NO130963B - - Google Patents

Description

Brytekammer for selvblåsende,

elektriske trykkgass-strømbrytere.

Oppfinnelsen angår et brytekammer for en selvblåsende, elektrisk trykkgass-strømbryter, og formålet med oppfinnelsen er å skaffe en forbedret bleståpningsenhet for sådanne strømbrytere,

som gir betydelig forbedring med hensyn til brytekammerets ytelse sammenliknet med de tidligere kjente typer.

Trykkgass-strombrytere er allerede vel kjent og i stor utstrekning benyttet innenfor elektrisitetsforsyningsteknikken.

Godt kjent er særlig de aksialblest-brytekamre som benyttes i

denne type strombrytere, og disses form i de forskjellige utforelser er blitt bestemt ved hjelp av grundig gjennomarbeidede prinsipper.

Sådanne brytekamre med tilhorende bleståpningsenheter

er eksempelvis kjent fra italiensk patent nr. 791 6?1 (tilsvarende

svensk patent nr. 311 392). Disse brytekamre er forsynt med en bleståpningsenhet med dekompresjonshull og ringliknende fordyp-ninger som er utformet for å begunstige utstrømningen av både de gasser som utvikles ved nedbrytning av materialene i selve bleståpningsenheten, og av slukkegassen. Således oppnås en samtidig strom av fbrstnevnte og sistnevnte gasser, idet bleståpningsenhetens nedstrøms- eller endedel er avhengig av strømbryterens nominelle driftsspenning i overensstemmelse med

U

den eksperimentelle ligning L ^ ' 1,5 " V~ 2~' (forenklet form:

YT

L *U ) , der L er lengden av åpningsenhetens endedel, angitt i mm, og Un er strømbryterens nominelle driftsspenning uttrykt i kV.

Det har imidlertid vist seg at de hittil kjente aksialblest-brytekamre ikke gir maksimal ytelse med hensyn til utstrøm-ningen av den lysbueslukkende gass og beskyttelsen av de deler som . ligger utenfor kammeret mot lysbuens påvirkning, såvel som for-skyvningshastigheten av kammerets bevegelige utstyr, av hvilken adskillelseshastigheten fra den faste kontakt i en énpolet strøm-bryter er direkte avhengig.

Et formål med oppfinnelsen er således å tilveiebringe

et brytekammer for trykkgass-strombrytere som er konstruksjons-messig forbedret sammenliknet med den kjente teknikk, og hvor de hull som er dannet gjennom bleståpningsenhetens vegger, i vesent-lig grad begunstiger dekompresjonen i det område der hullene har sin munning, og folgelig gjor slukkegassens utstrømning særlig lett.

Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe

et aksialblest-brytekammer i hvilket det samtidig er mulig å

oppnå og å forbedre kombinasjonen av virkningene av d..en raske dekompresjon i munningsområdet for de hull som går gjennom veggen, og av den samtidige utstrømning av nedbrytningsgassene og slukkegassen gjennom åpningsenhetens endeparti, og folgelig akselerere den totale gassutstromning gjennom åpningsenhetens utlopsåpning og minske de virvelvirkninger som opptrer i denne utlopsstrom.

Videre er det et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe et passende skjermet brytekammer for å oppnå effektiv beskyttelse av delene utenfor kammeret, og særlig av den isolerende sylinder av bakelittpapir eller en annen liknende isola-sjonskappe som utvendig omgir kammeret, mot virkningene av den elektriske lysbue ved, strømbrudd.

Et ytterligere formål er å tilveiebringe et brytekammer i hvilket i det minste en del av slukkegassen, idet den ledes i en passende retning, samarbeider med strømbryterens styre-anordninger for å oppnå en raskere utkoplingsfunksjon for strøm-bryteren.

