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Die
Erfindung betrifft eine Schaltgeräteanordnung mit einer
eine Schaltstrecke zumindest teilweise umgebenden Isolierstoffdüse
mit einem Düsenkanal, welcher in einem Heizgasvolumen mündet,
in welchem ein Deflektorelement mit Deflektorkanal angeordnet ist,
wobei aus dem Düsenkanal in Abstrahlrichtung in das Heizgasvolumen
abstrahlendes Löschgas in den Deflektorkanal gelenkt wird.
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Eine
derartige Schaltgeräteanordnung ist beispielsweise aus
dem Patent Abstract of Japan
JP 02-086023 bekannt.
Dort ist eine Schaltgeräteanordnung beschrieben, welche
ein Heizgasvolumen aufweist. Ein Düsenkanal einer Isolierstoffdüse
mündet in dem Heizgasvolumen. Zur Lenkung und Leitung von
Gasströmen in dem Heizgasvolumen ist innerhalb des Heizgasvolumens
ein Deflektorelement mit Deflektorkanal angeordnet. Aus dem Düsenkanal
abströmendes Schaltgas wird in den Deflektorkanal des Deflektorelementes
eingeleitet. Dabei wird aufgrund der Lage von Deflektorkanal und
Düsenkanal zueinander jedoch nur ein Teil des Schaltgases
in den Deflektorkanal hineingeleitet.
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Insbesondere
im Übergangsbereich von dem Düsenkanal zu dem
Deflektorkanal kann es zu Verwirbelungen von in das Heizgasvolumen
eingestrahltem Schaltgas kommen.
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Aufgrund
des Verwirbelns ist ein relativ ungleichmäßiges
Einströmen des Schaltgases in das Heizgasvolumen festzustellen.
Insbesondere bei kurzen Zeitintervallen, in welchen ein Befüllen
und Entleeren des Heizgasvolumens vorzunehmen ist, kann ein derartiges
Verwirbeln bereits im Mündungsbereich des Düsenkanales
sich derart auswirken, dass einzelne Zonen des Heizgasvolumens stärker
durchwirbelt werden, während andere Abschnitte des Heizgasvolumens
nur einer reduzierten Verwirbelung unterliegen.
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Daher
ist es Aufgabe der Erfindung, eine Schaltgeräteanordnung
anzugeben, welche ein effektives Befüllen und Entleeren
des Heizgasvolumens mit Schaltgas innerhalb kurzer Zeitintervalle
ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird
dies bei einer Schaltgeräteanordnung der eingangs genannten
Art dadurch gelöst, dass der Deflektorkanal einen Abschnitt aufweist,
welcher in Abstrahlrichtung einen sich erweiterten Querschnitt aufweist.
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Durch
ein Erweitern von Querschnittsflächen des Deflektorkanals
in Abstrahlrichtung ist die Möglichkeit gegeben, einströmendes
Schaltgas rasch aus dem Bereich der Mündung des Düsenkanals
in entferntere Regionen des Heizgasvolumens zu leiten. Bei einem
Strömen von Schaltgas innerhalb eines Deflektorkanals ist
zu befürchten, dass aufgrund der im Innern des Deflektorkanals
auftretenden Reibung an Wandungen eine Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit
erfolgt. Bei einem Vorsehen eines sich erweiternden Querschnittes
in Abstrahlrichtung kann das Schaltgas kontinuierlich oder auch sprungartig
durch Bereiche unterschiedlicher Strömungswiderstände
geführt und geleitet werden. Damit können auch
größere Mengen rasch durch den Deflektorkanal
geleitet werden.
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Dabei
kann vorgesehen sein, dass der Deflektorkanal eine entsprechende
Erweiterung seines Querschnittes erfährt. Diese Erweiterung
ist jedoch nicht zwangsweise auch außenmantelseitig des
Deflektorkanals auszuführen. Bei einer entsprechenden Profilierung
des Kanals, beispielsweise innerhalb eines zy linderförmigen
Grundelementes, kann die außenmantelseitige Gestalt des
Deflektorelementes von einem Querschnittsverlauf des Deflektorkanals abweichen.
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In
einer bevorzugten Ausführung kann vorgesehen sein, dass
beispielsweise eine annähernd gleichbleibende Stärke
einer mantelseitigen Wand für das Deflektorelement vorgesehen
ist, so dass sich ein Verlauf einer den Deflektorkanal begrenzenden Wandung
auch auf einer Außenmantelfläche des Deflektorelementes
abbildet. Zur Erweiterung des Querschnittes eines Abschnittes kann
das Deflektorelement beispielsweise trichterförmig ausgebildet
sein. Eine Innenwandung in dem sich erweiternden Abschnitt kann
zylindrisch, gewölbt, konisch usw. ausgeformt sein.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung kann weiter vorsehen, dass der Abschnitt
von einer kegelstumpfförmigen Mantelfläche begrenzt
ist.
