JPH09510574A - ３つのアークガス通流バリヤを備えた消弧室 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 アークガスの通流開口を備えた消弧室において、消弧室（１）は消弧板（１０）を備えた筒状部材（７）とこの筒状部材（７）の上部を閉塞する端部部材（８）とを備える。端部部材（８）にはアークガスの３つのバリヤ（２０、２２、２４）が設けられ、第１及び第２のバリヤ（２０、２２）はほぼ矩形状の断面をもち、消弧板（１０）の２倍のピッチ寸法に配置された帯状部片（１５、２１）を備える。第２のバリヤの上方には、出口開口（２６）を備えた第３のバリヤ（２４）によって外部に対して閉塞されている冷却室（２５）が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】 ３つのアークガス通流バリヤを備えた消弧室 この発明は、消弧室ハウジングと、この消弧室ハウジングに配置されたアーク 案内板及び相互に間隔をもって支持された消弧板と、消弧板の上方に配置され３ つのバリヤを含む噴出するアークガスの冷却装置とを備え、第１のバリヤは消弧 板のすぐ上に、第２のバリヤは第１のバリヤから間隔をおいて配置され、第１の バリヤと第２のバリヤとは消弧板の端面に対して平行に向いた通流開口を備え、 さらに第２のバリヤに接し出口開口を備えた第３のバリヤによって外部に向かっ て閉塞された冷却室とを備えた電力遮断器の消弧室に関する。 上記の種類の消弧室は米国特許第３００５８９２号明細書により公知である。 この場合、バリヤはスリットを備えたもしくは開口を備えた板状の装着体を消弧 室ハウジングに嵌め込むことによって形成されている。これらの構造部品は遮断 器の作動中に非常に大きな負荷にさらされる。従って部品の充分な寿命を考慮し て限られた冷却作用しか得られなかった。この冷却作用は、消弧室から高温のイ オン化されたガスが噴出することによる電気的閃絡を回避するために、遮断器を 開閉装置に設置する際に守られるべき接地された構造部品に対する絶縁距離に影 響を与える。 この発明の課題は、できるだけ小さい寸法でかつ長寿命にも係わらず消弧室に おけるバリヤ構成の冷却作用を改善し、消弧室の出口側において接地された構造 部品に対して最小の絶縁距離しか必要としないようにすることにある。 この課題はこの発明によれば、次の特徴により解決される。即ち、 第１のバリヤは、消弧板の２倍のピッチ寸法に配置され各１つの消弧板に対す る支持台となる消弧室ハウジングの帯状部片によって形成され、 第２のバリヤは、第１のバリヤの帯状部片に対して消弧板の１ピッチ分だけず れて配置されている消弧室ハウジングの帯状部片によって同様に形成され、 帯状部片の幅及び高さがほぼ消弧板の１ピッチ分に一致する。 この帯状部片の構成はスリットを備えたもしくは開口を備えた板状の構造部品 よりも著しく抵抗力が強く、従って消弧室全体をアークガスのより高い圧力に合 わせて設計できることが判明している。従ってこの発明は特に遮断容量の大きい コンパクトな遮断器の構造に対して適している。 消弧室の上方に帯状部片を配置し各２番目の消弧板が１つの帯状部片に支持さ れるように構成すること自体は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第３５４１５１ ４号明細書から公知である。この場合、帯状部片は同時にアークガスの噴出グリ ッドを形成している。これらの帯状部片を冷却して、接地された構造部品に対し て非常に僅かな間隔或いは取り立てて言う程でない間隔を保つようにしようとす るときには、従来の消弧室はその入口側が帯状部片構成の上方にある装着体を備 える。これに対してこの発明によれば、何ら付加的な装着体を必要とせず、小さ い寸法にも係わらず接地された構造部品に対して最小の距離しか必要としない消 弧室が提供される。 