De nevnte formål oppnås ved et aksialblest-brytekammer for en selvblåsende,'elektrisk trykkgass-strømbryter, med en bleståpningsenhet som innvendig er utformet slik at den i utlopsretningen har et forste konisk og konvergerende område, et andre sylindrisk område og et tredje i hovedsaken konisk og divergerende område med, en lengde L som er bestemt av den kjente, eksperimentelle likning

der ^n er bryterens nominelle driftsspenning, hvor det andre område har det minste tverrsnitt i forhold til de andre indre områder og er forsynt med et.antall dekompresjonshull med innlopsområder som er parallelle med brytekammerets akse, og det tredje område har et antall ringliknende spor som har i hovedsaken trekantet tverrsnitt med en åpen basis som vender mot brytekammerets utlopsåpning, hvilket brytekammer er kjennetegnet ved at dekompresjonshullene er utformet som i hovedsaken skråttstilte, avkortede kjegler med akser som heller i gassutstromningsretningen og med kammerets akse danner en vinkel som er mindre enn 90°? idet hullene er fort gjennom den del av kammerets vegg som svarer til det' andre sylindriske område der de har sitt innlopsområde, at det utenfor og konsentrisk med det egentlige brytekammer er anordnet en mantel som således har storre ytre diameter enn kammeret, at det i mantelen som fortrinnsvis er av samme materiale som brytekammeret, er. anordnet en med, kammeret konsentrisk toroideformet fordypning med i hovedsaken trekantet tverrsnitt med åpen basis mot kammerets utlopsåpning, hvor fordypningens generatrise som ligger lengst fra torusaksen som faller sammen med kammerets akse, heller i gassutstromningsretningen og med kammerets akse danner en vinkel som

er mindre enn 90°? idet dekompresjonshullene åpner seg mot fordypningen, hvorved mantelen og fordypningen danner en beskyttelsesskjerm som fullstendig dekker dekompresjonshullenes utlbpsområder.

Den nevnte mantel er fortrinnsvis fremstilt av samme materiale som brytekammeret og er i ett stykke med dette eller består av én eller flere deler som er adskilt fra, men sidestilt i nær kontakt med brytekammeret.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det fblgende i forbindelse med et utforelseseksempel under henvisning til tegningen, der fig. 1 skjematisk viser et lengdesnitt av en del av et brytekammers bleståpningsenhet som omfatter både det sylindriske område med. minst tverrsnitt og med dekompresjonshull ifolge oppfinnelsen, og det koniske og divergerende endeområde, og fig. 2 viser under samme betingelser som på fig. 1, men 1 storre målestokk, en detalj av et dekompresjonshull.

Ved. den på tegningen viste , bleståpningsenhet er det anordnet en mantel h som omgir brytekammeret og strekker seg aksialt slik at den i gassutstromningsretningen omslutter et forste konisk og konvergerende område 1 av bleståpningsenheten, et andre, sylindrisk område 5 med mindre tverrsnitt, og endelig et tredje, konisk og divergerende område 9 som omsluttes bare delvis, men tilstrekkelig til å fullstendig skjerme utlopsområdene 11 for et antall dekompresjonshull 6. Mantelen h har folgelig en ytre diameter som er storre enn det egentlige brytekammers ytre diameter. Mantelen er videre fremstilt av samme materiale som ..brytekammeret, og disse elementer er konstruert i.ett stykke eller som enkeltstående elementer.

Dekompresjonshullene 6 er anordnet gjennom den del av'brytekammerets vegg som svarer til det sylindriske område 5» og disse hull heller mot området 9. Hullenes 6 munningsområder 10 som vender mot brytekammerets innerside, går som f 61- ge av områdets 5 form parallelt med kammerets akse AA, og folgelig parallelt med gasstromretningen som" angitt ved piler 7 (aksen AA og. gasstrbmmen har altså samme retning).