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Neben
einem kontinuierlichen Erweitern des Querschnittes des Deflektorkanals über
seine Länge kann auch vorgesehen sein, dass der Deflektorkanal jeweils
in verschiedene Abschnitte unterteilt ist, wobei zumindest einer
der Abschnitte einen kegelstumpfförmigen, insbesondere
hohlkegelstumpfförmigen Verlauf aufweist. So ist es beispielsweise
möglich, dass in den Deflektorkanal ein Einbauelement hineinragt,
wodurch eine ringförmige Struktur gebildet werden kann
und bei entsprechender Formgebung ein hohlkegelstumpfförmiger
Abschnitt ausgebildet werden kann. So kann beispielsweise vorgesehen
sein, dass bei einer kontinuierlichen Querschnittserweiterung des
Deflektorkanals dieser über seine gesamte Länge
eine hohlkegelstumpfe Form aufweist, oder lediglich in bestimmten
Abschnitten eine derartige Formgebung aufweist. Im Bereich eines
hohlkegelstumpfförmigen Abschnittes des Deflektorkanals kann
die Wandstärke des Deflektorelementes variieren oder annähernd
konstant ausgeführt sein.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass der Abschnitt
von einer sprungartig erweiterten zylindrischen Mantelfläche
begrenzt ist.
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Neben
einem sich kontinuierlich erweiternden Abschnitt, beispielsweise
einem trichterförmig ausgebildeten Abschnitt, der einen Übergang
zwischen sich an diesen Abschnitt anschließenden Bereichen
des Deflektorkanals darstellt, kann auch vorgesehen sein, dass sprungartige
Erweiterungen in dem Deflektorkanal vorgesehen sind. So ist es beispielsweise
möglich, dass der Kanal eine zylindrische Innenmantelfläche
aufweist, wobei Abschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern unmittelbar
aneinandergrenzen und so im Verlauf des Deflektorkanals eine vorspringende
Kante gebildet ist, an welcher sich der Deflektorkanal in Abstrahlrichtung sprungartig
erweitert.
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Bei
dem Vorsehen einer sprungartigen Erweiterung ist es möglich,
auf einem kurzen Bauraum eine rasche Erweiterung von Querschnittsflächen
im Verlauf des Deflektorkanals zu erzeugen. So ist beispielsweise
ein schlagartiges Entspannen von Schaltgasen bereits im Innern des
Deflektorkanals ermöglicht. Bereits beim Durchströmen
des Deflektorkanals können Druckwellen etc. im Schaltgasstrom
erzeugt werden, welche das Abströmverhalten des Schaltgases
in dem Deflektorkanal und damit auch ein Abstrahlverhalten des Schaltgases
aus dem Düsenkanal beeinflussen können.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass der Düsenkanal
im Bereich einer Mündungsöffnung eine Querschnittsreduzierung
aufweist.
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Der
Düsenkanal mündet beispielsweise in Form eines
Ringkanals oder eines Kanals mit kreisförmigem Querschnitt
in einer Fläche des Heizgasvolumens. Dabei sollte eine
Mündungsöffnung des mündenden Düsenkanals
und eine Einströmöffnung des Deflektorkanals annähernd
koaxial gegenüberliegend ausgerichtet sein, um ein leichtes
Einströmen von aus dem Düsenkanal abgestrahlten
Schaltgas in den Deflektorkanal zu ermöglichen. Ist nunmehr
im Bereich der Mündungsöffnung des Düsenkanals
eine zusätzliche Querschnittsreduzierung vorgesehen, beispielsweise
in Form einer Düse insbesondere einer Venturidüse,
so kann das Schaltgas zusätzlich beschleunigt werden und
gezielter in Richtung der Einströmöffnung des
Deflektorkanals strahlen. Eine Querschnittsreduzierung kann beispielsweise
derart vorgesehen sein, dass der Düsenkanal auf seinem letzten
Abschnitt in Richtung der Mündungsöffnung einen
annähernd konstanten Querschnitt aufweist, worauf eine
kontinuierliche Einschnürung des Querschnitts an der Mündungsöffnung
folgt, so dass die Mündungsöffnung den geringsten
Querschnitt in Form einer Düsenengstelle aufweist. Zwischen
der Mündungsöffnung und der Einströmöffnung
ist ein freies Strahlen des Schaltgases vorteilhaft. Im Zusammenwirken
der entgegengesetzt zueinander gerichteten Düsenengstellen
von Mündungsöffnung und Einströmöffnung
ist eine Venturidüse ausgeformt, deren Abnahmeöffnung
zwischen Mündungsöffnung und Einströmöffnung
liegt. Die Abnahmeöffnung ist beispielsweise ringförmig
ausgebildet.
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So
kann beispielsweise vorgesehen sein, dass im Bereich der Mündungsöffnung
entsprechende vorspringende Schultern, ballige Ausformungen oder ähnliche
Strukturen in den Düsenkanal eingeformt sind.