最初に挙げた米国特許第３００５８９２号明細書による消弧室においては、第 ２及び第３のバリヤの間に配置された冷却室は混合室として、即ちアークガスが 第１及び第２のバリヤを通って入るだけでなく、これらの脇を通って直接流入す るように形成されている。これに対してこの発明の改良された構成によれば、そ れぞれ１つのアーク案内板とこれに続く消弧板とが１つの端部帯状部片によって 覆われ、アークガスが第２及び第３のバリヤの間にある冷却室に第２のバリヤの 帯状部片に沿ってのみ流入するようにされている。 先に述べた寸法の帯状部片は、スリットを備えた板状の部材に対してより大き い機械的強度の他に、アークガスに対してスリット付き板部材よりも強い方向作 用を与えるという特性をもっている。この特性は、第１及び第２のバリヤの帯状 部片がほぼ矩形状の断面形状をもち、バリヤ間の間隔が帯状部片の高さの０．１ 乃至０．５倍とすることによってさらに改善される。この構成はアークガスを第 １及び第２のバリヤの通流の際に２回の９０°の方向転換を強制し、その際ガス の部分流は第１のバリヤの上方で互いに方向転換され、これにより制動される。 ガスはそのとき強力な渦流を生成しかつ膨張しながら冷却室に流入し、その際大 部分そのイオン化を失う。従って第３のバリヤの出口側においてガスの温度及び イオン化率は著しく低下するので、接地された構造部品に対してただ僅かな絶縁 距離を考慮すればよい。 それ自体は例えばドイツ連邦共和国特許第２９０５８５４号明細書から公知の ように、消弧室ハウジングを消弧板を収納する筒状部材とこの筒状部材の上部を おおう端部部材との２部分に分割する場合には、第１、第２及び第３のバリヤは 端部部材の構成部分とすることができる。このような構成は強度が大きいので帯 状部片の製造にとって好ましい。既に述べたように、各２番目の消弧板が第１の バリヤの帯状部片に支持されている。それぞれその間にある消弧板に対する個別 の固定装置は、第１のバリヤの帯状部片が緑部側の横梁部分によって結合され、 この縁部側の横梁部分が第１のバリヤの帯状部片に支持されてない各２番目の消 弧板の支持台を形成していることにより省略できる。筒状部材に端部部材を嵌め 合わすことにより全ての消弧板は保持され、ずれを生じないようにされる。 第３のバリヤの出口開口はスリット状に形成し、第１及び第２のバリヤの帯状 部片に対して平行に、しかしこれに対してずらして端部部材の端面壁に配置する ことができる。この出口開口の数及び配置によりアークガスの冷却室における滞 留時間及びその流束が影響を受ける。これは、特に、出口開口を第１及び第２の バリヤの帯状部片に対して異なるピッチで配置することによって行われる。端部 部材は熱可塑性プラスチックからなる一体の中空部材として形成される。 従来、屡々行われている消弧室の吹き消し制動とは異なり、この発明による消 弧室は消弧板以外に個々に作られて組立られる何らの付加的な金属部品を備えて いない。 以下に、この発明を図面に示した実施例に基づいて詳細に説明する。 図１は可動接触子を備えた低圧電力遮断器の消弧室を断面で示す。 図２は図１の消弧室の平面図である。 図３は図１及び図２による消弧室の端部部材を内部室側の下側から見た状態を 示す。 図４及び図５はそれぞれ図３におけるＩＶ−ＩＶ及びＶ−Ｖ線断面を示す。 図１よる消弧室１は、１０００Ｖ迄に使用され、約１０００００Ａまでの遮断 電流向けの低圧電力遮断器の構成要素である。遮断器の構造が差し当たりこの発 明にとって本質ではないことを考慮して、固定接触子３を備えた上側の接続端 子板２及びこれに付随するアークホーン５を備えた可動コンタクトレバー４だけ が示されている。コンタクトレバー４の投入位置は実線で、遮断位置は一点鎖線 で示されている。 消弧室１は下部の筒状部材７とこの筒状部材７の上を閉塞する端部部材８を備 えた２部分構成の消弧室ハウジング６を備えている。筒状部材７には相互に間隔 をおいて消弧板１０が配置されている。