Til forskjell fra tidligere kjente konstruksjoner står hullenes 6 akser ikke normalt på brytekammerets akse AA. Hullene har derfor ikke den vanlige rett avkortede konus- eller kjegleform slik som hullene ifolge tidligere kjente konstruksjoner. Som allerede nevnt, har de derimot hellende retning fra området 5 mot området 9? og hullenes akse heller i'gassutstromningsretningen med en vinkel a i forhold til aksen AA som fortrinnsvis varierer fra h5° til 65°, Hullene har således form som en skjev, avkortet kjegle. Hullene går tvers gjennom brytekammerets vegg, og som ovenfor angitt, er utlopsområdet for et hull 6 fra kammeret betegnet med 11 på tegningen. Til-forskjell fra den kjente teknikk munner imidlertid ikke områdene 11 direkte ut i friluft, men kommer ut i en ringformet fordypning eller et spor 16 som er anordnet i mantelen h konsentrisk med brytekammeret. Denne fordypning har i hovedsaken trekantet tverrsnittsform med åpen grunnlinje eller basis i retning mot brytekammerets utlopsåpning 2. Grunnlinjen er på tegningen betegnet med 12 og angir i tegningens plan den ring som utgjor fordypningens 16 utstrdmningstverrsnitt mot friluft. Fordypningen kan betraktes som et toroidelegeme som er dannet av den stort sett trekantede.geometriske figur som er begrenset av sidene 11, 12 og 19 på fig. 1 og 2, idet denne figur antas å ro-tere om kammerets akse AA som folgelig faller sammen med torusaksen. Den generatriselinje for toroidelegemet som faller sammen med tre-kantsiden 19 på figurene og som i teghingsplanet ligger overfor dekompresjonshullenes 6 utlopsområde 11, heller i utstromningsretningen og mot brytekammerets akse AA med en vinkel (3 som fortrinnsvis varierer -mellom 30° °g ^5°.

Slik som vist ved hjelp av pilene på figurene (særlig fig. 2), er det viste arrangement av utstromningskanalene 6 (dekom-pres j onshullene ) og deres spesielle form bestemmende for slukkegassens stromning'gjennom de samme hull. Således leder hvert hellend.e, avkortet konushull 6 denne gasstrom i retning av pilene 8. Deretter kommer gassen til fordypningen 16 og stbter ved midten mot den beskyttelsesskjerm som utgjbres av mantelen h, slik at den utsettes for en avbbyning i retning av pilene 17 i det vesentlige parallelt med aksen AA og den indre strbm 7 (med optiske uttrykk kan det snakkes om en "refleksjon" av slukkegassen).

På denne måte oppnås mange betydelige resultater.

For det fbrste oppnås en regulering av gasstrbmmen gjennom dekompresjonshullene. ved hjelp av hvilke■utblåsningen fra disse hull gjbres lettere, og dermed oppnås raskere dekompresjon av det sylindriske område 5 og minskning til helt ubetydelige verdier av virvel-

fenomenene i dette område og generelt inne i hele brytekammeret.

For det andre får gassen en endelig retning som er i

det vesentlige parallell med kammerets akse AA, og den kan så-

ledes slutte seg til de gasser som strommer ut fra kammerets utlopsåpning 2 uten å forårsake noen virveldannelse..

For det tredje hindrer, mantelen og særlig en beskyttelsesskjerm som dannes av mantelen i området 19, at den varme gass (oppvarmet som folge av dens kontakt med lysbuen) som .strommer ut gjennom hullene 6, kommer i beroring med en isolerende sylinder av bakelittpapir eller et annet egnet isolasjonsmateriale, hvis legeme er betegnet med 20 på. tegningen. Således oppnås effektiv beskyttelse av sylinderen 20 som dermed får lengre levetid.