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Durch
die Düsenwirkung der Mündungsöffnung
wird abgestrahltes Schaltgas auf einen Fokuspunkt gebündelt.
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Weiter
kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Abschnitt einen Übergang
zwischen einer im Wesentlichen zylindrischen Mantelfläche
und einem verjüngten Abschnitt ausbildet.
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Der
Abschnitt mit dem sich erweiternden Querschnitt kann beispielsweise
in einem zylindrischen Abschnitt münden bzw. in diesen übergehen. Weiterhin
kann sich an dem Abschnitt ein verjüngter Abschnitt anschließen,
so dass eine zweistufige Querschnittserweiterung im Verlauf der
Abströmrichtung des Deflektorkanals erfolgt. Eine Einströmöffnung
des Düsenkanals kann beispielsweise an dem sich verjüngenden
Abschnitt angeordnet sein, so dass eine zumindest zweistufige Erweiterung
des Querschnittes in Abstrahlrichtung vor dem im Wesentlichen hohlzylindrischen
Abschnitt des Deflektorkanals vorgesehen ist. Somit ist die zur
Verfügung gestellte Querschnittsfläche der Einströmöffnung
des Deflektorkanals vergleichsweise reduziert, so dass bei einer
entsprechenden Bündelung des aus der Mündungsöffnung
des Düsenkanals austretenden Schaltgases ein schnelles
verwirbelungsarmes Einströmen in den Deflektorkanal ermöglicht.
Dabei sollte angestrebt werden, dass möglichst ein Großteil des
abgestrahlten Schaltgases aus dem Düsenkanal in den Deflektorkanal
eintritt. Damit sind Verwirbelungen im Bereich zwischen der Mündungsöffnung
des Düsenkanals in dem Heizgasvolumen und der Einströmöffnung
des Deflektorkanals reduziert. Aufgrund der zumindest zweistufigen
Erweiterung des Deflektorkanals ist die Möglichkeit gegeben,
im Bereich der Mündungsöffnung des Düsenkanals
im Heizvolumen Isoliergas vorzuhalten, welches zunächst
kaum mit dem Schaltgas verwirbelt bzw. vermischt wird. Damit wird
eine Trennung von in dem Heizgasvolumen befindlichem Isoliergas
und in das Heizgasvolumen frei einstrahlendem Schaltgas bewirkt.
Diese Trennung kann gegebenenfalls zu einem späteren Zeitpunkt
aufgehoben werden oder auch während eines Befüll-
und Entleerungsprozes ses des Heizgasvolumens mit Schaltgas aufrecht
erhalten werden.
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Zwischen
der Wandung des Heizgasvolumens, in welcher die Mündungsöffnung
des Düsenkanals liegt und dem Deflektorelement mit der Einströmöffnung
ist eine Beabstandung vorgesehen. Damit ist ein freier Übergang
von Schaltgas aus dem Düsenkanal in den Deflektorkanal
möglich. Über einen zwischen der Mündungsöffnung
und der Einströmöffnung befindlichen Spalt kann
bei Überdrücken oder Stauungen in das Heizvolumen
eingestrahltes Schaltgas ausweichen. In einem solchen Fall kommt
es auch zu einer stärkeren Durchmischung von Schaltgas
und Isoliergas vor einem Eintritt des Schaltgases in den Deflektorkanal.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass der verjüngte
Abschnitt an einem freien, dem Düsenkanal zugewandten Ende
eine Querschnittsreduzierung darstellt.
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Um
eine gezieltere Führung des Schaltgases zu bewirken, kann
der verjüngte Abschnitt an seinem dem Düsenkanal
zugewandten Ende eine zusätzliche Einschnürung
darstellen, so dass eine zusätzliche Düsenengstelle
gebildet ist. Diese Düsenengstelle kann beispielsweise
nach Art einer Venturidüse geformt sein. Durch die Düsenengstelle
ist eine Beschleunigung des einströmenden Schaltgases im
Bereich der Einströmöffnung des Deflektorkanals
und eine anschließende Entspannung in dem Abschnitt mit
erweiterndem Querschnitt ermöglicht. Insbesondere in einem
Zusammenspiel einer düsenartigen Mündungsöffnung
des Düsenkanals und einer düsenartigen Einströmöffnung
des Deflektorkanals kann so eine Lenkung und Leitung von Schaltgasen in
dem Abschnitt zwischen der Mündungsöffnung der Isolierdüse
und der Einströmöffnung des Deflektorelementes
erfolgen. Somit ist zum einen eine günstige Lenkung von
austretendem Schaltgas aus der Isolierstoffdüse in den
Deflektorkanal hinein gegeben. Zum anderen ist aufgrund der freien
Führung des Schaltgasstrahles innerhalb des Heizgasvolumens eine
Möglichkeit gegeben, im Falle einer Störung ein Abströmen
des Schaltgases in den freien Raum zwischen Mündungsöffnung
des Düsenkanals und Eintrittsöffnung des Deflektorkanals
zu ermöglichen. Damit ist beispielsweise die Gefahr eines
Berstens der Isolierstoffdüse oder auch des Deflektorelementes oder
weitere Bauteile infolge von Überdruck reduziert.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass in einer
Mantelfläche des Deflektorelementes radial ausgerichtete Öffnungen
angeordnet sind.
