炭素７〜15重量％の微粒粉末充てん剤を有するポリテト
    ラフルオルエチレンを含む特許請求の範囲第６項記載の
    スイッチ。
  8. 【請求項８】ライニング（23）が少なくとも一部ボス
    （24）として形成され、このボスが中空室（７）へ軸方
    向に延びており、圧縮ガススイッチのスイッチオン位置
    で第２スイッチ部材（３）の自由端内へ嵌入している特
    許請求の範囲第６項または第７項記載のスイッチ。
  9. 【請求項９】ノズル状絶縁体（９）のガス用第１通路
    （８）を形成する切欠きがほぼ半径方向に、ガス用第２
    通路（22）を形成する切欠きがほぼ軸方向に延びている
    特許請求の範囲第２項から第８項までのいずれか１項記
    載のスイッチ。
  10. 【請求項１０】ノズル状絶縁体（９）の円周方向に交互
    に半径方向および軸方向に延びている材料切欠きが順次
    に続く特許請求の範囲第９項記載のスイッチ。
JP60223907A 1984-10-10 1985-10-09 圧縮ガススイツチ Expired - Lifetime JPH081774B2 (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
CH486484 1984-10-10
CH4864/84-1 1984-10-10

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JPS6191811A JPS6191811A (ja) 1986-05-09
JPH081774B2 true JPH081774B2 (ja) 1996-01-10

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EP (1) EP0177714B1 (ja)
JP (1) JPH081774B2 (ja)
CN (1) CN85107522B (ja)
DE (2) DE3440212A1 (ja)
ES (1) ES8700495A1 (ja)
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