En ytterligere fordel ved den. 'viste anordning (en fordel som ikke foreligger ved de tidligere kjente anordninger) består i en reaksjonskraft som begunstiger strbmbryterens åpning ved at den påskynder forskyvningen av den bevegelige del (til hoyre i retning av pilen 18 i det kammer som er vist på tegningen, nedover i den mest vanlige, men ikke alltid benyttede, driftsstilling for strømbryteren) med. hvilken bryterens bevegelige .kontakt 3 er for-bundet.- I virkeligheten stoter" den- gass som kommer i retning av pilene 8, mot området 19 og utvikler et likedan rettet trykk mot mantelen h. Virkningene av dette trykk kan analyseres ved at det opp-loses i to ortogonale retninger, én som er parallell med aksen AA

og en annen som står vinkelrett på denne.- Den komponent som svarer til den sistnevnte retning, har ingen virkning da brytekammeret ikke har noen mulighet for bevegelse vinkelrett på.aksen AA, mens den komponent som .^r parallell med aksen AA, nettopp har den virkning at den begunstiger strbmbryterens åpning (se pilen 18 på fig. 2).

De fordeler'som oppnås ved hjelp av oppfinnelsen, bkes på grunn av de fordeler som skyldes den spesielle form på kammerets.nedre del 9 som er forsynt med. ringliknende .spor 13

med trekantet tverrsnitt. Ved hjelp av disse spor får resultantene 15 av nedbrytningsgassenes genereringslinjer lk en komponent som er parallell med aksen AA, og som begunstiger ut-strømningen av både den slukkende (eller deioniserende) gass og den nedbrytende gass. Selv om denne detalj ved brytekammeret er tidligere kjent, er det klart at den samlede virkning av den foreliggende oppfinnelse og det tidligere kjente trekk, i det

samme brytekammer muliggjor mer effektive resultater med hensyn til oppnåelse av en raskere og mer fullstendig lysbueslukning, enn de resultater som kan oppnås ved benyttelse av bare de avanserte los-ninger ifolge oppfinnelsen.

Det er åpenbart at oppfinnelsen kan modifiseres og endres i forhold til det i det foregående beskrevne og illustrerte utforelseseksempeluten at oppfinnelsestanken fravikes. For ek-sempel kan mantelen h forlenges i utstromningsretningen slik at den omgir (foruten områdene 1 og 5) ikke bare en del av, men hele området 9? slik at dekompresjonshullene munner ut i fordypningen 16 som i dette tilfelle går over i en innhulning med ringformet tverrsnitt som koaksialt omgir hele brytekammeret, slik at dens utlops-endeparti (ekvivalent med partiet 12) ligger i samme plan som kammerets utlopsåpning 2. Alternativt kan dekompresjonshullene 6,

i stedet for å munne ut i den ringformede fordypning 16, fortsette 1 enkeltstående utstromningskanaler som er direkte forlengelser av hullene 5 og som har tverrsnitt som svarer til formen på de samme hull 6 eller på passende måte går over i deres utlopsområder 11. Det er således mulig at utstromningskanalene 16 kan avsluttes med partiet 12 slik som vist på figurene, eller fortsette uforandret forbi partiet 12 til de munner ut i samme plan som utlopsåpningen 2 slik som ovenfor antydet, i tilfelle mantelen forlenges slik at den omslutter hele området 9- Det skal også bemerkes at utstrom.-.. ningskanalenes 16 tverrsnitt kan være sirkulært, elliptisk eller ha hvilken som helst annen passende og fordelaktig form. Det samme gjelder for tverrsnittet av dekompresjonshullene 6, selv om det her kan slås fast at det sirkulære tverrsnitt har vist seg å være å foretrekke sammenliknet med de andre. Det skal videre bemerkes at den foretrukne utforelse av brytekammeret er forsynt med fire hull 6 som har en innbyrdes vinkelavstand på 90° (dvs. med akser som ligger i plan som går gjennom brytekammerets akse AA i rett vinkel med hverandre). Det er selvsagt også mulig å benytte mer s.-.nn fire sådanne hull.