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Ein
radiales Anordnen von Öffnungen in dem Deflektorelement
ermöglicht es, im Verlauf des Deflektorelementes aus dem
Deflektorkanal über durchgreifende Öffnungen Gase
austreten und abfließen zu lassen. So ist es beispielsweise
möglich, nach einem nahezu vollständigen Übertreten
des Schaltgases aus dem Düsenkanal in den Deflektorkanal
hinein zumindest Teile des Schaltgases in radialer Richtung durch
die Öffnungen abströmen zu lassen und so ein rasches
Befüllen von Zonen des Heizvolumens, die beabstandet zu
der Mündungsöffnung des Düsenkanales
befindlich sind, zu erzielen.
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Vorteilhafterweise
kann vorgesehen sein, dass gegenüber zumindest einer Öffnung
eine schräg ausgerichtete Prallwand angeordnet ist.
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Eine
schräge Prallwand ermöglicht radial austretende
Löschgase strömungsgünstig umzulenken.
Durch die schräge Ausrichtung der Prallwände ist
es möglich, die Strömungswiderstände
im Innern des Heizgasvolumens zu reduzieren. So kann beispielsweise
vorgesehen sein, durch die radialen Öffnungen in dem Deflektorelement
Schaltgasanteile um 90 Grad in radialer Richtung umzuleiten und
nach einem Anprallen an die Prallwand um weitere 90 Grad umzulenken,
so dass eine 180 Grad Kehre zur Abstrahlrichtung zumindest von Teilen
des Schaltgases erzeugt werden kann. Die Prallwand kann beispielsweise
so ausgestaltet sein, dass diese in Form einer Innenmantelfläche
eines Hohlkegelstumpfes oder eines anderen geeigneten Rotationskörpers
um das Deflektorelement umläuft, wobei beispielsweise mehrere
Ausströmöffnungen ringförmig im Umlauf der
Prallwand angeordnet ist.
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Weiterhin
kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Öffnungen in
einer zylindrischen Mantelfläche angeordnet sind.
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Eine
Anordnung der Öffnungen in einem zylindrischen Abschnitt
ermöglicht, in dem sich erweiternden Querschnittsbereich
des Deflektorkanals zunächst ein rasches Abströmen
zu fördern. Die einströmenden Schaltgase beruhigen
sich so bereits im Innern des Deflektorkanals, um im Bereich eines
Abschnittes mit zylindrischer Mantelfläche, welcher in seinem
Verlauf eine nahezu konstante Querschnittsfläche aufweist, über
eine Vielzahl von Öffnungen in radialer Richtung aus den
Deflektorkanal auszutreten. Neben einer Umlenkung des Schaltgases
in radialen Richtungen kann auch vorgesehen sein, dass zumindest
ein Teil des Schaltgases der Abstrahlrichtung folgend aus einer
Ausströmöffnung des Deflektorkanals, die im Wesentlichen
parallel zur Einströmöffnung ausgerichtet ist,
austritt.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein,
dass das Deflektorelement an seinem von der Isolierstoffdüse
abgewandten Ende gehalten ist.
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Eine
endseitige Lagerung des Deflektorelementes ermöglicht,
den Bereich des Deflektorelementes, welcher der Mündungsöff nung
des Düsenkanals zugewandt ist, frei in das Heizgasvolumen hineinragen
zu lassen. Dadurch ist der dortige Bereich unabhängig von
mechanischen Halteeinrichtungen in einer geeigneten strömungsgünstigen Form
ausformbar. Somit ist insbesondere bei einem Abströmen
von Schaltgasen in radialen Richtungen dieses Schaltgas außenmantelseitig
an dem Deflektorelement wieder in Richtung der Isolierstoffdüse
zurückzuführen und kann dort beispielsweise auch über den
freien Raum, welcher zwischen der voneinander beabstandeten Mündungsöffnung
der Isolierstoffdüse bzw. Einströmöffnung
des Deflektorelementes befindlich ist, in den Düsenkanal
einströmen. So ist es möglich, das Schaltgas nahezu
verwirbelungsfrei aus dem Düsenkanal der Isolierstoffdüse
in den Deflektorkanal einzuleiten und dort das Schaltgas in radialer
Richtung umzulenken, um dieses in entgegengesetzter Richtung an
der Außenmantelfläche des Deflektorelementes wieder
in Richtung des Düsenkanals strömen zu lassen.