この消弧板構成は両側がそれぞれ１つの アーク案内板１１及び１２で閉塞され、左側のアーク案内板１１は固定アークホ ーン１３に僅かな間隔をもって対向して接触し、右側のアーク案内板１２は下端 において折り曲げられて形成され、可動コンタクトレバーのアークホーン５が遮 断位置においてこの折り曲げ部の端部と接触するようにされている。 消弧板１０は筒状部材７の上端の近くの一平面で終わり、端部部材８により縦 方向にずれないように保持されている。このために各２番目の消弧板１０はその 端面１４が端部部材８の帯状部片１５に対向接触している。左側の端部帯状部片 １６及び右側の端部帯状部片１７は帯状部片１５より幅広く形成され、それぞれ 最後の消弧板１０とこれに続くアーク案内板１１もしくは１２とが端部帯状部片 １６もしくは１７に支持されている。帯状部片１５は端部帯状部片１６及び１７ と関連して、遮断の際に発生し自由空間に噴出する前に冷却されかつ消イオン化 されるアークガスに対する第１のバリヤ２０を形成している。 このバリヤ２０の上方には帯状部片２１によって形成される第２のバリヤ２２ がある。帯状部片２１は消弧板１０の１ピッチ分だけずれて配置されているので 、各２番目の消弧板に帯状部片２１が間隔をもって対向している。 帯状部片１５及び２１の断面形状は、図１及び図４に示すように、等しくかつ ほぼ矩形状に形成されている。その場合、帯状部片１５及び２１の幅ｂ及び高さ ｈは消弧板１０の約１ピッチｔに一致する。第３のバリヤ２４は端部部材８の端 面壁２３によって形成される。この端面壁２３は出口開口２６（図２）を備え、 これを通して冷却されかつ消イオン化されたアークガスが消弧室１から流出する 。第１のバリヤ２０及び第２のバリヤ２２は僅かな相互間隔ｄ（図４）、即ち帯 状部片１５もしくは２１の幅ｂもしくは高さｈの四分の一に相当する間隔しか有 していないが、第２のバリヤ２２と第３のバリヤ２４との間にはこれより大きい 間 隔が設けられ、ここに冷却室２５が形成される。第３のバリヤ２４の出口開口２ ６は長孔に形成され、第１のバリヤ２０及び第２のバリヤ２２の帯状部片１５及 び２１に対して平行に配置されている。 図３に詳しく示すように、第１のバリヤ２０の帯状部片１５はその縁部におい て横梁部分２７により互いに結合されている。これにより、第１のバリヤ２０の 帯状部片１５に接触支持されていない消弧板１０に対しても支持面が形成される 。さらに図２及び図３との比較から分かるように、出口開口２６は帯状部片１５ 及び２１により形成される開口よりも短く形成されている。また出口開口２６の ピッチも帯状部片１５及び２１のピッチｔ（図１）とは異なるように選ばれてい る。これにより、帯状部片２１の中間空間において出口開口２６が丁度対向する のが回避される。 特に図４及び５に示されるように、端部部材８は全側面に突き出る縁部片３０ 、３１並びに３２及び３３を備え、筒状部材７の端面側の端部に支持される。上 記の縁部片の角の孔３４は端部部材８と筒状部材７とをボルト３５により締めつ けるために設けられている。 電流回路を断路するためにコンタクトレバー４は実線で示される位置から一点 鎖線で示される位置に動かされる。その際発生した遮断アークは公知のように固 定接触子３及びコンタクトレバー４のアークホーン５からアーク案内板１１及び １２に移行する。磁気的及び熱的駆動力により遮断アークはその場合消弧板構成 （図１の消弧板１０）に達し、そこで消弧板１０の数に対応した数の部分アーク に分割される。遮断アークの消滅まで生じているアークガスはバリヤ２０、２２ 及び２４の構成を通って外部に流出する。その場合先ず第１のバリヤ２０の帯状 部片１５がその比較的高い高さ及びその平行な側面部によりガス流に方向作用を 与える。ガスの部分流は次にバリヤ２２の帯状部片２１の下面に当たり、帯状部 片１５と２１の小さい間隔により約９０°の転向を余儀無くされる。第２のバリ ヤ２２の２つの帯状部片２１の間の空間でそれぞれ２回向きを変えたアークガス の部分流が互いに衝突し、帯状部片２１の間の空間を再度９０°向きを変えて流 れ、冷却室２５の方向に向かう。