Claims (8)

1. Aksialblest-brytekammer for en selvblåsende, elektrisk trykkgass-strombryter, med en bleståpningsenhet som innvendig er utformet slik at den i utlopsretningen har et forste konis-': konvergerende område (1), et andre sylindrisk område (5) og et tredje i hovedsaken konisk og divergerende område (9). med en lengde L som er bestemt av den kjente, eksperimentelle likning der ^n er bryterens nominelle driftsspenning, hvor det andre område

(5) har det minste tverrsnitt i forhold til de andre indre områder og er forsynt med et antall dekompresjonshull (6) med innlopsområder (10) som er parallelle med brytekammerets akse (A - A), og det tredje område (9) har et antall ringliknende spor (13) som har i hovedsaken trekantet tverrsnitt med en-åpen basis som vender mot brytekammerets utlopsåpning (2), karakterisert ved at dekompresjonshullene (6) er utformet som i hovedsaken skrått stilte, avkortede kjegler med akser som heller i g.assutstromningsret-ningen og med kammerets akse (A - A) danner en vinkel (a) som er mindre enn 90°? idet hullene er fort gjennom den del av kammerets vegg som svarer til det andre sylindriske område (5) der de har sitt innlopsområde (10) , at det utenfor og konsentrisk med det egentlige brytekammer er anordnet en mantel ( k) som således har storre ytre diameter enn kammeret, at det i mantelen ( h) som for trinnsvis er av samme materiale som brytekammeret, er anordnet en med kammeret konsentrisk toroideformet fordypning (16) med i hoved saken trekantet tverrsnitt med åpen basis (12) mot kammerets ut lopsåpning (2), hvor fordypningens (16) generatrise (19) som ligger lengst fra torusaksen som faller sammen med kammerets akse (A - A), heller i gassutstromningsretningen og med kammerets akse danner en vinkel (p) som er mindre enn 90°, idet dekompresjonshullene (6) åpner seg mot fordypningen (16), hvorved mantelen ( h) og fordypningen (16) danner en beskyttelsesskjerm som fullstendig dekker dekompresjonshullenes (6) utlopsområder (11).

2. Brytekammer ifolge krav 1, karakterisert ved at vinkelen (a) som angir dekompresjonshullenes (6) akseskrå- stilling i forhold til brytekammerets akse (A - A), ligger i om rådet h5° til 65°.

3. Brytekammer ifolge krav 1 og 2, karakterisert ved at vinkelen (B) som angir skråstillingen i forhold til kammeraksen (A - A) av den generatrise (19) for toroidefor-dypningen (16) som ligger lengst fra torusaksen (A - A), ligger i området 30° til 1+5°. h.

Brytekammer ifolge ett av kravene 1-3»karakterisert ved at mantelen ( k) strekker seg aksialt i gassutstromningsretningen slik at den omgir i det minste det forste koniske og konvergerende område (1), det andre sylindriske område (5) med det minste tverrsnitt, og en del av det tredje koniske og divergerende område (9), for fullstendig skjerming av dekompresjonshullenes (6) utlopsområder (11), hvorved den danner en beskyttelsesskjerm mot de samme hull (6) langs hele den flate som "beskrives av toroidefordypningens (16) nevnte generatrise (19).

5. Brytekammer ifolge ett av kravene 1-3?karakterisert ved at mantelen ( h) strekker seg aksialt i gassutstromningsretningen slik at den omgir ikke bare det forste koniske og konvergerende område (1) og det andre sylindriske område (5), men også hele det tredje koniske og divergerende område (9), slik at endeområdet (12) som utgjor utlopet mot friluft av toroide-fordypningen (16) og av dens forlengelse koaksialt med brytekammeret, blir liggende i samme plan som kammerets utlopsåpning (2).

6. Brytekammer ifolge ett av kravene 1-5»karakterisert ved at dekompresjonshullene (6) er minst fire i antall'og at deres akser står normalt på hverandre i plan som går gjennom brytekammerets akse (A-A).

7. Brytekammer ifolge ett av kravene 1-6, karakterisert ved at mantelen ( h) er fremstilt i ett stykke med. det brytekammer som den omgir.

8. Brytekammer ifolge ett av kravene 1-6, karakterisert ved at mantelen ( h) består av én eller flere deler- som er anordnet gasstett ved siden av hverandre og i side-s-tilling til brytekammeret som omsluttes av selve mantelen..