Ein Rückströmen kann vorteilhaft auch an einer
Außenmantelfläche des Abschnittes mit erweiterndem
Querschnitt erfolgen, wobei sich der zum Rückströmen
in diesem Bereich ergebende Querschnitt entgegengesetzt zur Abstrahlrichtung
erweitert. Vorteilhaft kann dies bei einer rotationssymmetrischen
Formgebung des Deflektorelementes erzielt werden, wobei eine Wandungsstärke des
Deflektorelementes derart gewählt wird, dass sich die Formgebung
des Deflektorkanals auf einer Außenmantelfläche
des Deflektorelementes abbildet.
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Je
nach Anzahl der Öffnungen und Lage der Öffnungen
in dem Deflektorelement kann vor einem Einströmen des Schaltgases
in den Deflektorkanal, innerhalb des Heizgasvolumens befindliches
kaltes Isoliergas annähernd vermischungsfrei von dem heißen
Schaltgas gehalten werden. So kann dieses kalte Isoliergas in seinen
dielektrischen Eigenschaften nur geringfügig durch heißes
Schaltgas beeinflusst werden. Mit der Schaltanordnung ist eine günstige Löschleistung
zu erzielen, indem das kalte Isoliergas von dem innerhalb des Deflektorkanals
geleiteten und anschließend umgelenkten heißen
Schaltgases aus dem Heizgasvolumen herausgepresst wird.
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Eine
Verbindung des Deflektorelementes kann beispielsweise einstückig
mit einem Kontaktstück ausgeführt sein. Es kann
jedoch auch vorgesehen sein, dass das Deflektorelement durch eine
Verschraubung, Verschweißung oder andere geeignete Fügeverfahren
mit weiteren Baugruppen der Schaltgeräteanordnung verbunden
wird. Das Deflektorelement kann dabei beispielsweise elektrisch
leitende oder elektrisch isolierende Eigenschaften aufweisen.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das Heizgasvolumen
zwischen einem ersten und einem zweiten jeweils koaxial ausgerichteten
Kontaktstück angeordnet ist.
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Schaltgeräteanordnungen,
welche zum Schalten höherer Leistungen vorgesehen sind,
sind üblicherweise mit einem Set von Lichtbogen sowie Nennstromkontaktstücken
ausgerüstet. Dabei sind die Nennstromkontaktstücke
und Lichtbogenkontaktstücke verschieden voneinander aufgebaut.
So ist beispielsweise vorgesehen, dass die Lichtbogenkontaktstücke
vorzugsweise der Führung eines Lichtbogens dienen und deshalb
entsprechend abbrandfeste Oberflächenbereiche aufweisen.
Die Nennstromkontaktstücke, welche durch die Lichtbogenkontaktstücke
vor Lichtbogen geschützt werden, können hinsichtlich
der elektrischen Stromtragfähigkeit optimiert werden, da
ein Auftreten von Lichtbögen an diesen Nennstromkontaktstücken
eher unwahrscheinlich ist.
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Dabei
ist üblicherweise vorgesehen, dass bei einem Einschaltvorgang
zunächst eine galvanische Kontaktierung der Lichtbo genkontaktstücke
und darauf folgend eine Kontaktierung der Nennstromkontaktstücke
und bei einem Ausschaltvorgang zunächst eine Trennung der
Nennstromkontaktstücke und darauf folgend eine Trennung
der Lichtbogenkontaktstücke erfolgt. Aufgrund der vor-
bzw. nacheilenden Kontaktierung/Trennung der Lichtbogenkontaktstücke
werden Vorüberschläge und Ausschaltlichtbögen
vorzugsweise zwischen den Lichtbogenkontaktstücken geführt.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die jeweils einander zugehörigen
Nennstrom- und Lichtbogenkontaktstücke koaxial zueinander ausgerichtet
sind. Die unabhängig von dem Schaltzustand der Schaltgeräteanordnung
jeweils dasselbe Potential aufweisenden Nennstromkontaktstücke umgeben
die Lichtbogenkontaktstücke vorteilhaft. Dabei sind die
Lichtbogen- und Nennstromkontaktstücke vorzugsweise rotationssymmetrisch
ausgebildet, so dass das Lichtbogenkontaktstück von einem zugehörigen
Nennstromkontaktstück umgeben ist, wobei zwischen einer
Innenmantelfläche des Nennstromkontaktstückes
und einer Außenmantelfläche des Lichtbogenkontaktstückes
ein Heizgasvolumen positionierbar ist. Dabei ist es vorteilhaft,
wenn begrenzende Mantelflächen des Heizgasvolumens entsprechend
von Lichtbogen- bzw. Nennstromkontaktstück gebildet sind.
Die stirnseitigen Flächen sind entsprechend von weiteren
Baugruppen gegebenenfalls zeitweise zu verschließen. Dabei
ist es vorteilhaft, wenn bei einer Ausbildung des Heizgasvolumens
zwischen zwei koaxial ausgerichteten Kontaktstücken eine
Mündungsöffnung einer Isolierstoffdüse stirnseitig,
vorzugsweise koaxial, zu einem der Kontaktstücke in dem
Heizgasvolumen mündet.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das Deflektorelement
einstückig mit einem der Kontaktstücke verbunden
ist.
