WO2003096366A1 - Elektrisches schaltgerät mit einer kühleinrichtung - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to an electrical switching device, which causes an extinguishing gas flow in the course of a switching-off movement, with a passage wall for the extinguishing gas flow having a solid wall of a cooling device.
  • Such an electrical switching device is known, for example, from US Pat. No. 4,328,403.
  • the electrical switching device there has a switching path in which quenching gas is generated due to an arc.
  • This quenching gas flows through a channel into a cooling device which is designed as a cooling tube.
  • This cooling pipe has a solid wall, into which several through openings for the passage of the extinguishing gas flow are made.
  • the cooling device also has a cooling fabric (mesh cooler) which is arranged in the interior of the insulating tube and partially covers the through openings.
  • the cooling effect of such a cooling tube depends on the number and the cross section of the through openings made in the solid wall. Depending on the desired cooling effect, it is therefore necessary to introduce a different number of through openings into the cooling tube.
  • the cooling capacity to be provided by the cooling device is essentially determined by the design of the electrical switching device. Changes in the design of the electrical switching device therefore forcefully adapt the cooling device with regard to its cooling capacity after itself. This applies in particular to the type and number as well as the arrangement of the passage openings.
  • the object is achieved according to the invention in the case of an electrical switching device with a cooling device of the type mentioned at the outset in that at least one of the passage openings can be closed by means of a mounting fitting which is detachably connected to the cooling device.
  • At least one of the passage openings can be closed. This makes it possible to use a standard body with through openings arranged in a standardized manner and, depending on the structural conditions of the electrical switching device, to adapt it in such a way that a desired cooling behavior can be achieved.
  • a suitable fitting fitting By combining the locking action with a suitable fitting fitting, it is possible to both grip the solid wall and to close openings in the solid wall using the fitting fitting.
  • the detachable connection of the cooling device and the mounting fitting results in advantages with regard to the mounting of the cooling device in the electrical switching device.
  • different cooling devices with different cooling capacities can be preassembled with a small number of basic elements. This eliminates the need for complex positioning of various types of cooling devices.
  • An advantageous embodiment can further provide that the mounting fitting at least partially fixes the cooling device.
  • fitting fitting is additionally extended beyond the area required for fixing the cooling device in order to close at least one of the passage openings.
  • the solid wall is tubular.
  • a tubular wall represents a dielectrically advantageous structure on which passage openings can be arranged in a large area.
  • Wall is arranged.
  • the fitting is arranged on the outside, the inner area of the tubular solid wall remains free of additional fittings. The flow of the extinguishing gas on the inside of the tubular wall is thus not impeded. Furthermore, the fitting fitting can be mounted in a simple manner on the outside of the tubular solid wall.
  • the mounting fitting completely encompasses the tubular solid wall at one end.
  • the fitting fitting closes off the tubular wall at one end and holds the wall without greatly increasing its circumference.
  • the tubular wall can thus be easily installed in small-volume electrical switching devices and positioned there. Due to the full extent, there is still a good mechanical support of the solid wall in the fitting fitting. Holding forces are distributed over a large area.
  • the fitting fitting forms an end fitting for the tubular solid wall in the form of a pipe socket and that the fitting fitting is extended further to a central section of the tubular solid wall than is necessary for the mechanical holding function.
  • a pipe socket forms a particularly advantageous design variant for the fitting fitting. Pipe sockets are particularly easy to manufacture and can be connected to the tubular solid wall.
  • the solid wall having through openings is formed by a perforated plate.
  • a perforated plate can be produced in a particularly inexpensive manner.
  • a tube can be easily produced from the perforated plate.
  • the socket fitting With a suitable design of the socket fitting, it is possible to design the tube in such a way that the perforated plate is overlapping in the region of the tube seam and is held in the tube shape by the socket fitting. It is therefore not necessary to keep the perforated plate itself in the tube shape, for example by means of welds.
  • Figure the schematic structure of an electrical switching device with a cooling device.
  • the figure shows an electrical switching device 1, namely a high-voltage circuit breaker in a schematic representation.
  • the electrical switching device 1 is arranged within a housing, not shown, which is filled with an insulating gas.
  • the electrical switching device 1 has a movable arcing contact piece 2 and a fixed arcing contact piece 3.
  • a movable nominal current contact piece 4 and a fixed arcing contact piece 5 are arranged coaxially with the arcing contact piece 2 and the movable fixed contact piece 3 opposite it.
  • an arc occurs at the arcing contact pieces 2 and 3. Because of this arc, an extinguishing gas is generated in the region of the insulating material nozzle 6 surrounding the two arcing contact pieces 2, 3.
