EP1403891A1 - Circuit breaker - Google Patents

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EP1403891A1
EP1403891A1 EP02405825A EP02405825A EP1403891A1 EP 1403891 A1 EP1403891 A1 EP 1403891A1 EP 02405825 A EP02405825 A EP 02405825A EP 02405825 A EP02405825 A EP 02405825A EP 1403891 A1 EP1403891 A1 EP 1403891A1
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EP
European Patent Office
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volume
circuit breaker
opening
breaker according
exhaust
Prior art date
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EP02405825A
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German (de)
French (fr)
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EP1403891B1 (en
EP1403891B2 (en
Inventor
Max Dr. Claessens
Stephan Grob
Ye Dr. Xiangyang
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Schweiz AG
Original Assignee
ABB Schweiz AG
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Publication date
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Priority to AT02405825T priority patent/ATE388478T1/en
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Priority to US10/660,532 priority patent/US6872907B2/en
Priority to JP2003327600A priority patent/JP4351009B2/en
Priority to CN200610163689.5A priority patent/CN1983487B/en
Priority to CNB031597378A priority patent/CN1296951C/en
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/70Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/7015Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid characterised by flow directing elements associated with contacts
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/70Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/88Switches 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
    • H01H2033/888Deflection of hot gasses and arcing products
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/70Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/76Switches 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

Definitions

  • the invention is based on a circuit breaker according to the preamble of claim 1.
  • the document EP 0 836 209 A2 discloses a circuit breaker which can be used in an electrical high-voltage network.
  • This circuit breaker has a rotationally symmetrical formed quenching chamber, which is filled with an electronegative gas, for example with SF 6 gas as extinguishing and insulating medium.
  • an electronegative gas for example with SF 6 gas as extinguishing and insulating medium.
  • a switching pin bridges the distance between the two, in this type of switch a fixed distance having, main contacts of the quenching chamber.
  • the switching pin moves axially in one direction and the two main contacts together in the opposite direction.
  • the switching pin then initiates an arc between the two main contacts, which burns until extinguished in an arcing space located between the main contacts.
  • the hot and ionized gases produced in the arc chamber are removed, a part of which is stored in a heating volume and later used in a known manner to assist in the extinguishing process.
  • the remaining hot gases are axially on both sides by the tubular formed main contacts through dissipated in an exhaust volume.
  • These axial, guided in the tubular channels gas streams usually lead the majority of the hot, interspersed with conductive switching residues gases from the arc chamber, so that after the expiration of the arc no charge carriers are present, which could favor a re-ignition of the arc between the main contacts ,
  • the tubular channels are, in order to ensure an effective flow, designed as streamlined as possible. In addition, it is thus avoided that too much back pressure from the exhaust volume re-acts in the arcing area and adversely affects the extinguishing process.
  • This circuit breaker has a comparatively high breaking capacity.
  • the invention solves the problem to provide a simple means a circuit breaker with significantly increased breaking capacity, which can be created inexpensively.
  • the circuit breaker according to the invention has at least one quenching chamber containing at least two power contact pieces, which is filled with an insulating gas and extends along a longitudinal axis and has a radially symmetrical structure and contains an arcing space.
  • At least one of the power contact pieces is formed as a tubular hollow contact, which is provided for the discharge of hot gases from the arc chamber in an exhaust volume, arranged on the side facing away from the arc gap side of the hollow contact, with at least a first opening of the hollow contact cooperating deflection for the radial Redirecting the hot gases into the exhaust volume, which is connected by at least one second opening with a quenching chamber volume.
  • At least one intermediate volume is provided between the hollow contact and the exhaust volume.
  • the at least one first intermediate volume is bounded by a first wall against the exhaust volume, wherein the first wall has at least one third, radially aligned opening which connects the intermediate volume with the exhaust volume.
  • This first wall consists of a good heat-conducting material, in particular of a metal.
  • a plastic would have a particularly favorable effect at this point, which in addition to good heat conduction properties would have the property to evaporate slightly upon impact of the hot gases, whereby the gases heat energy would be withdrawn.
  • Another advantage would be if the vaporized plastic contained dissociating and / or electronegative gases.
  • V 1 / A 1 (0.1 to 0.5) m
  • V 2 / A 2 (0.1 to 0.5) m
  • V 3 / A 3 (1.0 to 2.5) m.
  • V 1 is the volume inside the hollow contact and A 1 is the cross section of the first opening
  • V 2 is the volume of the intermediate volume and A 2 is the cross section of the third opening
  • V 3 is the volume of the exhaust volume and A 3 is the cross section of the second opening.
  • a second embodiment of the circuit breaker has at least a second, referred to as additional volume, intermediate volume between the first intermediate volume and the exhaust volume.
  • This at least one additional volume is delimited by a second wall against the exhaust volume, wherein the second wall at least a fourth, radially aligned opening which connects the additional volume with the exhaust volume.
  • the second wall consists of a good heat-conducting material, in particular of a metal or a plastic, as described in connection with the first wall.
  • a circuit breaker may have one or more series-connected, filled with an insulating gas extinguishing chambers that operate according to one of the conventional switching principles, so for example as a self-baffle, as a self-baffle with at least one additional compression piston assembly or as a simple compression piston switch.
  • the circuit breaker can, for example, have an arrangement of the power contacts, similar to that shown in EP 0 836 209 A2, but it is also possible for one or both power contacts to be designed to be movable.
  • the circuit breaker can be used, for example, as an outdoor switch, as part of a Metal-encapsulated gas-insulated switchgear or be designed as a dead tank breaker. 1 shows a greatly simplified and schematically illustrated partial section through the exhaust area of a quenching chamber of a first embodiment of a circuit breaker.
  • This first embodiment of the quenching chamber is rotationally symmetrical and extends along a longitudinal axis 1.
  • the quenching chamber has an arc chamber, not shown here, in which an arc burns during the turn-off between two power contacts.
  • the arc heats the insulating gas in the arc chamber in a known manner.
  • a portion of this heated, pressurized gas flows out of the arc chamber through one of the power contacts, which is formed as a tubular hollow contact 2.
  • An arrow 3 indicates the direction of flow of this hot gas from the arc chamber to the exhaustion region.
  • the hollow contact 2 has a volume V 1 in the interior.
  • the indicated by the arrow 3 gas flow is deflected by an approximately cone-shaped deflection 4, as indicated by an arrow 5, in a predominantly radial direction.
  • the gas flow passes through openings 6 provided in the outer wall of the hollow contact 2 into an intermediate volume 7, which is arranged concentrically with respect to the hollow contact 2 and has a volume V 2 .
  • the openings 6 in the outer wall of the hollow contact have a common cross section A 1 . In the intermediate volume 7, the gases swirl.
  • the intermediate volume 7 is enclosed by a wall 8, which is preferably made of metal, such as steel or copper, but it may also consist of a comparatively good heat-conducting plastic. Particularly favorable would affect at this point a plastic, in addition to good thermal conductivity the Property would have to evaporate slightly upon impact of the hot gases, whereby the gases heat energy would be withdrawn. Another advantage would be if the vaporized plastic contained dissociating and / or electronegative gases.
  • the wall 8 has at least one opening 9, which allows the passage of the turbulent gases in the radial direction in a concentrically arranged exhaust volume 10.
  • the at least one opening 9 in the wall 8 has a cross section A 2 . In general, the openings 6 and 9, as shown in FIG.
  • openings 9 are optimally configured in terms of shape, size, arrangement and number and matched to the respective operating requirements.
  • the exhaust volume 10 is defined to the outside of a metallic wall 11, which is supported on the one hand on the hollow contact 2 and on the other hand on a connected to the electrical connection of the quenching chamber metallic connector 12.
  • the deflection 4 is formed as a part of this connector 12.
  • the exhaust volume 10 has a volume V 3 .
  • the at least one opening 13 is arranged offset axially relative to the at least one opening 9.
  • the hollow contact 2 is moved together with the connector 12 when turning off the circuit breaker in the direction of arrow 3 to the left.
  • the intermediate volume 7 and the exhaust volume 10 are arranged in the interior of the quenching chamber insulator 15 stationary.
  • Fig. 1 for example, the open position of the hollow contact 2 is shown.
  • the intermediate volume 7 with the hollow contact 2 and the connecting piece 12 forms a common assembly, so that when switching off the intermediate volume 7 with the hollow contact 2 is moved together by the stationarily arranged exhaust volume 10.
  • the exhaust volume 10 is combined with the intermediate volume 7, the hollow contact 2 and the connector 12 to a common assembly that moves when turned off as a whole by the quenching chamber volume 14 to the left.
  • the gas flow whose energy before the deflection 4, due to the length of the hollow contact 2 is slightly reduced, charged by the deflection in the radial direction and the swirling in the intermediate volume 7 again slightly energetic.
  • an arrow 19 indicates the gas flow and its impact on the wall 8 of the intermediate volume 7.
  • Two small arrows 20 leading away from the point of impact indicate swirling of the gas flow. This impact and the subsequent swirling effect a particularly good heat transfer to the wall 8, whereby the volume of the swirling gas is advantageously reduced.
  • V 1 / A 1 (0.1 to 0.5) m
  • V 2 / A 2 (0.1 to 0.5) m
  • V 3 / A 3 (1.0 to 2.5) m.
  • the volumes V 1,2,3 are measured in cubic meters and the cross sections A 1,2,3 in square meters.
  • the volume V 1 inside the hollow contact 2 was made with 0.33 liters and the cross section A 1 of the first opening 1850 square millimeters.
  • the volume V 2 of the intermediate volume 7 was carried out with 0.7 liters and the cross section A 2 of the third opening 9 3800 square millimeters.
  • the volume V 3 of the exhaust volume 10 was carried out with 8 liters and the cross section A 3 of the second opening 13 with 4000 square millimeters.
  • FIG. 2 shows a highly simplified and schematically illustrated partial section through the exhaust area of a quenching chamber of a second embodiment of a circuit breaker.
  • This second embodiment of the quenching chamber is also constructed as a rule rotationally symmetrical and corresponds to the first embodiment substantially.
  • a second additional volume 16 is provided which has a volume V 4 .
  • the additional volume 16 is limited by a wall 17, it surrounds the intermediate volume 7 concentrically.
  • the opening 9 in the wall 8 of the intermediate volume 7 opens into this additional volume 16.
  • the wall 17 is preferably made of metal, such as steel or copper, but it can also consist of a good heat-conducting plastic, as described earlier ,
  • the wall 17 has at least one opening 18, which allows the passage of the turbulent gases in the radial direction in the concentrically arranged exhaust volume 10.
  • the at least one opening 18 in the wall 17 has a cross section A 4 .
  • This opening 18 can also be provided with a blind-like cover, as has been described in connection with the opening 9.
  • the openings 9 and 18, as shown in FIGS. 2 and 4 axially offset from each other, so that the swirling, flowing in the radial direction gases, not directly through the openings 18 can flow into the exhaust volume 10. It is, however conceivable that the openings 9 and 18 overlap at least partially.
  • the additional volume 16 is shown in FIG. 2 only in the upper half of the drawing. As shown in FIG. 2, it may extend only around a part of the circumference of the intermediate volume 7 or, as shown in FIG. 4, surround the entire intermediate volume 7 concentrically.
  • the hollow contact 2 is moved together with the connector 12 when turning off the circuit breaker in the direction of arrow 3 to the left.
  • the intermediate volume 7, additional volume 16 and the exhaust volume 10 are arranged in the interior of the quenching chamber insulator 15 stationary. 2, for example, the open position of the hollow contact 2 is shown.
  • the intermediate volume 7 and the additional volume 16 with the hollow contact 2 and the connector 12 form a common assembly, so that when switching off the intermediate volume 7 and the additional volume 16 with the hollow contact 2 is moved together through the stationary arranged exhaust volume 10 , It is also possible that the exhaust volume 10 is combined with the intermediate volume 7 and the additional volume 16, the hollow contact 2 and the connector 12 to a common assembly that moves when turned off as a whole by the quenching chamber volume 14 to the left.
  • an arrow 23 indicates the gas flow from the intermediate volume 7 and its impact on the wall 17 of the additional volume 16.
  • Two small arrows 24 leading away from the point of impact indicate the swirling of the gas jet. This intense vortex formation causes a particularly good heat transfer to the wall 17, whereby the volume of the swirling gas is advantageously reduced.
  • From the Additional volume 16 then flows the fluidized gas through the openings 18 in the exhaust volume 10, as the arrow 21 indicates.
  • an impact of the gas jet connected with an intensive turbulence as already described.
  • the hot gas is cooled particularly well, since a further impact of the gas on the additional wall 17 and, associated therewith, an even better cooling effect than in the first embodiment variant is provided.
  • the mode of operation of the second embodiment corresponds essentially to that of the first embodiment, but in this case the gas jet flowing out of the intermediate volume 7 in the radial direction impinges on the wall 17 of the additional volume 16 and is deflected by the latter under intense vortex formation.
  • This vortex formation causes a particularly good heat transfer to the wall 17, whereby the volume of the swirling gas is again advantageously reduced.
  • the gas flows through the at least one opening 18 into the exhaust volume 10. This outflow takes place in the radial direction.
  • the resulting gas jet impinges on the wall 11 of the exhaust volume 10 and is deflected by this under an intense vortex formation.
  • This vortex formation causes, as already described, a particularly good heat transfer to the wall 11, whereby the volume of the swirling gas is again advantageously reduced.
  • the cooled gas now flows to the axially offset opening 13 in the wall 11. This flow is within the exhaust volume 10 spirally around the longitudinal axis 1, wherein the gas further heat is removed. From this opening 13, the cooled gas flows into the quenching chamber volume 14, it is then available for further switching operations.
  • V 1 / A 1 (0.1 to 0.5) m
  • V 2 / A 2 (0.1 to 0.5) m
  • V 3 / A 3 (1.0 to 2.5) m
  • V 3 / A 3 ⁇ V 4 / A 4 ⁇ V 2 / A 2
  • the volumes V 1,2,3,4 are measured in cubic meters and the cross sections A 1,2,3,4 in square meters.
  • FIG. 5 shows a highly simplified and schematically illustrated partial section through the exhaust area of a quenching chamber of a third embodiment of a circuit breaker.
  • This third embodiment of the quenching chamber is also constructed rotationally symmetrical to the longitudinal axis 1 and corresponds to the first embodiment substantially.
  • the dotted line 25 indicates the outer contour of the hollow contact 2, wherein the openings between the interior of the hollow contact 2 and the intermediate volume 7 are not shown.
  • This third embodiment differs from the first embodiment by the formation of the opening 9. It is here, for example, provided, the openings 9 by means of a perforated plate-like aperture formed with a plurality of openings 9a, 9b, etc. is provided to close, so as to achieve a plurality of radially directed gas jets. These gas jets then impinge on the wall 11 and swirl at a plurality of impact points, so that there takes place a particularly intensive cooling of the hot gas and, associated therewith, a particularly effective volume reduction of the gas.
  • the cross section A 2 of the opening 9 of the first embodiment is here on a plurality of circular holes 9 a, 9 b, etc. distributed.
  • the holes 9a, 9b, etc. As shown in FIGS. 5 and 6, a uniform diameter D on. However, it is also possible different diameters D for the individual holes 9a, 9b, etc. provided.
  • the holes 9a, 9b, etc. have here in the axial direction, for example, a center distance S on. However, it is also possible to provide different center distances S.
  • the holes 9a, 9b, etc. are generally cylindrical and have cylindrical side walls 26.
  • H is provided between the outside of the wall 8 of the intermediate volume 7 and the inside of the opposite wall 11 of the exhaust volume 10.
  • Decisive for the efficiency of the cooling of the through the holes 9a, 9b, etc. flowing hot gas is the ratio H / D.
  • H / D is normally desired.
  • a value of H / D 2 has proven to be particularly favorable.
  • the center distance between the holes 9a, 9b, etc. and another, circumferentially displaced row of holes is determined so that the impact points of the gas jets flowing through the bores on the respective opposite wall in the optimal distance S for the respective arrangement. If this distance S is not undershot, it is ensured that the turbulences around the impact points do not influence each other negatively, so that in all cases an effective cooling of the gases is ensured.
  • the bores 9a, 9b, etc. in terms of shape, size, arrangement and number optimally designed and matched to the respective operating requirements.
  • a particularly good cooling performance is achieved if, as shown in FIG. 5 in the bore 9c, the side wall 27 is made chamfered, wherein the bore 9c widens in the flow direction of the hot gases.
  • a bevel at 45 ° tilt relative to the central axis of the respective bore has been found to be particularly effective.
  • This type of construction according to the third embodiment described can also be used to modify the second embodiment of the circuit breaker, and that can be configured in accordance with this both the wall 8 and the wall 17 together with their structural environment with holes. But it is also possible to design only one of the two walls 8 or 17 accordingly.
  • the embodiments described so far are basically rotationally symmetrical. However, if the available space conditions require, it is readily possible to deviate from the rotationally symmetrical design and, for example, in the first embodiment, the intermediate volume 7 be formed as a separate assembly, which is arranged wholly or partially deviating from the rotational symmetry.
  • the additional volume 16 as a separate, completely or partially outside the rotational symmetry module are formed.
  • both the intermediate volume 7 and the additional volume 16 to be designed as separate assemblies which deviate from the rotational symmetry.
  • the ratios described earlier between the volumes V 1, 2, 3, 4 and the cross-sections of the openings A 1,2,3,4 6.9 and adhered 18 between the respective volumes are all these To eighth variants of the fact that the ratios described earlier between the volumes V 1, 2, 3, 4 and the cross-sections of the openings A 1,2,3,4 6.9 and adhered 18 between the respective volumes.
  • the cross sections of the openings 6,9 and 18 between the corresponding volumes can be designed in a very different way. Here are given only a few embodiments. Likewise, the arrangement of these openings to a variety of variants. If, for example, the extinguishing chamber is operated lying, these openings can be arranged predominantly in the upper part of the exhaust area, in order to ensure that fixed switching residues settle in the lower part of the respective volume, where they are harmless.
  • the embodiments of the circuit breaker described so far each have only one power contact piece per extinguishing chamber, which is designed as a tubular hollow contact 2.
  • the geometrical design of the exhaustion region of the first hollow contact 2 opposite second power contact piece is designed similar to the already described embodiments, so that on the way of the on the side of the second power contact piece from the arc chamber in the direction Exhaust volume 10 discharged hot gases, a similarly effective radial deflection and at least one inventive intermediate volume can be arranged. If the geometrical conditions given above are also taken into account on this page, a similarly effective cooling of the hot gases and, associated therewith, a further advantageous reduction of the gas volume are obtained.
  • a circuit breaker whose extinguishing chamber or extinguishing chambers on both sides with this improved leadership and Cooling of the hot gases are provided, has a much higher cut-off power than a conventional circuit breaker with the same dimensions.