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Eine
einstückige Ausbildung ermöglicht beispielsweise
ein Kontaktstück sowie das Deflektorelement in einem einzigen
Gussverfahren auszuformen. So kann beispielsweise vorgesehen sein,
eines der Nennstromkontaktstücke zumindest abschnittsweise aus
einem Aluminiumguss auszuformen. Bei einer entsprechenden Formgebung
der Gussform kann dann das Deflektorelement mit dem Kontaktstück einstückig
ausgeführt sein. Es kann vorgesehen sein, dass das Deflektorelement
zusätzlich zumindest abschnittsweise mit elektrisch isolierenden
Materialien abgedeckt wird. Es kann jedoch auch vorgesehen sein,
dass die Oberflächen des Deflektorelementes vollständig
aus elektrisch leitenden Materialien gebildet sind.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das Deflektorelement
an einem die beiden Kontaktstücke winkelstarr kuppelnden
Verbindungselement angeschlagen ist.
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Ein
erstes und ein zweites Kontaktstück können beispielsweise
als Lichtbogen- und als Nennstromkontaktstück ausgebildet
sein, wobei diese beiden Kontaktstücke einander zugehörig
sind und auf „einer Seite” einer Schaltstrecke
der Schaltgeräteanordnung liegen. Dadurch weisen die beiden
Kontaktstücke unabhängig von der Schaltstellung
der Schaltgeräteanordnung stets dasselbe elektrische Potential auf.
Um die beiden Kontaktstücke zueinander zu positionieren
bzw. gegeneinander abzustützen, ist ein Verbindungselement
vorgesehen, welches die beiden Kontaktstücke miteinander
kuppelt. Dabei kann eine starre Kupplung der beiden Kontaktstücke
vorgesehen sein. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass im Verlauf
der Kupplung ein Getriebe angeordnet ist, so dass eine Relativbewegung
zwischen den beiden Kontaktstücken ermöglicht
ist.
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Das
Deflektorelement kann mit dem Verbindungselement derart verbunden
sein, dass diese einstückig ausgeformt sind, oder dass
dieses Verbindungselement mittels einer lösbaren Verbindung
angeschlagen wird.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass eine den
Düsenkanal begrenzende Wandung in den Deflektorkanal hineinragt.
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Der
Düsenkanal kann vorteilhafterweise eine rotationssymmetrische
Struktur aufweisen. Im Bereich der Mündungsöffnung
kann dabei insbesondere vorgesehen sein, dass der Düsenkanal
eine hohlzylindrische Struktur aufweist, wobei in die Isolierstoffdüse
ein Element, beispielsweise ein Lichtbogenkontaktstück
und/oder eine Hilfsdüse hineinragt, so dass eine hohlzylindrische
Form des Düsenkanals gegeben ist. Dieses hineinragende
Element bildet eine den Düsenkanal begrenzende Wandung
und kann vorteilhafterweise auch in den Deflektorkanal hineinragen
und diesen zumindest teilweise durchsetzen. Vorteilhaft sollte der
Deflektorkanal auf seiner gesamten Länge von diesem Element
durchsetzt sein. Somit ist eine Anpassung des Querschnittes des
Deflektorkanals möglich und bei einem Überströmen
von Schaltgas aus dem Düsenkanal in den Deflektorkanal
hinein eine Wandung gegeben, gegen welche beispielsweise aufgrund
der zusätzlichen düsenartigen Einschnürung
der Mündungsöffnung des Düsenkanals bzw.
der düsenartigen Einengung der Einströmöffnung
des Deflektorkanals ein Entlanggleiten des heißen Schaltgases
und übergleiten des heißen Schaltgases von dem
einen Kanal in den anderen Kanal ermöglicht. Eine entsprechende
Formgebung der Wandung kann den Verlauf einer Querschnittsänderung
des Deflektorkanals zusätzlich unterstützen.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das Deflektorelement
elektrisch leitend ist.
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Bei
elektrisch leitender Ausgestaltung des Deflektorelementes ist die
Möglichkeit gegeben, ein elektrisches Potential von einem
Kontaktstück auf das Deflektorelement zu übertragen
und somit beispielsweise feldfreie Räume zwischen potentialgleichen
Wandungen auszubilden. Damit kann das Risiko der Entstehung von
Teilentladungen reduziert werden. Neben einer elektrisch leitenden
Ausgestaltung des Deflektorelementes kann dieses zumindest abschnittsweise
mit elektrisch isolierenden Materialien abgedeckt sein. Damit kann
beispielsweise bei einem Einströmen von heißem
Schaltgans eine zusätzliche Emission von Hartgas im Innern
des Heizgasvolumens gefördert werden. Es kann jedoch auch vorgesehen
sein, dass das Deflektorelement gegebenenfalls vollständig
aus elektrisch isolierenden Materialien ausgeformt ist.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass der Düsenkanal
ringförmig in dem Heizgasvolumen mündet.