  • this quenching gas flows out of the insulating material nozzle 6 in the direction of the fixed arcing contact piece 3.
  • the fixed arcing contact piece 3 is surrounded by a tubular channel 7.
  • the extinguishing gas flows in the interior of the tubular channel 7 from that formed by the two arcing contact pieces 2, 3
  • the first flow deflection device 8 directs the extinguishing gas flow onto the outside of the tubular channel 7.
  • the first flow deflection device 8 is part of a support housing 9.
  • the support housing 9 has a radial one
  • the radial opening 10 is formed in an annular circumference.
  • the radial opening 10 is covered by a second tubular deflection device 11.
  • An outflow opening 12 is formed between the second deflecting device 11 and the first deflecting device 8, through which the extinguishing gas can escape.
  • a tubular solid wall 13 of a cooling device is arranged in the area of the radial opening 10 in the flow path of the extinguishing gas.
  • the tubular solid wall 13 has a plurality of through openings 14a, b, c.
  • the pipe socket 16 acts as a fitting fitting and completely surrounds the tubular solid wall 13.
  • the pipe socket 16 has a radially inwardly directed stop 17, which limits the sliding of the pipe socket 16 onto the tubular solid wall 13.
  • the stop 17 serves as a stop for the flow deflecting device 8, which presses the pipe socket 16 and the tubular solid wall 13 into the stationary annular groove 15.
  • a circumferential collar 18 is integrally formed on the pipe socket 16, which engages in a groove in the deflection device 11. Axial displacement of the pipe socket 16 is thus prevented.
  • the pipe socket 16 is extended further in the direction of the center of the tubular solid wall 13 than is necessary to mount the tubular solid wall 13. The overlap required for mounting can be seen in the figure, for example, by the depth of the annular groove 15.
  • a through opening 14c is closed by the widening in the direction of the center of the tubular solid wall 13.
  • the number of closable through openings can be variably adjusted.
  • the cooling capacity of the cooling device can be changed and the flow of the extinguishing gas can be controlled.
  • the tubular solid wall 13 shown in the figure can advantageously be formed from a perforated plate.
  • the perforated plate is to be bent into a tubular shape, the ends of the perforated plate overlapping.
  • the tubular solid wall 13 With a slightly larger choice of the diameter of the tubular solid wall 13 compared to the diameter of the annular groove 15 and opposite the diameter of the pipe socket 16, the tubular solid wall 13 can be inserted elastically self-holding in the annular groove 15 and the pipe socket 16.

Abstract

Zur Steuerung der Kühlleistung einer Kühleinrichtung eines elektrischen Schaltgerätes (1) sind Durchtrittsöffnungen (14a, b, c) mittels einer Fassungsarmatur (16) verschließbar. Die Fassungsarmatur (16) fixiert die Kühleinrichtung zumindest teilweise.

Description

Beschreibung (
Elektrisches Schaltgerät mit einer Kühleinrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Schaltgerät, welches im Zuge einer Ausschaltbewegung eine Löschgasströmung hervorruft, mit einer Durchtrittsöffnungen für die Löschgas- Strömung aufweisenden massiven Wandung einer Kühleinrichtung.
Ein derartiges elektrisches Schaltgerät ist beispielsweise aus dem US-Patent 4,328,403 bekannt. Das dortige elektrische Schaltgerät weist eine Schaltstrecke auf, in welcher durch einen Lichtbogen bedingt Löschgas generiert wird. Dieses Löschgas strömt durch einen Kanal in eine Kühleinrichtung, welche als Kühlrohr ausgebildet ist. Dieses Kühlrohr weist eine massive Wandung auf, in welche mehrere Durchtrittsöffnungen zum Durchtritt der LöschgasStrömung eingebracht sind. Zur Verbesserung der Kühlwirkung des Kühlrohres weist die Kühleinrichtung weiterhin ein Kühlgewebe (Mesh-Cooler) auf, welches im Inneren des Isolierrohres angeordnet ist und teilweise die Durchtrittsöffnungen überdeckt .