Abstract

The breaker has an arcing chamber filled with an isolating gas, extends along a longitudinal axis. A deflection device (4) interacts with an opening in a hollow contact (2). The device is arranged on a side of the contact facing away from an arc area, for radial deflection of hot gases into an exhaust volume. An intermediate volume (7) is provided between the hollow contact and an exhaust body (10).

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die Erfindung geht aus von einem Leistungsschalter gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention is based on a circuit breaker according to the preamble of claim 1.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Aus der Schrift EP 0 836 209 A2 ist ein Leistungsschalter bekannt, der in einem elektrischen Hochspannungsnetz eingesetzt werden kann. Dieser Leistungsschalter weist eine rotationssymmetrisch ausgebildete Löschkammer auf, die mit einem elektronegativen Gas, beispielsweise mit SF6-Gas als Lösch- und Isoliermedium gefüllt ist. Im eingeschalteten Zustand überbrückt ein Schaltstift den Abstand zwischen den beiden, bei diesem Schaltertyp einen festen Abstand aufweisenden, Hauptkontakten der Löschkammer. Beim Ausschalten bewegt sich der Schaltstift axial in die eine Richtung und die beiden Hauptkontakte gemeinsam in die entgegengesetzte Richtung. Der Schaltstift leitet dann zwischen den beiden Hauptkontakten einen Lichtbogen ein, der bis zum Erlöschen in einem zwischen den Hauptkontakten gelegenen Lichtbogenraum brennt.The document EP 0 836 209 A2 discloses a circuit breaker which can be used in an electrical high-voltage network. This circuit breaker has a rotationally symmetrical formed quenching chamber, which is filled with an electronegative gas, for example with SF 6 gas as extinguishing and insulating medium. In the on state, a switching pin bridges the distance between the two, in this type of switch a fixed distance having, main contacts of the quenching chamber. When switching off, the switching pin moves axially in one direction and the two main contacts together in the opposite direction. The switching pin then initiates an arc between the two main contacts, which burns until extinguished in an arcing space located between the main contacts.

Die im Lichtbogenraum entstehenden heissen und ionisierten Gase werden abgeführt, ein Teil davon wird in einem Heizvolumen gespeichert und später auf bekannte Art zur Unterstützung des Löschvorgangs verwendet. Die verbleibenden heissen Gase werden axial nach beiden Seiten durch die rohrförmig ausgebildeten Hauptkontakte hindurch abgeführt in ein Auspuffvolumen. Diese axialen, in den rohrförmigen Kanälen geführten Gasströme führen in der Regel den überwiegenden Teil der heissen, mit leitenden Schaltrückständen durchsetzten Gase aus dem Lichtbogenraum ab, sodass nach dem Erlöschen des Lichtbogens keine Ladungsträger vorhanden sind, die eine Wiederzündung des Lichtbogens zwischen den Hauptkontakten begünstigen könnten. Die rohrförmigen Kanäle sind, um eine effektive Strömung sicherzustellen, möglichst strömungsgünstig ausgestaltet. Zudem wird so vermieden, dass ein zu hoher Gegendruck vom Auspuffvolumen her in den Lichtbogenraum zurückwirkt und den Löschvorgang negativ beeinflusst. Dieser Leistungsschalter weist eine vergleichsweise hohe Abschaltleistung auf.The hot and ionized gases produced in the arc chamber are removed, a part of which is stored in a heating volume and later used in a known manner to assist in the extinguishing process. The remaining hot gases are axially on both sides by the tubular formed main contacts through dissipated in an exhaust volume. These axial, guided in the tubular channels gas streams usually lead the majority of the hot, interspersed with conductive switching residues gases from the arc chamber, so that after the expiration of the arc no charge carriers are present, which could favor a re-ignition of the arc between the main contacts , The tubular channels are, in order to ensure an effective flow, designed as streamlined as possible. In addition, it is thus avoided that too much back pressure from the exhaust volume re-acts in the arcing area and adversely affects the extinguishing process. This circuit breaker has a comparatively high breaking capacity.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION OF THE INVENTION

Die Erfindung, wie sie im unabhängigen Anspruch gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, mit einfachen Mitteln einen Leistungsschalter mit wesentlich erhöhter Abschaltleistung zu schaffen, der preisgünstig erstellt werden kann.The invention, as characterized in the independent claim, solves the problem to provide a simple means a circuit breaker with significantly increased breaking capacity, which can be created inexpensively.