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Ein
ringförmiges Münden des Düsenkanals in
dem Heizgasvolumen ermöglicht, eine Unterstützung
des Abstrahlens des Schaltgases zu bewirken, so dass eine möglichst
laminare Strömung nach dem Austreten aus der Mündungsöffnung
des Düsenkanals gegeben ist. Diese laminare Strömung
kann sich beispielsweise entlang einer Wandung, welche zumindest
den Isolierdüsenkanal in einen ringförmigen Kanal
aufspaltet, erstrecken. Sofern dieses Element, welches die Mündungsöffnung
als ringförmige Öffnung erscheinen lässt,
auch in den Deflektorkanal hineinragt, kann ein verwirbelungsarmes Überleiten des
Schaltgases in den Deflektorkanal unterstützt werden.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das Deflektorelement
außenmantelseitig abgestützt ist.
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Ein
außenmantelseitiges Abstützen des Deflektorelementes
ermöglicht eine nahezu frei gestaltbare Querschnittsgestaltung
im Verlauf des Deflektorkanals. Der Deflektorkanal ist frei von
Halteelementen oder Einbauteilen und kann so hinsichtlich der Lenkung
und Leitung von Schaltgas optimiert werden. Eine außenmantelseitige
Abstützung befördert auch eine einfache Montage
des Deflektors im Innern des Heizgasvolumens. So kann das Deflektorelement
beispielsweise einstückig mit weiteren Baugruppen verbunden
sein. Weiterhin ist durch eine außenmantelseitige Halterung
bedarfsweise auch ein Austreten von Schaltgas aus einer am entgegengesetzt
liegenden Ende zu der Einströmöffnung des Isolierdüsenkanals
angeordneten Ausströmöffnung vorsehbar. Damit
können in diesem Bereich auch weitere Baugruppen wie Mündungskanäle, Überströmöffnungen,
Ventile o. ä. angeordnet werden.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels
in einer Zeichnung schematisch gezeigt und nachfolgend näher
beschrieben.
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Dabei
zeigt die
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1 einen
Schnitt durch eine Schaltgeräteanordnung mit einer ersten
Variante eines Deflektorelementes, die
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2 eine
Schaltgeräteanordnung mit einer zweiten Variante eines
Deflektorelementes in zwei Ausführungsarten und die
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3 eine
Schaltgeräteanordnung mit einer dritten Variante eines
Deflektorelementes in zwei Ausführungsarten.
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In
den 1, 2 und 3 sind jeweils gleich
wirkende Schaltgeräteanordnungen dargestellt, die sich
im Wesentlichen durch die verschiedenartigen Ausgestaltungen von
in einem Heizgasvolumen angeordneten Deflektorelementen unterscheiden.
Daher soll zunächst beispielhaft anhand der 1 der
grundsätzliche Aufbau einer Schaltgeräteanordnung
dargestellt werden. Die Ausführungen bezüglich
der Schaltgeräteanordnung, wie in der 1 dargestellt,
entsprechen sinngemäß auch für die 2 und 3 dargestellten
Schaltgeräteanordnungen. Entsprechend sind in den Figuren
gleich wirkende Baugruppen mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In
der 1 ist eine Schaltgeräteanordnung im Schnitt
dargestellt. Die Schaltgeräteanordnung weist eine im Wesentlichen
rotationssymmetrische Struktur auf, welche sich um eine Längsachse 1 erstreckt.
Die Schaltgeräteanordnung weist eine Schaltstrecke 2 auf.
Die Schaltstrecke 2 erstreckt sich zwischen einem ersten
Lichtbogenkontaktstück 5 sowie einem zweiten Lichtbogenkontaktstück 6.
Zu den Lichtbogenkontaktstücken 5, 6 ist
jeweils ein erstes Nennstromkontaktstück 3 sowie
ein zweites Nennstromkontaktstück 4 zugeordnet.
Die Nennstromkontaktstücke 3, 4 sowie
die Lichtbogenkontaktstücke 5, 6 sind
jeweils rotationssymmetrisch zu der Längsachse 1 ausgeformt
und koaxial zu der Längsachse 1 angeordnet. Dabei
weist das erste Lichtbogenkontaktstück 5 eine
rohrförmige Struktur auf, welches an seinem dem zweiten
Lichtbogenkontaktstück 6 zugewandten Ende eine
tulpenförmige Buchse aufweist. Entsprechend ist das zweite
Lichtbogenkontaktstück 6 bolzenförmig
ausgeführt, um unter galvanischem Kontakt in die Buchse
des ersten Lichtbogenkontaktstückes 5 einfahrbar
zu sein. Das zweite Nennstromkontaktstück 4 weist
eine Vielzahl von Kontaktfingern auf, welche elastisch verformbar sind
und zu einer Kontaktierung mit dem ersten Nennstromkontaktstück 3 auf
eine Mantelfläche des ersten Nennstromkontaktstückes 3 auffahrbar
sind.