Die Kühlwirkung eines derartigen Kühlrohres ist abhängig von der Anzahl sowie dem Querschnitt der in die massive Wandung eingebrachten Durchtrittsöffnungen. Je nach gewünschter Kühl- wirkung ist es deshalb notwendig, eine unterschiedliche Anzahl von Durchtrittsöffnungen in das Kühlrohr einzubringen. Die von der Kühleinrichtung zu erbringende Kühlleistung wird im Wesentlichen durch die Konstruktion des elektrischen Schaltgerätes festgelegt. Änderungen in der Konstruktion des elektrischen Schaltgerätes ziehen deshalb zwangsweise Anpassungen der Kühleinrichtung hinsichtlich ihrer Kühlleistung nach sich. Das betrifft insbesondere die Art und Anzahl sowie die Anordnung der Durchtrittsöffnungen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eine massive Wandung aufweisende Kühleinrichtung eines elektrischen Schaltgerätes derart auszubilden, dass eine vereinfachte Anpassung der Kühlleistung der Kühleinrichtung ermöglicht ist.
Die Aufgabe wird bei einem elektrischen Schaltgerät mit einer Kühleinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest eine der Durchtrittsöffnungen mittels einer lösbar mit der Kühleinrichtung verbundenen Fassungsarmatur verschließbar ist.
Zur Steuerung der Kühlleistung der Kühleinrichtungen ist zumindest eine der Durchtrittsöffnungen verschließbar. Dadurch ist es ermöglicht, einen Standardkörper mit standardisiert angeordneten Durchtrittsöffnungen zu verwenden und diesen je nach den konstruktiven Gegebenheiten des elektrischen Schaltgerätes so anzupassen, dass ein gewünschtes Kühlverhalten erzielbar ist. Durch die Kombination der Verschlusswirkung mit einer geeigneten Fassungsarmatur ist es möglich, die massive Wandung sowohl zu fassen als auch Öffnungen in der massiven Wandung durch die Fassungsarmatur zu verschließen. Durch die lösbare Verbindung von Kühleinrichtung und Fassungsarmatur ergeben sich Vorteile hinsichtlich der Montage der Kühleinrichtung in dem elektrischen Schaltgerät. Weiterhin können mit einer geringen Anzahl von Grundelementen verschiedene Kühleinrichtungen mit unterschiedlichen Kühlleistungen vormontiert werden. Dadurch ist eine aufwendige Lagehaltung verschiedenartiger Kühleinrichtungen hinfällig. Eine vorteilhafte Ausgestaltung kann weiterhin vorsehen, dass die Fassungsarmatur die Kühleinrichtung zumindest teilweise fixiert .
Durch eine derartige Ausgestaltung sind zusätzliche Halteeinrichtungen zum Fixieren der Kühleinrichtungen vermeidbar. Dadurch sinkt die Anzahl der notwendigen Bauteile.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die Fassungsar- matur zusätzlich über den zur Fixierung der Kühleinrichtung nötigen Bereich hinaus ausgedehnt ist, um zumindest eine der Durchtrittsöffnungen zu verschließen.
Durch eine zusätzliche Ausdehnung der Fassungsarmatur ist es in einfacher Weise möglich, eine größere Anzahl von Durchtrittsöffnungen zu verschließen. Da nunmehr der über den zur Fixierung der Kühleinrichtungen nötige Bereich lediglich der Abdeckung und dem Verschluss von Durchtrittsöffnungen dient, kann dort eine materialsparende Konstruktionen genutzt wer- den, da diese Bereiche keine Kräfte zur Fixierung der Kühleinrichtung aufbringen müssen. Dadurch wird die Fassungsarmatur trotz der zusätzlichen Aufgabe des Verschließens nur um ein geringeres Maß schwerer.
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die massive Wandung rohrförmig ausgebildet ist.
Eine rohrförmige Wandung stellt ein dielektrisch vorteilhaftes Gebilde dar, an welchem in einem großen Bereich Durch- trittsöffnungen anordenbar sind. Bei einem relativ kleinen
Bauvolumen ist so eine große Kühlleistung erzielbar. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die
Fassungsarmatur auf der Außenseite der rohrförmigen massiven
Wandung angeordnet ist.
Bei einer Anordnung der Fassungsarmatur auf der Außenseite bleibt der innere Bereich der rohrförmigen massiven Wandung frei von zusätzlichen Einbauten. Damit ist das Strömen des Löschgases auf der Innenseite der rohrförmigen Wandung nicht behindert. Weiterhin ist die Fassungsarmatur auf der Außen- seite der rohrförmigen massiven Wandung in einfache Art und Weise montierbar.
Es kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Fassungsarmatur die rohrförmige massive Wandung an einem Ende in vollem Um- fang umfasst.