Der erfindungsgemässe Leistungsschalter weist mindestens eine mit einem Isoliergas gefüllte, entlang einer Längsachse erstreckte und radialsymmetrisch aufgebaute, einen Lichtbogenraum enthaltende Löschkammer mit mindestens zwei Leistungskontaktstücken auf. Mindestens eines der Leistungskontaktstücke ist als rohrförmiger Hohlkontakt ausgebildet, welcher für die Ableitung von heissen Gasen aus dem Lichtbogenraum in ein Auspuffvolumen vorgesehen ist, mit einer auf der dem Lichtbogenraum abgewandten Seite des Hohlkontaktes angeordneten, mit mindestens einer ersten Öffnung des Hohlkontaktes zusammenwirkenden Umlenkung für das radiale Umlenken der heissen Gase in das Auspuffvolumen, welches durch mindestens eine zweite Öffnung mit einem Löschkammervolumen verbunden ist. Zwischen dem Hohlkontakt und dem Auspuffvolumen ist mindestens ein Zwischenvolumen vorgesehen. Das mindestens eine erste Zwischenvolumen wird von einer ersten Wand gegen das Auspuffvolumen begrenzt, wobei die erste Wand mindestens eine dritte, radial ausgerichtete Öffnung aufweist, welche das Zwischenvolumen mit dem Auspuffvolumen verbindet. Diese erste Wand besteht aus einem gut wärmeleitenden Material, insbesondere aus einem Metall. Besonders günstig würde sich an dieser Stelle jedoch ein Kunststoff auswirken, der neben guten Wärmeleiteigenschaften die Eigenschaft aufweisen würde, beim Auftreffen der heissen Gase geringfügig zu verdampfen, wodurch den Gasen Wärmeenergie entzogen würde. Ein weiterer Vorteil wäre es, wenn in dem verdampften Kunststoff dissoziierende und/oder elektronegative Gase enthalten wären.The circuit breaker according to the invention has at least one quenching chamber containing at least two power contact pieces, which is filled with an insulating gas and extends along a longitudinal axis and has a radially symmetrical structure and contains an arcing space. At least one of the power contact pieces is formed as a tubular hollow contact, which is provided for the discharge of hot gases from the arc chamber in an exhaust volume, arranged on the side facing away from the arc gap side of the hollow contact, with at least a first opening of the hollow contact cooperating deflection for the radial Redirecting the hot gases into the exhaust volume, which is connected by at least one second opening with a quenching chamber volume. At least one intermediate volume is provided between the hollow contact and the exhaust volume. The at least one first intermediate volume is bounded by a first wall against the exhaust volume, wherein the first wall has at least one third, radially aligned opening which connects the intermediate volume with the exhaust volume. This first wall consists of a good heat-conducting material, in particular of a metal. However, a plastic would have a particularly favorable effect at this point, which in addition to good heat conduction properties would have the property to evaporate slightly upon impact of the hot gases, whereby the gases heat energy would be withdrawn. Another advantage would be if the vaporized plastic contained dissociating and / or electronegative gases.

Eine besonders leistungsstarke Ausführungsvariante des Leistungsschalters erhält man, wenn die folgenden Verhältnisse eingehalten werden: V 1 /A 1 = (0,1 bis 0,5) m,

Figure imgb0001
V 2/ A 2 = (0,1 bis 0,5) m,
Figure imgb0002
V 3/ A 3 = (1,0 bis 2,5) m.
Figure imgb0003
A particularly powerful variant of the circuit breaker is obtained if the following conditions are met: V 1 / A 1 = (0.1 to 0.5) m,
Figure imgb0001
V 2 / A 2 = (0.1 to 0.5) m,
Figure imgb0002
V 3 / A 3 = (1.0 to 2.5) m.
Figure imgb0003

Dabei ist: V1 das Volumen innerhalb des Hohlkontaktes und A1 der Querschnitt der ersten Öffnung, V2 das Volumen des Zwischenvolumens und A2 der Querschnitt der dritten Öffnung, V3 das Volumen des Auspuffvolumens und A3 der Querschnitt der zweiten Öffnung.Here, V 1 is the volume inside the hollow contact and A 1 is the cross section of the first opening, V 2 is the volume of the intermediate volume and A 2 is the cross section of the third opening, V 3 is the volume of the exhaust volume and A 3 is the cross section of the second opening.

Eine zweite Ausführungsform des Leistungsschalters weist mindestens ein zweites, als Zusatzvolumen bezeichnetes, Zwischenvolumen zwischen dem ersten Zwischenvolumen und dem Auspuffvolumen auf. Dieses mindestens eine Zusatzvolumen wird von einer zweiten Wand gegen das Auspuffvolumen abgegrenzt, wobei die zweite Wand mindestens eine vierte, radial ausgerichtete Öffnung aufweist, welche das Zusatzvolumen mit dem Auspuffvolumen verbindet. Die zweite Wand besteht aus einem gut wärmeleitenden Material, insbesondere aus einem Metall oder einem Kunststoff, wie im Zusammenhang mit der ersten Wand beschrieben.A second embodiment of the circuit breaker has at least a second, referred to as additional volume, intermediate volume between the first intermediate volume and the exhaust volume. This at least one additional volume is delimited by a second wall against the exhaust volume, wherein the second wall at least a fourth, radially aligned opening which connects the additional volume with the exhaust volume. The second wall consists of a good heat-conducting material, in particular of a metal or a plastic, as described in connection with the first wall.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind darin zu sehen, dass infolge einer besonders guten Kühlung der heissen Gase eine fortschreitende Volumenreduktion derselben und damit eine optimale Abströmung der heissen Gase aus dem Lichtbogenraum gewährleistet ist, sodass bei gleichbleibenden Abmessungen der Löschkammer eine deutlich höhere Ausschaltleistung derselben erreicht wird.The advantages achieved by the invention can be seen in the fact that as a result of a particularly good cooling of the hot gases, a progressive volume reduction of the same and thus an optimal outflow of hot gases from the arc chamber is ensured, so that the same dimensions of the quenching chamber a much higher shutdown achieves the same becomes.

Die weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The further advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Die Erfindung, ihre Weiterbildung und die damit erzielbaren Vorteile werden nachstehend anhand der Zeichnung, welche lediglich einen möglichen Ausführungsweg darstellt, näher erläutert.The invention, its development and the advantages that can be achieved with it are explained in more detail below with reference to the drawing, which represents only one possible embodiment.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING

Es zeigen:

  • Fig. 1 einen stark vereinfacht und schematisch dargestellten Teilschnitt durch den Auspuffbereich einer Löschkammer einer ersten Ausführungsform eines Leistungsschalters,
  • Fig. 2 einen stark vereinfacht und schematisch dargestellten Teilschnitt durch den Auspuffbereich einer Löschkammer einer zweiten Ausführungsform eines Leistungsschalters,
  • Fig. 3 einen senkrecht zu einer Längsachse gelegten Schnitt B-B durch die erste Ausführungsform eines Leistungsschalters gemäss Fig. 1,
  • Fig. 4 einen senkrecht zu einer Längsachse gelegten abgestuften Schnitt C-C durch die zweite Ausführungsform eines Leistungsschalters gemäss Fig. 2,
  • Fig. 5 einen stark vereinfacht und schematisch dargestellten Teilschnitt durch den Auspuffbereich einer Löschkammer einer dritten Ausführungsform eines Leistungsschalters, und
  • Fig. 6 ein schematisch dargestelltes Detail der dritten Ausführungsform des Leistungsschalters.
Show it:
  • 1 shows a greatly simplified and schematically illustrated partial section through the exhaust area of a quenching chamber of a first embodiment of a circuit breaker,
  • 2 shows a greatly simplified and schematically illustrated partial section through the exhaust area of a quenching chamber of a second embodiment of a circuit breaker,
  • 3 is a section BB perpendicular to a longitudinal axis through the first embodiment of a circuit breaker according to FIG. 1,
  • 4 shows a stepped section CC perpendicular to a longitudinal axis through the second embodiment of a circuit breaker according to FIG. 2, FIG.
  • 5 shows a greatly simplified and schematically illustrated partial section through the exhaust area of a quenching chamber of a third embodiment of a circuit breaker, and
  • Fig. 6 is a schematically illustrated detail of the third embodiment of the circuit breaker.

Bei allen Figuren sind gleich wirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Alle für das unmittelbare Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Elemente sind nicht dargestellt bzw. nicht beschrieben.In all figures the same elements are provided with the same reference numerals. All elements not required for the immediate understanding of the invention are not shown or described.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNGWAYS FOR CARRYING OUT THE INVENTION

Ein Leistungsschalter kann eine oder mehrere in Reihe geschaltete, mit einem Isoliergas gefüllte Löschkammern aufweisen, die nach einem der herkömmlichen Schaltprinzipien arbeiten, also beispielsweise als Selbstblaskammer, als Selbstblaskammer mit mindestens einer zusätzlichen Kompressionskolbenanordnung oder als einfacher Kompressionskolbenschalter. Der Leistungsschalter kann beispielsweise eine Anordnung der Leistungskontakte, ähnlich wie in der Schrift EP 0 836 209 A2 gezeigt, aufweisen, es ist jedoch auch möglich, dass einer oder beide Leistungskontakte beweglich ausgebildet sind. Der Leistungsschalter kann beispielsweise als Freiluftschalter, als Teil einer metallgekapselten gasisolierten Schaltanlage oder als Dead Tank Breaker ausgebildet sein. Die Figur 1 zeigt einen stark vereinfacht und schematisch dargestellten Teilschnitt durch den Auspuffbereich einer Löschkammer einer ersten Ausführungsform eines Leistungsschalters.A circuit breaker may have one or more series-connected, filled with an insulating gas extinguishing chambers that operate according to one of the conventional switching principles, so for example as a self-baffle, as a self-baffle with at least one additional compression piston assembly or as a simple compression piston switch. The circuit breaker can, for example, have an arrangement of the power contacts, similar to that shown in EP 0 836 209 A2, but it is also possible for one or both power contacts to be designed to be movable. The circuit breaker can be used, for example, as an outdoor switch, as part of a Metal-encapsulated gas-insulated switchgear or be designed as a dead tank breaker. 1 shows a greatly simplified and schematically illustrated partial section through the exhaust area of a quenching chamber of a first embodiment of a circuit breaker.