これは活発な渦流を形成しながらかつ膨張しな がら行われる。これに伴い電荷キャリアの強力な冷却と再結合が行われる。 アークガスの冷却室２５内での滞留時間は出口開口２６の寸法により影響され る。バリヤ２０、２２及び２４の上述の構成の良好な作用にも係わらず、上述の 構成は消弧室１の全高の比較的僅かな部分しか必要としない。さらに、アークガ スの望ましい冷却及び消イナン化を行わせるために、金網、エクスパンデッドメ タルの格子或いは同様な要素のような導電部品を必要としない。従って上述の消 弧室１は消弧板１０の出口側における電気的閃絡に対する大きな安全性が得られ るという点で優れている。接地された構造部品に対する絶縁距離は約２０乃至６ ０ｍｍの僅かな寸法に削減される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．消弧室ハウジング（６）と、この消弧室ハウジング（６）に配置されたアー ク案内板（１１、１２）及び相互に間隔をもって支持された消弧板（１０）と、 この消弧板（１０）の上方に配置され３つのバリヤを含む噴出したアークガスの ための冷却装置とを備え、第１のバリヤ（２０）は消弧板（１０）の直ぐ上方に 、第２のバリヤ（２２）は第１のバリヤ（２０）から間隔をおいて配置され、第 １及び第２のバリヤ（２０、２２）は消弧板（１０）の端面（１４）に対して平 行に向いた通流開口を備え、さらに第２のバリヤ（２２）に接し出口開口（２６ ）を備えた第３のバリヤ（２４）によって外部に対して閉塞された冷却室（２５ ）とを備えた電力遮断器の消弧室において、 第１のバリヤ（２０）は、消弧板（１０）の２倍のピッチ寸法に配置され、各 １つの消弧板（１０）の支持台となるハウジング（６）の帯状部片（１５）によ り形成され、 第２のバリヤ（２２）は同様に、第１のバリヤ（２０）の帯状部片（１５）に 対して消弧板（１０）のピッチ分だけずれて配置されているハウジング（６）の 帯状部片（２１）により形成され、 帯状部片（１５、２１）の幅（ｂ）及び高さ（ｈ）がほぼ消弧板（１０）のピ ッチ（ｔ）に一致する ことを特徴とする消弧室。 ２．それぞれ１つのアーク案内板（１１、１２）とこれに続く消弧板（１０）と が１つの端部帯状部片（１６、１７）によって覆われ、アークガスが第２及び第 ３のバリヤ（２２、２４）の間にある冷却室（２５）に第２のバリヤ（２２）の 帯状部片（２１）に沿ってのみ流入できるようにされていることを特徴とする請 求項１記載の消弧室。 ３．第１のバリヤ（２０）及び第２のバリヤ（２２）の帯状部片（１５、２１） がほぼ矩形状の断面形状を備え、第１及び第２のバリヤの間の間隔（ｄ）が帯状 部片（１５、２１）の高さ（ｈ）のほぼ０．１乃至０．５倍であることを特徴と する請求項１又は２記載の消弧室。 ４．消弧室ハウジング（６）が消弧板を収納する筒状部材（７）と、この筒状部 材（７）の上部を閉塞する端部部材（８）とに分割され、第１、第２及び第３の バリヤ（２０、２２、２４）が端部部材（８）の構成部分であることを特徴とす る請求項１乃至３の１つに記載の消弧室。 ５．第１のバリヤ（２０）の帯状部片（１５）が横梁部分（２７）によって結合 され、この横梁部分が第１のバリヤ（２０）の帯状部片（１５）に支持されてな い各２番目の消弧板の支持台を形成していることを特徴とする請求項４記載の消 弧室。 ６．第３のバリヤ（２４）の出口開口（２６）がスリット状に形成され、第１及 び第２のバリヤ（２０、２２）の帯状部片（１５、２１）に対して平行に、しか しこれに対してずれて、端部部材（８）の端面壁（２３）に配置されていること を特徴とする請求項４又は５記載の消弧室。 ７．出口開口（２６）が第１及び第２のバリヤ（２０、２２）の帯状部片（１５ 、２１）に対して異なるピッチで配置されていることを特徴とする請求項６記載 の消弧室。 ８．端部部材（８）が熱可塑性プラスチックからなる一体の中空体として作られ ていることを特徴とする請求項４乃至６の１つに記載の消弧室。