Die Fassungsarmatur schließt die rohrförmige Wandung an einem Ende ab und haltert die Wandung, ohne deren Umfang stark zu vergrößern. Somit ist die rohrförmige Wandung in kleinvolu- mige elektrische Schaltgeräte in einfacher Art und Weise einzubauen und dort zu positionieren. Durch die Umfassung im vollen Umfange ergibt sich weiterhin eine gute mechanische Halterung der massiven Wandung in der Fassungsarmatur. Auftretende Haltekräfte werden so auf einer großen Fläche ver- teilt.
Neben den bereits beschriebenen Ausgestaltungsvarianten kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Fassungsarmatur eine Endfassung für die rohrförmige massive Wandung in Form eines Rohrstutzens ausbildet und dass die Fassungsarmatur zu einem mittleren Abschnitt der rohrförmigen massive Wandung weiter ausgedehnt ist, als für die mechanische Haltefunktion notwendig. Ein Rohrstutzen bildet eine besonders vorteilhafte Ausgestaltungsvariante für die Fassungarmatur. Rohrstutzen sind besonders einfach zu fertigen und mit der rohrförmigen massiven Wandung verbindbar.
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Durchtrittsöffnungen aufweisende massive Wandung durch ein Lochblech gebildet ist.
Ein Lochblech ist in besonders günstiger Art und Weise herstellbar. Bei Verwendung einer rohrförmigen massiven Wandung ist aus dem Lochblech ein Rohr einfach herstellbar. Bei einer geeigneten Ausgestaltung der Fassungsarmatur ist es dabei möglich, das Rohr derart auszubilden, dass das Lochblech im Bereich der Rohrnaht überlappend ausgebildet ist und durch die Fassungsarmatur in der Rohrform gehalten wird. Damit ist es nicht notwendig, das Lochblech selbst, beispielsweise mittels Verschweißungen, in der Rohrform zu halten.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei- spiels in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend näher beschrieben.
Dabei zeigt die
Figur den schematischen Aufbau eines elektrischen Schaltgerätes mit einer Kühleinrichtung.
Die Figur zeigt ein elektrisches Schaltgerät 1, und zwar ein Hochspannungs-Leistungsschalter in einer schematischen Darstellung. Das elektrische Schaltgerät 1 ist innerhalb eines mit einem Isoliergas gefüllten in der Figur nicht dargestellten Gehäuses angeordnet. Das elektrische Schaltgerät 1 weist ein bewegbares Lichtbogenkontaktstück 2 sowie ein feststehendes Lichtbogenkontaktstück 3 auf. Koaxial zu dem Lichtbogenkontaktstück 2 und dem diesem gegenüberstehenden bewegbaren feststehenden Kontaktstück 3 sind ein bewegbares Nennstrom- kontaktstück 4 sowie ein feststehendes Lichtbogenkontaktstück 5 angeordnet. Bei einem Schaltvorgang tritt an den Lichtbogenkontaktstücken 2 und 3 ein Lichtbogen auf . Aufgrund dieses Lichtbogens wird im Bereich der die beiden Lichtbogenkontaktstücke 2, 3 umgebenden Isolierstoffdüse 6 ein Lδschgas generiert. Dieses Löschgas strömt zu einem Teil aus der Iso- lierstoffdüse 6 in Richtung des feststehenden Lichtbogenkontaktstückes 3 ab. Das feststehende Lichtbogenkontaktstück 3 ist von einem rohrförmigen Kanal 7 umgeben. Zunächst strömt das Löschgas im Innern des rohrförmigen Kanals 7 von der durch die beiden Lichtbogenkontaktstücke 2,3 gebildete
Schaltstrecke fort und wird gegen eine erste Strömungsumlenkeinrichtung 8 gelenkt. Die erste Strömungsumlenkeinrichtung 8 lenkt die LδschgasStrömung auf die Außenseite des rohrförmigen Kanals 7. Die erste Strömungsumlenkeinrichtung 8 ist Teil eines Traggehäuses 9. Das Traggehäuse 9 weist eine radiale
Öffnung 10 auf. Die radiale Öffnung 10 ist ringförmig umlaufend ausgebildet. Die radiale Öffnung 10 ist mittels einer zweiten rohrförmigen Umlenkeinrichtung 11 abgedeckt. Zwischen der zweiten Umlenkeinrichtung 11 und der ersten Umlenkein- richtung 8 ist eine Ausströmöffnung 12 gebildet, durch welches das Löschgas austreten kann.
Im Bereich der radialen Öffnung 10 ist im Strömungsweg des Löschgases eine rohrförmige massive Wandung 13 einer Kühlein- richtung angeordnet. Die rohrförmige massive Wandung 13 weist eine Vielzahl von Durchtrittsöffnungen 14a, b,c auf. An einem ersten Ende der rohrförmigen massiven Wandung 13 ist diese in einer Ringnut 15 gelagert. An dem zweiten Ende der rohrfδrmi- gen massiven Wandung 13 ist ein Rohrstutzen 16 angeordnet.