Diese erste Ausführungsform der Löschkammer ist rotationssymmetrisch aufgebaut und erstreckt sich entlang einer Längsachse 1. Die Löschkammer weist einen hier nicht dargestellten Lichtbogenraum auf, in welchem während des Ausschaltvorgangs zwischen zwei Leistungskontakten ein Lichtbogen brennt. Der Lichtbogen heizt das Isoliergas im Lichtbogenraum in bekannter Weise auf. Ein Teil dieses aufgeheizten, mit Druck beaufschlagten Gases strömt durch einen der Leistungskontakte, der als rohrförmiger Hohlkontakt 2 ausgebildet ist, aus dem Lichtbogenraum ab. Ein Pfeil 3 deutet die Strömungsrichtung dieses heissen Gases vom Lichtbogenraum in die Auspuffregion an. Der Hohlkontakt 2 weist im Innern ein Volumen V1 auf. Die durch den Pfeil 3 angedeutete Gasströmung wird durch eine etwa kegelförmig ausgebildete Umlenkung 4, wie ein Pfeil 5 andeutet, in eine überwiegend radiale Richtung umgelenkt. Die Gasströmung tritt durch in der Aussenwand des Hohlkontakts 2 vorgesehene Öffnungen 6 hindurch in ein hier konzentrisch zum Hohlkontakt 2 angeordnetes Zwischenvolumen 7 ein, welches ein Volumen V2 aufweist. Die Öffnungen 6 in der Aussenwand des Hohlkontakts weisen einen gemeinsamen Querschnitt A1 auf. In dem Zwischenvolumen 7 verwirbeln sich die Gase.This first embodiment of the quenching chamber is rotationally symmetrical and extends along a longitudinal axis 1. The quenching chamber has an arc chamber, not shown here, in which an arc burns during the turn-off between two power contacts. The arc heats the insulating gas in the arc chamber in a known manner. A portion of this heated, pressurized gas flows out of the arc chamber through one of the power contacts, which is formed as a tubular hollow contact 2. An arrow 3 indicates the direction of flow of this hot gas from the arc chamber to the exhaustion region. The hollow contact 2 has a volume V 1 in the interior. The indicated by the arrow 3 gas flow is deflected by an approximately cone-shaped deflection 4, as indicated by an arrow 5, in a predominantly radial direction. The gas flow passes through openings 6 provided in the outer wall of the hollow contact 2 into an intermediate volume 7, which is arranged concentrically with respect to the hollow contact 2 and has a volume V 2 . The openings 6 in the outer wall of the hollow contact have a common cross section A 1 . In the intermediate volume 7, the gases swirl.

Das Zwischenvolumen 7 ist durch eine Wand 8 eingeschlossen, die vorzugsweise aus Metall, wie beispielsweise Stahl oder Kupfer, gefertigt ist, sie kann jedoch auch aus einem vergleichsweise gut wärmeleitenden Kunststoff bestehen. Besonders günstig würde sich an dieser Stelle ein Kunststoff auswirken, der neben guten Wärmeleiteigenschaften die Eigenschaft aufweisen würde, beim Auftreffen der heissen Gase geringfügig zu verdampfen, wodurch den Gasen Wärmeenergie entzogen würde. Ein weiterer Vorteil wäre es, wenn in dem verdampften Kunststoff dissoziierende und/oder elektronegative Gase enthalten wären. Die Wand 8 weist mindestens eine Öffnung 9 auf, die den Durchtritt der verwirbelten Gase in radialer Richtung in ein konzentrisch angeordnetes Auspuffvolumen 10 erlaubt. Die mindestens eine Öffnung 9 in der Wand 8 weist einen Querschnitt A2 auf. In der Regel sind die Öffnungen 6 und 9, wie aus Fig. 3 ersichtlich, gegeneinander versetzt, sodass die verwirbelten, in radialer Richtung strömenden Gase, nicht direkt durch die Öffnungen 9 weiter in das Auspuffvolumen 10 strömen können. Es ist jedoch auch vorstellbar, dass eine der Öffnungen 9 ganz oder teilweise deckungsgleich mit einer der Öffnungen 6 vorgesehen ist, um bewusst eine direkte teilweise oder vollständige Durchströmung von der Öffnung 6 her in das Auspuffvolumen 10 zu gewährleisten. Die Öffnungen 9 werden bezüglich Form, Grösse, Anordnung und Anzahl optimal ausgestaltet und auf die jeweiligen Betriebsanforderungen abgestimmt.The intermediate volume 7 is enclosed by a wall 8, which is preferably made of metal, such as steel or copper, but it may also consist of a comparatively good heat-conducting plastic. Particularly favorable would affect at this point a plastic, in addition to good thermal conductivity the Property would have to evaporate slightly upon impact of the hot gases, whereby the gases heat energy would be withdrawn. Another advantage would be if the vaporized plastic contained dissociating and / or electronegative gases. The wall 8 has at least one opening 9, which allows the passage of the turbulent gases in the radial direction in a concentrically arranged exhaust volume 10. The at least one opening 9 in the wall 8 has a cross section A 2 . In general, the openings 6 and 9, as shown in FIG. 3, offset from each other, so that the swirling, flowing in the radial direction gases can not flow directly through the openings 9 in the exhaust volume 10. However, it is also conceivable that one of the openings 9 is provided completely or partially congruent with one of the openings 6 in order to consciously ensure a direct partial or complete flow from the opening 6 into the exhaust volume 10. The openings 9 are optimally configured in terms of shape, size, arrangement and number and matched to the respective operating requirements.

Das Auspuffvolumen 10 ist nach aussen von einer metallischen Wand 11 abgegrenzt, die sich einerseits auf den Hohlkontakt 2 und andererseits auf ein mit dem elektrischen Anschluss der Löschkammer verbundenes metallisches Anschlussstück 12 abstützt. Die Umlenkung 4 ist als ein Teil dieses Anschlussstückes 12 ausgebildet. Das Auspuffvolumen 10 weist ein Volumen V3 auf. Von dem Auspuffvolumen 10 führt mindestens eine Öffnung 13, die einen Querschnitt A3 aufweist, in ein mit Kaltgas gefülltes Löschkammervolumen 14. Die mindestens eine Öffnung 13 ist gegenüber der mindestens einen Öffnung 9 axial versetzt angeordnet. Das Löschkammervolumen 14 wird, wenn die Löschkammer beispielsweise für Freiluftaufstellung vorgesehen ist, nach aussen hin durch einen Löschkammerisolator 15 druckdicht abgeschlossen.The exhaust volume 10 is defined to the outside of a metallic wall 11, which is supported on the one hand on the hollow contact 2 and on the other hand on a connected to the electrical connection of the quenching chamber metallic connector 12. The deflection 4 is formed as a part of this connector 12. The exhaust volume 10 has a volume V 3 . From the exhaust volume 10, at least one opening 13, which has a cross-section A 3 , leads into a quenching chamber volume 14 filled with cold gas. The at least one opening 13 is arranged offset axially relative to the at least one opening 9. The extinguishing chamber volume 14, when the extinguishing chamber is provided for example for outdoor installation, sealed to the outside through a quenching chamber insulator 15 pressure-tight.

In der Regel wird der Hohlkontakt 2 zusammen mit dem Anschlussstück 12 beim Ausschalten des Leistungsschalters in Richtung des Pfeils 3 nach links bewegt. Das Zwischenvolumen 7 und das Auspuffvolumen 10 sind im Innern des Löschkammerisolators 15 stationär angeordnet. In der Fig. 1 ist beispielsweise die Ausschaltstellung des Hohlkontaktes 2 dargestellt. Es ist aber durchaus möglich, dass das Zwischenvolumen 7 mit dem Hohlkontakt 2 und dem Anschlussstück 12 eine gemeinsame Baugruppe bildet, sodass beim Ausschalten das Zwischenvolumen 7 mit dem Hohlkontakt 2 zusammen durch das stationär angeordnete Auspuffvolumen 10 bewegt wird. Ferner ist möglich, dass das Auspuffvolumen 10 mit dem Zwischenvolumen 7, dem Hohlkontakt 2 und dem Anschlussstück 12 zu einer gemeinsamen Baugruppe zusammengefasst wird, die sich beim Ausschalten als Ganzes durch das Löschkammervolumen 14 nach links bewegt.In general, the hollow contact 2 is moved together with the connector 12 when turning off the circuit breaker in the direction of arrow 3 to the left. The intermediate volume 7 and the exhaust volume 10 are arranged in the interior of the quenching chamber insulator 15 stationary. In Fig. 1, for example, the open position of the hollow contact 2 is shown. However, it is quite possible that the intermediate volume 7 with the hollow contact 2 and the connecting piece 12 forms a common assembly, so that when switching off the intermediate volume 7 with the hollow contact 2 is moved together by the stationarily arranged exhaust volume 10. It is also possible that the exhaust volume 10 is combined with the intermediate volume 7, the hollow contact 2 and the connector 12 to a common assembly that moves when turned off as a whole by the quenching chamber volume 14 to the left.

Bei dieser ersten Ausführungsform der Löschkammer wird die Gasströmung, deren Energie vor der Umlenkung 4, bedingt durch die Länge des Hohlkontaktes 2, etwas reduziert ist, durch das Umlenken in radialer Richtung und das Verwirbeln im Zwischenvolumen 7 wieder etwas energetisch aufgeladen. In der Fig. 3 deutet ein Pfeil 19 die Gasströmung und deren Aufprall auf die Wand 8 des Zwischenvolumens 7 an. Zwei von der Aufprallstelle wegführende kleine Pfeile 20 deuten das Verwirbeln der Gasströmung an. Dieser Aufprall und die diesem folgende Verwirbelung bewirken einen besonders guten Wärmeübergang auf die Wand 8, wodurch das Volumen des wirbelnden Gases vorteilhaft reduziert wird. Zwischen dem Druck im Endteil des Hohlkontaktes 2 und dem Druck im Zwischenvolumen 7 baut sich in der Regel bei Kurzschlussabschaltungen eine Druckdifferenz im Bereich von etwa 0,4 bis 1 bar auf, wobei der Druck im Zwischenvolumen 7 der grössere ist. Nach einer vergleichsweise kurzen Verweilzeit im Zwischenvolumen 7 strömt das immer noch ziemlich heisse Gas durch die mindestens eine Öffnung 9 aus in das Auspuffvolumen 10.In this first embodiment of the quenching chamber, the gas flow whose energy before the deflection 4, due to the length of the hollow contact 2, is slightly reduced, charged by the deflection in the radial direction and the swirling in the intermediate volume 7 again slightly energetic. In FIG. 3, an arrow 19 indicates the gas flow and its impact on the wall 8 of the intermediate volume 7. Two small arrows 20 leading away from the point of impact indicate swirling of the gas flow. This impact and the subsequent swirling effect a particularly good heat transfer to the wall 8, whereby the volume of the swirling gas is advantageously reduced. Between the pressure in the end part of the hollow contact 2 and the pressure in the intermediate volume 7, a pressure difference in the range of about 0.4 to 1 bar usually builds up in short-circuit shutdown, the pressure in the intermediate volume 7 is the larger. After a comparatively short one Dwell time in the intermediate volume 7, the still quite hot gas flows through the at least one opening 9 in the exhaust volume 10th

Dieses Ausströmen erfolgt in radialer Richtung. Der so entstandene Gasstrahl trifft auf die hier als metallische Wand 11 ausgeführte Wand des Auspuffvolumens 10 auf und wird durch diese unter einer intensiven Wirbelbildung abgelenkt. In der Fig. 3 deutet ein Pfeil 21 die Gasströmung und deren Aufprall auf die Wand 11 des Auspuffvolumens 10 an. Zwei von der Aufprallstelle wegführende kleine Pfeile 22 deuten das Verwirbeln des Gasstrahls an. Diese Wirbelbildung bewirkt einen besonders guten Wärmeübergang auf die Wand 11, wodurch das Volumen des wirbelnden Gases vorteilhaft reduziert wird. Das ziemlich abgekühlte Gas strömt nun zu der axial versetzten Öffnung 13 in der Wand 11. Diese Strömung verläuft spiralförmig um die Längsachse 1 herum, wobei dem Gas weiter Wärme entzogen wird. Aus dieser Öffnung 13 strömt dann das gekühlte Gas in das Löschkammervolumen 14 aus, es steht dann für weitere Schaltvorgänge zur Verfügung.This outflow takes place in the radial direction. The resulting gas jet impinges on the wall of the exhaust volume 10, which is embodied here as a metallic wall 11, and is deflected by the latter under intense vortex formation. In FIG. 3, an arrow 21 indicates the gas flow and its impact on the wall 11 of the exhaust volume 10. Two small arrows 22 leading away from the point of impact indicate swirling of the gas jet. This vortex formation causes a particularly good heat transfer to the wall 11, whereby the volume of the swirling gas is advantageously reduced. The rather cooled gas now flows to the axially offset opening 13 in the wall 11. This flow is in a spiral around the longitudinal axis 1, wherein heat is further withdrawn from the gas. From this opening 13, the cooled gas then flows into the extinguishing chamber volume 14, it is then available for further switching operations.