Der Rohrstutzen 16 wirkt als Fassungsarmatur und umgibt die rohrförmige massive Wandung 13 vollumf nglich. Der Rohrstutzen 16 weist einen radial nach innen gerichteten Anschlag 17 auf, welcher ein Aufschieben des Rohrstutzens 16 auf die rohrförmige massive Wandung 13 begrenzt. Gleichzeitig dient der Anschlag 17 als Anschlag für die Strömungsumlenkeinrichtung 8, welche den Rohrstutzen 16 und die rohrförmige massive Wandung 13 in die ortsfeste Ringnut 15 einpresst. Weiterhin ist an dem Rohrstutzen 16 radial nach außen ein umlaufender Bund 18 angeformt, welcher in eine in der Umlenkeinrichtung 11 befindliche Nut eingreift. Somit ist ein axiales Verschieben des Rohrstutzens 16 verhindert. Der Rohrstutzen 16 ist dabei in Richtung der Mitte der rohrförmigen massiven Wandung 13 weiter ausgedehnt als es zur Fassung der rohrförmigen massiven Wandung 13 erforderlich ist. Die zur Halterung notwendige Überdeckung ist in der Figur beispielsweise an der Tiefe der Ringnut 15 erkennbar. Durch die Erweiterung in Richtung der Mitte der rohrförmigen massiven Wandung 13 ist eine Durchtrittsöffnung 14c verschlossen.
Durch einen Austausch des Rohrstutzens 16 gegen einen anderen Rohrstutzen mit einer größeren/kleineren Rohrstutzenlänge ist die Anzahl der verschließbaren Durchtrittsöffnungen variabel einstellbar. Dadurch ist die Kühlleistung der Kühleinrichtung veränderbar sowie die Strömung des Löschgases steuerbar.
Die in der Figur gezeigte rohrförmige massive Wandung 13 kann vorteilhafterweise aus einem Lochblech gebildet sein. Dabei ist das Lochblech in eine Rohrform zu biegen, wobei sich die Enden des Lochbleches überlappen. Bei einer geringfügig größeren Wahl des Durchmessers der rohrförmigen massiven Wandung 13 gegenüber dem Durchmesser der Ringnut 15 sowie gegenüber dem Durchmesser des Rohrstutzens 16 ist die rohrförmige massive Wandung 13 elastisch selbsthaltend in die Ringnut 15 und den Rohrstutzen 16 einlegbar.

Claims

Patentansprüche
1. Elektrisches Schaltgerät (1), welches im Zuge einer Ausschaltbewegung eine LöschgasStrömung hervorruft, mit einer Durchtrittsöffnungen (14a, b,c) für die Löschgasströmung aufweisenden massiven Wandung (13) einer Kühleinrichtung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zumindest eine der Durchtrittsöffnungen (14c) mittels einer lösbar mit der Kühleinrichtung verbundenen Fassungsarmatur (16) verschließbar ist.
2. Elektrisches Schaltgerät (1) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Fassungsarmatur (16) die Kühleinrichtung zumindest teil- weise fixiert.
3. Elektrisches Schaltgerät (1) nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Fassungsarmatur (16) zusätzlich über den zur Fixierung der Kühleinrichtung nötigen Bereich hinaus ausgedehnt ist, um zumindest eine der Durchtrittsöffnungen (14c) zu verschließen.
4. Elektrisches Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die massive Wandung (13) rohrförmig ausgebildet ist.
5. Elektrisches Schaltgerät (1) nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Fassungsarmatur (16) auf der Außenseite der rohrförmigen massiven Wandung (13) angeordnet ist.
6. Elektrisches Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Fassungsarmatur (16) die rohrförmige massive Wandung (13) an einem Ende in vollem Umfang umfasst.
7. Elektrisches Schaltgerät (1) nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Fassungsarmatur (16) eine Endfassung für die rohrförmige massive Wandung (13) in Form eines Rohrstutzens ausbildet und dass die Fassungsarmatur (16) zu einem mittleren Abschnitt der rohrförmigen massive Wandung (13) weiter ausgedehnt ist, als für die mechanische Haltefunktion notwendig.
8. Elektrisches Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Durchtrittsöffnungen (14a, b,c) aufweisende massive Wandung (13) durch ein Lochblech gebildet ist.
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