Eine besonders gute Kühlung des strömenden heissen Gases wird erreicht, wenn bei dieser ersten Ausführung des Leistungsschalters die folgenden Verhältnisse eingehalten werden: V 1 /A 1 = (0,1 bis 0, 5) m

Figure imgb0004
V 2/ A 2 = (0,1 bis 0,5) m
Figure imgb0005
V 3/ A 3 = (1,0 bis 2,5) m.
Figure imgb0006
A particularly good cooling of the flowing hot gas is achieved if the following conditions are met in this first embodiment of the circuit breaker: V 1 / A 1 = (0.1 to 0.5) m
Figure imgb0004
V 2 / A 2 = (0.1 to 0.5) m
Figure imgb0005
V 3 / A 3 = (1.0 to 2.5) m.
Figure imgb0006

Dabei werden beispielsweise die Volumina V1,2,3 in Kubikmetern gemessen und die Querschnitte A1,2,3 in Quadratmetern.In this case, for example, the volumes V 1,2,3 are measured in cubic meters and the cross sections A 1,2,3 in square meters.

Eine besonders gute Leistungssteigerung einer ersten Ausführungsform eines Leistungsschalters wurde erreicht mit folgender Ausgestaltung des Auspuffbereichs:A particularly good increase in performance of a first embodiment of a circuit breaker has been achieved with the following configuration of the exhaust area:

Das Volumen V1 innerhalb des Hohlkontaktes 2 wurde mit 0,33 Litern und der Querschnitt A1 der ersten Öffnung mit 1850 Quadratmillimetern ausgeführt. Das Volumen V2 des Zwischenvolumens 7 wurde mit 0,7 Litern und der Querschnitt A2 der dritten Öffnung 9 mit 3800 Quadratmillimetern ausgeführt. Das Volumen V3 des Auspuffvolumens 10 wurde mit 8 Litern und der Querschnitt A3 der zweiten Öffnung 13 mit 4000 Quadratmillimetern ausgeführt.The volume V 1 inside the hollow contact 2 was made with 0.33 liters and the cross section A 1 of the first opening 1850 square millimeters. The volume V 2 of the intermediate volume 7 was carried out with 0.7 liters and the cross section A 2 of the third opening 9 3800 square millimeters. The volume V 3 of the exhaust volume 10 was carried out with 8 liters and the cross section A 3 of the second opening 13 with 4000 square millimeters.

Die Figur 2 zeigt einen stark vereinfacht und schematisch dargestellten Teilschnitt durch den Auspuffbereich einer Löschkammer einer zweiten Ausführungsform eines Leistungsschalters. Diese zweite Ausführungsform der Löschkammer ist ebenfalls in der Regel rotationssymmetrisch aufgebaut und entspricht der ersten Ausführungsform im wesentlichen. Hier wird jedoch ein zweites Zusatzvolumen 16 vorgesehen, welches ein Volumen V4 aufweist. Das Zusatzvolumen 16 wird von einer Wand 17 begrenzt, es umgibt das Zwischenvolumen 7 konzentrisch. Die Öffnung 9 in der Wand 8 des Zwischenvolumens 7 mündet in dieses Zusatzvolumen 16. Die Wand 17 ist vorzugsweise aus Metall, wie beispielsweise Stahl oder Kupfer, gefertigt, sie kann jedoch auch aus einem gut wärmeleitenden Kunststoff bestehen, wie er weiter vorne bereits beschrieben wurde. Die Wand 17 weist mindestens eine Öffnung 18 auf, die den Durchtritt der verwirbelten Gase in radialer Richtung in das konzentrisch angeordnete Auspuffvolumen 10 erlaubt. Die mindestens eine Öffnung 18 in der Wand 17 weist einen Querschnitt A4 auf. Diese Öffnung 18 kann ebenfalls mit einer blendenartigen Abdeckung versehen werden, wie dies im Zusammenhang mit der Öffnung 9 beschrieben worden ist. In der Regel sind die Öffnungen 9 und 18, wie aus den Fig. 2 und 4 ersichtlich, axial gegeneinander versetzt, sodass die verwirbelten, in radialer Richtung strömenden Gase, nicht direkt durch die Öffnungen 18 weiter in das Auspuffvolumen 10 strömen können. Es ist jedoch auch vorstellbar, dass sich die Öffnungen 9 und 18 zumindest teilweise überlappen.2 shows a highly simplified and schematically illustrated partial section through the exhaust area of a quenching chamber of a second embodiment of a circuit breaker. This second embodiment of the quenching chamber is also constructed as a rule rotationally symmetrical and corresponds to the first embodiment substantially. Here, however, a second additional volume 16 is provided which has a volume V 4 . The additional volume 16 is limited by a wall 17, it surrounds the intermediate volume 7 concentrically. The opening 9 in the wall 8 of the intermediate volume 7 opens into this additional volume 16. The wall 17 is preferably made of metal, such as steel or copper, but it can also consist of a good heat-conducting plastic, as described earlier , The wall 17 has at least one opening 18, which allows the passage of the turbulent gases in the radial direction in the concentrically arranged exhaust volume 10. The at least one opening 18 in the wall 17 has a cross section A 4 . This opening 18 can also be provided with a blind-like cover, as has been described in connection with the opening 9. In general, the openings 9 and 18, as shown in FIGS. 2 and 4, axially offset from each other, so that the swirling, flowing in the radial direction gases, not directly through the openings 18 can flow into the exhaust volume 10. It is, however conceivable that the openings 9 and 18 overlap at least partially.

Das Zusatzvolumen 16 ist in der Fig. 2 nur in der oberen Zeichnungshälfte eingezeichnet. Es kann sich, wie in Fig. 2 dargestellt nur um einen Teil des Umfangs des Zwischenvolumens 7 erstrecken, oder, wie in Fig. 4 dargestellt, das gesamte Zwischenvolumen 7 konzentrisch umschliessen.The additional volume 16 is shown in FIG. 2 only in the upper half of the drawing. As shown in FIG. 2, it may extend only around a part of the circumference of the intermediate volume 7 or, as shown in FIG. 4, surround the entire intermediate volume 7 concentrically.

In der Regel wird auch bei dieser Ausführungsform der Hohlkontakt 2 zusammen mit dem Anschlussstück 12 beim Ausschalten des Leistungsschalters in Richtung des Pfeils 3 nach links bewegt. Das Zwischenvolumen 7, Zusatzvolumen 16 und das Auspuffvolumen 10 sind im Innern des Löschkammerisolators 15 stationär angeordnet. In der Fig. 2 ist beispielsweise die Ausschaltstellung des Hohlkontaktes 2 dargestellt. Es ist aber durchaus möglich, dass das Zwischenvolumen 7 und das Zusatzvolumen 16 mit dem Hohlkontakt 2 und dem Anschlussstück 12 eine gemeinsame Baugruppe bilden, sodass beim Ausschalten das Zwischenvolumen 7 und das Zusatzvolumen 16 mit dem Hohlkontakt 2 zusammen durch das stationär angeordnete Auspuffvolumen 10 bewegt wird. Ferner ist möglich, dass das Auspuffvolumen 10 mit dem Zwischenvolumen 7 und dem Zusatzvolumen 16, dem Hohlkontakt 2 und dem Anschlussstück 12 zu einer gemeinsamen Baugruppe zusammengefasst wird, die sich beim Ausschalten als Ganzes durch das Löschkammervolumen 14 nach links bewegt.In general, in this embodiment, the hollow contact 2 is moved together with the connector 12 when turning off the circuit breaker in the direction of arrow 3 to the left. The intermediate volume 7, additional volume 16 and the exhaust volume 10 are arranged in the interior of the quenching chamber insulator 15 stationary. 2, for example, the open position of the hollow contact 2 is shown. However, it is quite possible that the intermediate volume 7 and the additional volume 16 with the hollow contact 2 and the connector 12 form a common assembly, so that when switching off the intermediate volume 7 and the additional volume 16 with the hollow contact 2 is moved together through the stationary arranged exhaust volume 10 , It is also possible that the exhaust volume 10 is combined with the intermediate volume 7 and the additional volume 16, the hollow contact 2 and the connector 12 to a common assembly that moves when turned off as a whole by the quenching chamber volume 14 to the left.

In der Fig. 4 deutet ein Pfeil 23 die Gasströmung aus dem Zwischenvolumen 7 und deren Aufprall auf die Wand 17 des Zusatzvolumens 16 an. Zwei von der Aufprallstelle wegführende kleine Pfeile 24 deuten das Verwirbeln des Gasstrahls an. Diese intensive Wirbelbildung bewirkt einen besonders guten Wärmeübergang auf die Wand 17, wodurch das Volumen des wirbelnden Gases vorteilhaft reduziert wird. Aus dem Zusatzvolumen 16 strömt das verwirbelte Gas dann durch die Öffnungen 18 in das Auspuffvolumen 10, wie der Pfeil 21 andeutet. Hier erfolgt dann nochmals ein Aufprall des Gasstrahls verbunden mit einer intensiven Verwirbelung, wie bereits beschrieben. Bei dieser zweiten Ausführungsvariante des Leistungsschalters wird das heisse Gas besonders gut gekühlt, da ein weiterer Aufprall des Gases auf die zusätzliche Wand 17 und damit verbunden eine noch bessere Kühlwirkung als bei der ersten Ausführungsvariante vorgesehen ist.In FIG. 4, an arrow 23 indicates the gas flow from the intermediate volume 7 and its impact on the wall 17 of the additional volume 16. Two small arrows 24 leading away from the point of impact indicate the swirling of the gas jet. This intense vortex formation causes a particularly good heat transfer to the wall 17, whereby the volume of the swirling gas is advantageously reduced. From the Additional volume 16 then flows the fluidized gas through the openings 18 in the exhaust volume 10, as the arrow 21 indicates. Here then again an impact of the gas jet connected with an intensive turbulence, as already described. In this second embodiment of the circuit breaker, the hot gas is cooled particularly well, since a further impact of the gas on the additional wall 17 and, associated therewith, an even better cooling effect than in the first embodiment variant is provided.

Die Wirkungsweise der zweiten Ausführungsform entspricht im wesentlichen der der ersten Ausführungsform, wobei hier jedoch der aus dem Zwischenvolumen 7 in radialer Richtung ausströmende Gasstrahl auf die Wand 17 des Zusatzvolumens 16 auftrifft und durch diese unter einer intensiven Wirbelbildung abgelenkt wird. Diese Wirbelbildung bewirkt einen besonders guten Wärmeübergang auf die Wand 17, wodurch das Volumen des wirbelnden Gases nochmals vorteilhaft reduziert wird. Nach einer vergleichsweise kurzen Verweilzeit im Zusatzvolumen 16 strömt das Gas durch die mindestens eine Öffnung 18 aus in das Auspuffvolumen 10. Dieses Ausströmen erfolgt in radialer Richtung. Der so entstandene Gasstrahl trifft auf die Wand 11 des Auspuffvolumens 10 auf und wird durch diese unter einer intensiven Wirbelbildung abgelenkt. Diese Wirbelbildung bewirkt, wie bereits beschrieben, einen besonders guten Wärmeübergang auf die Wand 11, wodurch das Volumen des wirbelnden Gases nochmals vorteilhaft reduziert wird. Das abgekühlte Gas strömt nun zu der axial versetzten Öffnung 13 in der Wand 11. Diese Strömung verläuft innerhalb des Auspuffvolumens 10 spiralförmig um die Längsachse 1 herum, wobei dem Gas weiter Wärme entzogen wird. Aus dieser Öffnung 13 strömt das gekühlte Gas in das Löschkammervolumen 14 aus, es steht dann für weitere Schaltvorgänge zur Verfügung.The mode of operation of the second embodiment corresponds essentially to that of the first embodiment, but in this case the gas jet flowing out of the intermediate volume 7 in the radial direction impinges on the wall 17 of the additional volume 16 and is deflected by the latter under intense vortex formation. This vortex formation causes a particularly good heat transfer to the wall 17, whereby the volume of the swirling gas is again advantageously reduced. After a comparatively short residence time in the additional volume 16, the gas flows through the at least one opening 18 into the exhaust volume 10. This outflow takes place in the radial direction. The resulting gas jet impinges on the wall 11 of the exhaust volume 10 and is deflected by this under an intense vortex formation. This vortex formation causes, as already described, a particularly good heat transfer to the wall 11, whereby the volume of the swirling gas is again advantageously reduced. The cooled gas now flows to the axially offset opening 13 in the wall 11. This flow is within the exhaust volume 10 spirally around the longitudinal axis 1, wherein the gas further heat is removed. From this opening 13, the cooled gas flows into the quenching chamber volume 14, it is then available for further switching operations.

Eine besonders gute Kühlung des strömenden heissen Gases wird erreicht, wenn bei dieser zweiten Ausführung die folgenden Verhältnisse eingehalten werden: V 1 /A 1 = (0,1 bis 0,5) m

Figure imgb0007
V 2/ A 2 = (0,1 bis 0,5) m
Figure imgb0008
V 3/ A 3 = (1,0 bis 2,5) m,
Figure imgb0009
und V 3 /A 3 ≥ V 4 /A 4 ≥ V 2 /A 2 .
Figure imgb0010
A particularly good cooling of the flowing hot gas is achieved if the following conditions are met in this second embodiment: V 1 / A 1 = (0.1 to 0.5) m
Figure imgb0007
V 2 / A 2 = (0.1 to 0.5) m
Figure imgb0008
V 3 / A 3 = (1.0 to 2.5) m,
Figure imgb0009
and V 3 / A 3 V 4 / A 4 V 2 / A 2 ,
Figure imgb0010

Dabei werden beispielsweise die Volumina V1,2,3,4 in Kubikmetern gemessen und die Querschnitte A1,2,3,4 in Quadratmetern.In this case, for example, the volumes V 1,2,3,4 are measured in cubic meters and the cross sections A 1,2,3,4 in square meters.

Die Fig. 5 zeigt einen stark vereinfacht und schematisch dargestellten Teilschnitt durch den Auspuffbereich einer Löschkammer einer dritten Ausführungsform eines Leistungsschalters. Diese dritte Ausführungsform der Löschkammer ist ebenfalls rotationssymmetrisch zur Längsachse 1 aufgebaut und entspricht der ersten Ausführungsform im wesentlichen. Die stichpunktierte Linie 25 deutet die Aussenkontur des Hohlkontakts 2 an, wobei die Öffnungen zwischen dem Inneren des Hohlkontakts 2 und dem Zwischenvolumen 7 nicht dargestellt sind. Diese dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform durch die Ausbildung der Öffnung 9. Es ist hier beispielsweise vorgesehen, die Öffnungen 9 mittels einer lochblechartig ausgebildeten Blende, die mit einer Vielzahl von Öffnungen 9a,9b,usw. versehen ist, zu verschliessen, um so eine Vielzahl von radial gerichteten Gasstrahlen zu erreichen. Diese Gasstrahlen prallen dann auf die Wand 11 auf und verwirbeln sich an einer Vielzahl von Aufprallstellen, sodass dort eine besonders intensive Kühlung des heissen Gases und damit verbunden eine besonders wirksame Volumenreduzierung des Gases erfolgt.5 shows a highly simplified and schematically illustrated partial section through the exhaust area of a quenching chamber of a third embodiment of a circuit breaker. This third embodiment of the quenching chamber is also constructed rotationally symmetrical to the longitudinal axis 1 and corresponds to the first embodiment substantially. The dotted line 25 indicates the outer contour of the hollow contact 2, wherein the openings between the interior of the hollow contact 2 and the intermediate volume 7 are not shown. This third embodiment differs from the first embodiment by the formation of the opening 9. It is here, for example, provided, the openings 9 by means of a perforated plate-like aperture formed with a plurality of openings 9a, 9b, etc. is provided to close, so as to achieve a plurality of radially directed gas jets. These gas jets then impinge on the wall 11 and swirl at a plurality of impact points, so that there takes place a particularly intensive cooling of the hot gas and, associated therewith, a particularly effective volume reduction of the gas.

Der Querschnitt A2 der Öffnung 9 der ersten Ausführungsform ist hier auf eine Vielzahl kreisrunder Bohrungen 9a,9b,usw. verteilt. Es sind natürlich auch andere Ausgestaltungen der Öffnungen der lochblechartigen Blende vorstellbar. Die Bohrungen 9a,9b,usw. weisen hier, wie den Fig. 5 und 6 zu entnehmen ist, einen einheitlichen Durchmesser D auf. Es ist jedoch auch möglich, unterschiedliche Durchmesser D für die einzelnen Bohrungen 9a,9b,usw. vorzusehen. Die Bohrungen 9a,9b,usw. weisen hier in axialer Richtung beispielsweise einen Mittenabstand S auf. Es ist jedoch auch möglich, unterschiedliche Mittenabstände S vorzusehen. Die Bohrungen 9a,9b,usw. sind in der Regel zylindrisch ausgeführt und weisen zylindrische Seitenwände 26 auf. Zwischen der Aussenseite der Wand 8 des Zwischenvolumens 7 und der Innenseite der gegenüber liegenden Wand 11 des Auspuffvolumens 10 ist ein Abstand H vorgesehen. Entscheidend für den Wirkungsgrad der Abkühlung des durch die Bohrungen 9a,9b,usw. strömenden heissen Gases ist das Verhältnis H/D. Es wird bei derartigen Leistungsschaltern im Normalfall ein Wert von H/D im Bereich von 5 bis etwa 1,5 angestrebt. Als besonders günstig hat sich ein Wert von H/D = 2 erwiesen.The cross section A 2 of the opening 9 of the first embodiment is here on a plurality of circular holes 9 a, 9 b, etc. distributed. Of course, there are other embodiments of the Openings of the perforated plate-like aperture conceivable. The holes 9a, 9b, etc. Here, as shown in FIGS. 5 and 6, a uniform diameter D on. However, it is also possible different diameters D for the individual holes 9a, 9b, etc. provided. The holes 9a, 9b, etc. have here in the axial direction, for example, a center distance S on. However, it is also possible to provide different center distances S. The holes 9a, 9b, etc. are generally cylindrical and have cylindrical side walls 26. Between the outside of the wall 8 of the intermediate volume 7 and the inside of the opposite wall 11 of the exhaust volume 10, a distance H is provided. Decisive for the efficiency of the cooling of the through the holes 9a, 9b, etc. flowing hot gas is the ratio H / D. In such circuit breakers, a value of H / D in the range of 5 to about 1.5 is normally desired. A value of H / D = 2 has proven to be particularly favorable.

Für die Dimensionierung des axialen Mittenabstands S zwischen den Bohrungen 9a,9b,usw. mit dem einheitlichen Durchmesser D hat sich folgende Beziehung als besonders günstig erwiesen: S = 1,4 · H .

Figure imgb0011
For the dimensioning of the axial center distance S between the holes 9a, 9b, etc. with the uniform diameter D, the following relationship has been found to be particularly favorable: S = 1.4 · H.
Figure imgb0011

Der Mittenabstand zwischen den Bohrungen 9a,9b,usw. und einer weiteren, am Umfang verschobenen Reihe Bohrungen wird so bestimmt, dass sich die Aufprallpunkte der durch die Bohrungen strömenden Gasstrahlen auf der jeweils gegenüberliegenden Wand im für die betreffende Anordnung optimalen Abstand S befinden. Wenn dieser Abstand S nicht unterschritten wird, so ist sichergestellt, dass sich die um die Aufprallpunkte sich ausbildenden Verwirbelungen nicht gegenseitig negativ beeinflussen, sodass auf alle Fälle eine wirksame Abkühlung der Gase gewährleistet ist.The center distance between the holes 9a, 9b, etc. and another, circumferentially displaced row of holes is determined so that the impact points of the gas jets flowing through the bores on the respective opposite wall in the optimal distance S for the respective arrangement. If this distance S is not undershot, it is ensured that the turbulences around the impact points do not influence each other negatively, so that in all cases an effective cooling of the gases is ensured.

Soll die Abschaltleistung des Leistungsschalters weiter gesteigert werden, so können auch die Bohrungen 9a,9b,usw. bezüglich Form, Grösse, Anordnung und Anzahl optimal ausgestaltet und auf die jeweiligen Betriebsanforderungen abgestimmt werden. Eine besonders gute Kühlleistung wird erreicht, wenn, wie in der Fig. 5 bei der Bohrung 9c dargestellt, die Seitenwand 27 abgeschrägt ausgeführt wird, wobei sich die Bohrung 9c in Strömungsrichtung der heissen Gase erweitert. Eine Abschrägung unter 45° Neigung gegenüber der Mittelachse der jeweiligen Bohrung hat hierbei sich als besonders wirkungsvoll herausgestellt.If the breaking capacity of the circuit breaker is to be further increased, the bores 9a, 9b, etc. in terms of shape, size, arrangement and number optimally designed and matched to the respective operating requirements. A particularly good cooling performance is achieved if, as shown in FIG. 5 in the bore 9c, the side wall 27 is made chamfered, wherein the bore 9c widens in the flow direction of the hot gases. A bevel at 45 ° tilt relative to the central axis of the respective bore has been found to be particularly effective.

Diese Bauart gemäss der beschriebenen dritten Ausführungsform kann auch zur Modifikation der zweiten Ausführungsform des Leistungsschalters eingesetzt werden, und zwar kann bei dieser sowohl die Wand 8 als auch die Wand 17 samt ihrem konstruktiven Umfeld entsprechend mit Bohrungen ausgestaltet werden. Es ist aber auch möglich, nur eine der beiden Wände 8 oder 17 entsprechend auszugestalten.This type of construction according to the third embodiment described can also be used to modify the second embodiment of the circuit breaker, and that can be configured in accordance with this both the wall 8 and the wall 17 together with their structural environment with holes. But it is also possible to design only one of the two walls 8 or 17 accordingly.

Die hier bis jetzt beschriebenen Ausführungsvarianten sind prinzipiell rotationssymmetrisch aufgebaut. Wenn es die verfügbaren Platzverhältnisse erfordern, kann jedoch ohne weiteres von der rotationssymmetrischen Ausbildung abgewichen werden und beispielsweise bei der ersten Ausführungsvariante das Zwischenvolumen 7 als separate Baugruppe ausgebildet werden, die ganz oder teilweise von der Rotationssymmetrie abweichend angeordnet ist. Bei der zweiten Ausführungsvariante des Leistungsschalters kann beispielsweise das Zusatzvolumen 16 als separate, ganz oder teilweise ausserhalb der Rotationssymmetrie liegende Baugruppe ausgebildet werden. Bei dieser zweiten Ausführungsvariante ist es aber auch möglich, sowohl das Zwischenvolumen 7 als auch das Zusatzvolumen 16 als separate Baugruppen ausgebildet werden, die von der Rotationssymmetrie abweichen. Allerdings ist bei allen diesen Varianten darauf zu achten, dass die weiter vorne beschriebenen Verhältnisse zwischen den einzelnen Volumina V1,2,3,4 und den Querschnitten A1,2,3,4 der Öffnungen 6,9 und 18 zwischen den entsprechenden Volumina eingehalten werden.The embodiments described so far are basically rotationally symmetrical. However, if the available space conditions require, it is readily possible to deviate from the rotationally symmetrical design and, for example, in the first embodiment, the intermediate volume 7 be formed as a separate assembly, which is arranged wholly or partially deviating from the rotational symmetry. In the second embodiment of the circuit breaker, for example, the additional volume 16 as a separate, completely or partially outside the rotational symmetry module are formed. In this second embodiment, however, it is also possible for both the intermediate volume 7 and the additional volume 16 to be designed as separate assemblies which deviate from the rotational symmetry. However, with all these To eighth variants of the fact that the ratios described earlier between the volumes V 1, 2, 3, 4 and the cross-sections of the openings A 1,2,3,4 6.9 and adhered 18 between the respective volumes.

Die Querschnitte der Öffnungen 6,9 und 18 zwischen den entsprechenden Volumina können auf sehr unterschiedliche Art gestaltet werden. Hier sind nur einige wenige Ausführungsbeispiele angegeben. Ebenso lässt die Anordnung dieser Öffnungen eine Vielzahl von Varianten zu. Wenn zum Beispiel die Löschkammer liegend betrieben wird, so können diese Öffnungen überwiegend im oberen Teil des Auspuffbereichs angeordnet werden, um zu erreichen, dass feste Schaltrückstände sich im unteren Teil des jeweiligen Volumens ablagern, wo sie unschädlich sind.The cross sections of the openings 6,9 and 18 between the corresponding volumes can be designed in a very different way. Here are given only a few embodiments. Likewise, the arrangement of these openings to a variety of variants. If, for example, the extinguishing chamber is operated lying, these openings can be arranged predominantly in the upper part of the exhaust area, in order to ensure that fixed switching residues settle in the lower part of the respective volume, where they are harmless.

Die bisher beschriebenen Ausführungsvarianten des Leistungsschalters weisen jeweils nur ein Leistungskontaktstück pro Löschkammer auf, welches als rohrförmiger Hohlkontakt 2 ausgebildet ist. Soll eine weitere Leistungserhöhung des Leistungsschalters erzielt werden, so wird auch die geometrische Ausbildung der Auspuffregion des dem ersten Hohlkontakt 2 gegenüberliegenden zweiten Leistungskontaktstücks ähnlich ausgeführt, wie die bereits beschriebenen Ausführungen, sodass auch auf dem Weg der auf der Seite des zweiten Leistungskontaktstücks vom Lichtbogenraum in Richtung Auspuffvolumen 10 abgeführten heissen Gase eine ähnlich wirksame radiale Umlenkung und mindestens ein erfindungsgemässes Zwischenvolumen angeordnet werden können. Werden die oben angegebenen geometrischen Verhältnisse auch auf dieser Seite beachtet, so erhält man auch hier eine ähnlich wirksame Kühlung der heissen Gase und damit verbunden eine weitere vorteilhafte Reduktion des Gasvolumens. Ein Leistungsschalter, dessen Löschkammer bzw. Löschkammern beidseitig mit dieser verbesserten Führung und Kühlung der heissen Gase versehen sind, weist eine deutlich höhere Abschaltleistung auf, als ein herkömmlicher Leistungsschalter mit den gleichen Abmessungen.The embodiments of the circuit breaker described so far each have only one power contact piece per extinguishing chamber, which is designed as a tubular hollow contact 2. If a further increase in power of the circuit breaker can be achieved, the geometrical design of the exhaustion region of the first hollow contact 2 opposite second power contact piece is designed similar to the already described embodiments, so that on the way of the on the side of the second power contact piece from the arc chamber in the direction Exhaust volume 10 discharged hot gases, a similarly effective radial deflection and at least one inventive intermediate volume can be arranged. If the geometrical conditions given above are also taken into account on this page, a similarly effective cooling of the hot gases and, associated therewith, a further advantageous reduction of the gas volume are obtained. A circuit breaker whose extinguishing chamber or extinguishing chambers on both sides with this improved leadership and Cooling of the hot gases are provided, has a much higher cut-off power than a conventional circuit breaker with the same dimensions.

Bei herkömmlichen Leistungsschaltern, die schon in Schaltanlagen im Einsatz stehen, ist es möglich bei Revisionen, wenn der geometrische Aufbau dies mit vernünftigem Aufwand zulässt, im Auspuffbereich in die Abströmung der heissen Gase in das Auspuffvolumen ein zusätzliches Zwischenvolumen nachträglich einzubauen. Auf diese Art ist mit vergleichsweise geringem Aufwand eine Erhöhung der Ausschaltleistung zu erreichen. Das erhöhte Leistungsschaltvermögen der so modifizierten Leistungsschalter erlaubt es, die Übertragungsleistung eines bestehenden Hochspannungsnetzes mit vorteilhaft geringem Aufwand zu steigern, da die Investitionen für neue Leistungsschalter entfallen. Da die grosse Mehrheit der herkömmlichen Löschkammern radialsymmetrisch aufgebaut ist, dürfte ein derartiges Nachrüsten, bzw. ein derartiges nachträgliches Ertüchtigen eines Leistungsschalter vergleichsweise einfach und mit vertretbarem Kostenaufwand vorteilhaft möglich sein.In conventional circuit breakers, which are already in use in switchgear, it is possible for revisions, if the geometrical structure allows this with reasonable effort to retrofit an additional intermediate volume in the exhaust area in the outflow of hot gases in the exhaust volume. In this way, an increase in the breaking capacity can be achieved with comparatively little effort. The increased power switching capacity of the so modified circuit breaker allows to increase the transmission power of an existing high voltage network with advantageously little effort, since the investment for new circuit breaker omitted. Since the vast majority of conventional extinguishing chambers is constructed radially symmetrical, such retrofitting, or such a subsequent retrofitting of a circuit breaker should be comparatively easy and advantageously feasible with reasonable cost.

BEZEICHNUNGSLISTENAME LIST

11
Längsachselongitudinal axis
22
Hohlkontakthollow Contact
33
Pfeilarrow
44
Umlenkungredirection
55
Pfeilarrow
66
Öffnungenopenings
77
Zwischenvolumenintermediate volume
88th
Wandwall
99
Öffnungopening
9a,9b,usw.9a, 9b, etc.
Bohrungendrilling
1010
Auspuffvolumenexhaust volume
1111
Wandwall
1212
Anschlussstückconnector
1313
Öffnungopening
1414
LöschkammervolumenArcing chamber volume
1515
LöschkammerisolatorExtinguishing chamber insulator
1616
Zusatzvolumenadditional volume
1717
Wandwall
1818
Öffnungopening
19-2419-24
Pfeilearrows
2525
stichpunktierte Liniedotted line
26,2726.27
SeitenwandSide wall
V1,2,3,4 V 1,2,3,4
Voluminavolumes
A1,2,3,4 A 1,2,3,4
Querschnittecross sections
HH
Abstanddistance
SS
Mittenabstandcenter distance
DD
Durchmesserdiameter

Claims (21)

Leistungsschalter, welcher mindestens eine mit einem Isoliergas gefüllte, entlang einer Längsachse (1) erstreckte und im wesentlichen radialsymmetrisch aufgebaute, einen Lichtbogenraum enthaltende Löschkammer mit mindestens zwei Leistungskontaktstücken aufweist, wobei mindestens eines der Leistungskontaktstücke, als beweglicher oder feststehender rohrförmiger Hohlkontakt (2) ausgebildet ist, welcher für die Ableitung von heissen Gasen aus dem Lichtbogenraum in ein Auspuffvolumen (10) vorgesehen ist, mit einer auf der dem Lichtbogenraum abgewandten Seite des Hohlkontaktes (2) angeordneten, mit mindestens einer ersten Öffnung (6) des Hohlkontaktes (2) zusammenwirkenden, mit einem Anschlussstück (12) verbundenen Umlenkung (4) für das radiale Umlenken der heissen Gase in das Auspuffvolumen (10), welches durch mindestens eine zweite Öffnung (13) mit einem Löschkammervolumen (14) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, - dass zwischen dem Hohlkontakt (2) und dem Auspuffvolumen (10) mindestens ein Zwischenvolumen (7) vorgesehen ist. Circuit breaker, which has at least one filled with an insulating gas, along a longitudinal axis (1) extending and substantially radially symmetrical constructed, containing an arc chamber extinguishing chamber having at least two Leistungsungskontaktstücken, wherein at least one of the power contact pieces, as a movable or fixed tubular hollow contact (2) is formed , which is provided for the discharge of hot gases from the arc chamber in an exhaust volume (10) arranged with one on the side facing away from the arcing space of the hollow contact (2), with at least a first opening (6) of the hollow contact (2) cooperating, with a connecting piece (12) connected to deflection (4) for the radial deflection of the hot gases in the exhaust volume (10) which is connected by at least one second opening (13) with a quenching chamber volume (14), characterized - That between the hollow contact (2) and the exhaust volume (10) at least one intermediate volume (7) is provided. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - dass das mindestens eine Zwischenvolumen (7) fest im Auspuffvolumen (10) und dieses im Innern eines das Löschkammervolumen (14) begrenzenden Löschkammerisolators (15) stationär angeordnet ist, wobei der Hohlkontakt (2) zusammen mit dem Anschlussstück (12) relativ zu ihnen beweglich ist. Circuit breaker according to Claim 1, characterized - That the at least one intermediate volume (7) fixed in the exhaust volume (10) and this in the interior of the quenching chamber volume (14) delimiting quenching chamber insulator (15) is stationary, wherein the hollow contact (2) together with the connecting piece (12) relative to them is mobile. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - dass das mindestens eine Zwischenvolumen (7) fest mit dem Hohlkontakt (2) und mit dem Anschlussstück (12) verbunden ist und mit diesen zusammen durch das stationär angeordnete Auspuffvolumen (10) relativ zu diesem beweglich ist. Circuit breaker according to Claim 1, characterized - That the at least one intermediate volume (7) is fixedly connected to the hollow contact (2) and with the connecting piece (12) and with these together by the stationarily arranged exhaust volume (10) is movable relative to this. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - dass das mindestens eine Zwischenvolumen (7) fest mit dem Hohlkontakt (2) und mit dem Anschlussstück (12) und dem Auspuffvolumen (10) verbunden ist und mit diesen zusammen durch das Löschkammervolumen (14) relativ zu diesem beweglich ist. Circuit breaker according to Claim 1, characterized - That the at least one intermediate volume (7) is fixedly connected to the hollow contact (2) and with the connecting piece (12) and the exhaust volume (10) and together with these through the quenching chamber volume (14) is movable relative thereto. Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, - dass das mindestens eine erste Zwischenvolumen (7) konzentrisch zur Umlenkung (4) angeordnet ist, - dass das mindestens eine erste Zwischenvolumen (7) von einer ersten Wand (8) gegen das Auspuffvolumen (10) begrenzt wird, - dass die erste Wand (8) mindestens eine dritte, radial ausgerichtete Öffnung (9) aufweist, welche das Zwischenvolumen (7) mit dem Auspuffvolumen (10) verbindet, und - dass die erste Wand (8) aus einem gut wärmeleitenden Material besteht, insbesondere aus einem Metall oder einem abdampfbaren Kunststoff. Circuit breaker according to one of Claims 1 to 4, characterized - That the at least one first intermediate volume (7) is arranged concentrically to the deflection (4), that the at least one first intermediate volume (7) is delimited by a first wall (8) against the exhaust volume (10), - That the first wall (8) has at least one third, radially aligned opening (9) which connects the intermediate volume (7) with the exhaust volume (10), and - That the first wall (8) consists of a good heat-conducting material, in particular of a metal or a vapor-deposited plastic. Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, - dass mindestens ein zweites, als Zusatzvolumen (16) bezeichnetes, Zwischenvolumen konzentrisch zwischen dem ersten Zwischenvolumen (7) und dem Auspuffvolumen (10) vorgesehen ist. Circuit breaker according to one of Claims 1 to 5, characterized - That at least a second, referred to as additional volume (16), intermediate volume is provided concentrically between the first intermediate volume (7) and the exhaust volume (10). Leistungsschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, - dass das mindestens eine Zusatzvolumen (16) von der ersten Wand (8) gegen das Zwischenvolumen (7) und von einer zweiten Wand (17) gegen das Auspuffvolumen (10) begrenzt wird, - dass die zweite Wand (17) mindestens eine vierte, radial ausgerichtete Öffnung (18) aufweist, welche das Zusatzvolumen (16) mit dem Auspuffvolumen (10) verbindet, und - dass die zweite Wand (17) aus einem gut wärmeleitenden Material besteht, insbesondere aus einem Metall oder einem abdampfbaren Kunststoff. Circuit breaker according to Claim 6, characterized - that the at least one additional volume (16) from the first wall (8) against the intermediate volume (7) and by a second wall (17) is limited against the exhaust volume (10), - That the second wall (17) has at least a fourth, radially aligned opening (18) which connects the additional volume (16) with the exhaust volume (10), and - That the second wall (17) consists of a good heat-conducting material, in particular of a metal or a vapor-deposited plastic. Leistungsschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, - dass die folgenden Verhältnisse eingehalten werden: V 1 /A 1 = (0,1 bis 0,5) m,
Figure imgb0012
V 2/ A 2 = (0,1 bis 0,5) m,
Figure imgb0013
V 3/ A 3 = (1,0 bis 2,5) m,
Figure imgb0014
dabei ist: V1 das Volumen innerhalb des Hohlkontaktes (2) und A1 der Querschnitt der ersten Öffnung (6), V2 das Volumen des Zwischenvolumens (7) und A2 der Querschnitt der dritten Öffnung (9), V3 das Volumen des Auspuffvolumens (10) und A3 der Querschnitt der zweiten Öffnung (13).
Circuit breaker according to Claim 5, characterized - that the following conditions are met: V 1 / A 1 = (0.1 to 0.5) m,
Figure imgb0012
V 2 / A 2 = (0.1 to 0.5) m,
Figure imgb0013
V 3 / A 3 = (1.0 to 2.5) m,
Figure imgb0014
where: V 1 is the volume inside the hollow contact (2) and A 1 is the cross section of the first opening (6), V 2 is the volume of the intermediate volume (7) and A 2 is the cross section of the third opening (9), V 3 is the volume the exhaust volume (10) and A 3, the cross section of the second opening (13).
Leistungsschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, - dass die folgenden Verhältnisse eingehalten werden: V 1 /A 1 = (0,1 bis 0,5) m,
Figure imgb0015
V 2/ A 2 = (0,1 bis 0,5) m,
Figure imgb0016
V 3/ A 3 = (1,0 bis 2,5) m,
Figure imgb0017
und V 3 /A 3 ≥ V 4 /A 4 ≥ V 2/ A 2 ,
Figure imgb0018
dabei ist: V1 das Volumen innerhalb des Hohlkontaktes (2) und A1 der Querschnitt der ersten Öffnung (6), V2 das Volumen des Zwischenvolumens (7) und A2 der Querschnitt der dritten Öffnung (9), V3 das Volumen des Auspuffvolumens (10) und A3 der Querschnitt der zweiten Öffnung (13), V4 das Volumen des Zusatzvolumens (16) und A4 der Querschnitt der vierten Öffnung (18).
Circuit breaker according to Claim 7, characterized - that the following conditions are met: V 1 / A 1 = (0.1 to 0.5) m,
Figure imgb0015
V 2 / A 2 = (0.1 to 0.5) m,
Figure imgb0016
V 3 / A 3 = (1.0 to 2.5) m,
Figure imgb0017
and V 3 / A 3 ≥ V 4 / A 4 ≥ V 2 / A 2 .
Figure imgb0018
where: V 1 is the volume inside the hollow contact (2) and A 1 is the cross section of the first opening (6), V 2 is the volume of the intermediate volume (7) and A 2 is the cross section of the third opening (9), V 3 is the volume of Exhaust volume (10) and A 3, the cross section of the second opening (13), V 4, the volume of the additional volume (16) and A 4, the cross section of the fourth opening (18).
Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, - dass die mindestens eine erste Öffnung (6) gegenüber der mindestens einen dritten Öffnung (9) am Umfang so versetzt ist, dass ein radial gerichtetes, geradliniges Durchströmen der heissen Gase durch das Zwischenvolumen (7) nicht möglich ist. Circuit breaker according to one of Claims 5 to 9, characterized - That the at least one first opening (6) relative to the at least one third opening (9) is offset on the circumference so that a radially directed, rectilinear flow through the hot gases through the intermediate volume (7) is not possible. Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, - dass die mindestens eine erste Öffnung (6) gegenüber der mindestens einen dritten Öffnung (9) am Umfang so angeordnet ist, dass zumindest für einen Teil der heissen Gase ein radial gerichtetes, geradliniges Durchströmen durch das Zwischenvolumen (7) möglich ist. Circuit breaker according to one of Claims 5 to 9, characterized - That the at least one first opening (6) relative to the at least one third opening (9) is arranged on the periphery so that at least for a portion of the hot gases, a radially directed, rectilinear flow through the intermediate volume (7) is possible. Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, - dass die mindestens eine vierte Öffnung (18) gegenüber der mindestens einen dritten Öffnung (9) am Umfang und/oder in axialer Richtung so versetzt ist, dass ein radial gerichtetes, geradliniges Durchströmen der heissen Gase durch das Zusatzvolumen (16) nicht möglich ist. Circuit breaker according to one of Claims 6 to 11, characterized - That the at least one fourth opening (18) relative to the at least one third opening (9) at the periphery and / or in the axial direction is offset so that a radially directed, rectilinear flow through the hot gases through the additional volume (16) is not possible , Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, - dass die mindestens eine vierte Öffnung (18) gegenüber der mindestens einen dritten Öffnung (9) so angeordnet ist, dass zumindest für einen Teil der heissen Gase ein radial gerichtetes, geradliniges Durchströmen durch das Zusatzvolumen (16) möglich ist. Circuit breaker according to one of Claims 6 to 11, characterized - That the at least one fourth opening (18) relative to the at least one third opening (9) is arranged so that at least for a portion of the hot gases, a radially directed, rectilinear flow through the additional volume (16) is possible. Leistungsschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, - dass das Volumen V1 innerhalb des Hohlkontaktes (2) 0,33 Liter und der Querschnitt A1 der ersten Öffnung (6) 1850 Quadratmillimeter beträgt, - dass das Volumen V2 des Zwischenvolumens (7) 0,7 Liter und der Querschnitt A2 der dritten Öffnung (9) 3800 Quadratmillimeter beträgt, und - dass das Volumen V3 des Auspuffvolumens (10) 8 Liter und A3 der Querschnitt A3 der zweiten Öffnung (13) 4000 Quadratmillimeter beträgt. Circuit breaker according to Claim 8, characterized In that - the volume V 1 within the hollow contact (2) 0.33 liter, and the cross-section A of the first opening (6) 1850 square millimeters is 1, - That the volume V 2 of the intermediate volume (7) is 0.7 liters and the cross section A 2 of the third opening (9) 3800 square millimeters, and - That the volume V 3 of the exhaust volume (10) is 8 liters and A 3, the cross-section A 3 of the second opening (13) 4000 square millimeters. Leistungsschalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, - dass die Öffnung (9) mit einer eine Vielzahl von Bohrungen (9a,9b,usw.) aufweisenden Blende verschlossen ist. Circuit breaker according to Claim 9, characterized - That the opening (9) with a plurality of bores (9a, 9b, etc ..) having aperture is closed. Leistungsschalter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, - dass zwischen der Aussenseite der Wand (8) und der Innenseite der dieser gegenüberliegenden Wand (11) ein senkrechter Abstand H vorgesehen ist, - dass die Bohrungen (9a,9b,usw.) jeweils einen Durchmesser D aufweisen, und - dass ein Verhältnis H/D im Bereich von 5 bis 1,5 vorgesehen ist. Circuit breaker according to Claim 15, characterized - That between the outside of the wall (8) and the inside of this opposite wall (11) is provided a perpendicular distance H, - That the holes (9a, 9b, etc.) Each have a diameter D, and - That a ratio H / D is provided in the range of 5 to 1.5. Leistungsschalter nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, - dass zwischen den Bohrungen (9a,9b,usw.) ein axialer Mittenabstand S vorgesehen ist, der nach folgender Beziehung bestimmt wird: S = 1,4 · H
Figure imgb0019
Circuit breaker according to Claim 16, characterized - That between the holes (9a, 9b, etc ..) An axial center distance S is provided, which is determined according to the following relationship: S = 1.4 · H
Figure imgb0019
Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, - dass die Bohrungen (9a,9b,usw.) abgeschrägte Seitenwände (27) aufweisen, sodass sich die Bohrungen (9a,9b,usw.) in Strömungsrichtung des heissen Gases erweitern. Circuit breaker according to one of Claims 15 to 17, characterized - That the holes (9a, 9b, etc.) Have beveled side walls (27), so that the holes (9a, 9b, etc ..) Expand in the flow direction of the hot gas. Leistungsschalter nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, - dass die Seitenwände (27) der sich erweiternden Bohrungen (9a,9b,usw.) einen Winkel im Bereich von 35° bis 50°, vorzugsweise jedoch einen Winkel von 45°, gegenüber der Längsachse der Bohrungen (9a,9b,usw.) aufweisen. Circuit breaker according to Claim 18, characterized - That the side walls (27) of the widening bores (9a, 9b, etc.) An angle in the range of 35 ° to 50 °, but preferably an angle of 45 °, with respect to the longitudinal axis of the bores (9a, 9b, etc. ) exhibit. Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, - dass weitere, gegenüber den Bohrungen (9a,9b,usw.) am Umfang verschobene Bohrungen, so angeordnet sind, dass die Aufprallpunkte der durch die Bohrungen strömenden Gasstrahlen auf der gegenüberliegenden Wand allseitig den Abstand S haben. Circuit breaker according to one of Claims 17 to 19, characterized - That further, relative to the holes (9a, 9b, etc ..) On the circumference shifted holes are arranged so that the impact points of the gas jets flowing through the bores on the opposite wall on all sides have the distance S. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - dass das mindestens eine Zwischenvolumen (7) so ausgebildet ist, dass es nachträglich in bereits in Betrieb stehende Leistungsschalter einbaubar ist. Circuit breaker according to Claim 1, characterized - That the at least one intermediate volume (7) is designed so that it can be installed later in already operating circuit breaker.
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