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Das
erste Nennstromkontaktstück 3 sowie das erste
Lichtbogenkontaktstück 5 sind zueinandergehörig.
Das zweite Nennstromkontaktstück 4 und das zweite
Lichtbogenkontaktstück 6 sind ebenfalls zueinandergehörig.
Die zueinandergehörigen Kontaktstücke weisen unabhängig
von einem Schaltzustand der Schaltgeräteanordnung stets
das gleiche elektrische Potential auf.
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Die
Nennstromkontaktstücke 3, 4 sowie die Lichtbogenkontaktstücke 5, 6 sind
längs der Längsachse 1 relativ zueinander
bewegbar, so dass Nennstromkontaktstücke 3, 4 und
Lichtbogenkontaktstücke 5, 6 miteinander
in Kontakt treten können. Dabei ist vorgesehen, dass bei
einem Einschaltvorgang die Lichtbogenkontaktstücke 5, 6 einander
zeitlich vor den Nennstromkontaktstücken 3, 4 kontaktieren.
Bei einem Ausschaltvorgang trennen sich zunächst die Nennstromkontaktstücke 3, 4 und
zeitlich darauf folgend die Lichtbogenkontaktstücke 5, 6.
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Aufgrund
des Zeitversatzes bei einer Kontaktierung bzw. Trennung der Lichtbogenkontaktstücke 5, 6 und
Nennstromkontaktstücke 3, 4 wird ein Einschalt-
bzw. Ausschaltlichtbogen zwischen dem Lichtbogenkontaktstück 5, 6 geführt.
Um einen brennenden Lichtbogen günstig zu lenken und zu
leiten, ist eine Isolierstoffdüse 7 vorgesehen.
Die Isolierstoffdüse 7 weist einen Düsenkanal 8 auf.
Der Düsenkanal 8 ist dabei rotationssymmetrisch
ausgebildet und weist eine Engstelle auf, welche zeitweise von dem
zweiten Lichtbogenkontaktstück 6 verdämmbar
ist. Die Isolierstoffdüse 7 umgibt mit ihrem Düsenkanal 8 die
Schaltstrecke 2 zumindest teilweise und ist koaxial zur
Längsachse 1 ausgerichtet. Die Isolierstoffdüse 7 ist
außenmantelseitig mit einem umlaufenden Kragen ausgestat tet,
welcher in einer gegengleichen Ausnehmung an dem ersten Nennstromkontaktstück 3 winkelstarr
gelagert ist. Zur Sicherung der Isolierstoffdüse 7 an
dem ersten Nennstromkontaktstück 3 ist eine Verschraubung 9 vorgesehen.
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Das
erste Lichtbogenkontaktstück 5 ragt in den Düsenkanal 8 der
Isolierstoffdüse 7 hinein, wodurch der einem Heizgasvolumen 10 zugewandte Abschnitt
des Düsenkanals 8 in Form eines Ringkanals ausgebildet
ist. Das Heizgasvolumen 10 ist im Wesentlichen in Form
eines hohlzylindrischen Speicherraumes ausgebildet, wobei die Außenmantelfläche
des Heizgasvolumens 10 von dem ersten Nennstromkontaktstück 3 und
die Innenmantelfläche von dem ersten Lichtbogenkontaktstück 5 bzw.
einen das erste Lichtbogenkontaktstück 5 umgebenden
Isolierstoff begrenzt ist. Stirnseitig ist das Heizgasvolumen 10 an
seinem dem zweiten Lichtbogenkontaktstück 6 zugewandten
Ende von einer Fläche der Isolierstoffdüse 7 begrenzt.
Weiter ist diese Stirnseite des Heizgasvolumens 10 von
der Verschraubung 9 sowie Teilen des Nennstromkontaktstückes 3 begrenzt.
Am entgegengesetzten stirnseitigen Ende des Heizgasvolumens 10 ist
ein Verbindungselement 11 angeordnet. Das Verbindungselement 11 kuppelt
das erste Nennstromkontaktstück 3 mit dem ersten
Lichtbogenkontaktstück 5, so dass diese miteinander
in Wirkverbindung stehen und über dieses Verbindungselement 11 eine
elektrisch leitende Verbindung zwischen diesen beiden Kontaktstücken 3, 5 gegeben
ist. In dem Verbindungselement 11 sind in Richtung der
Längsachse 1 verlaufende Ausnehmungen angeordnet.
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Der
Bereich des ersten Lichtbogenkontaktstückes 5,
welcher in den Düsenkanal 8 hineinragt, ist von
einer Hilfsdüse 12 aus Isolierstoff umgeben. Die
Hilfsdüse 12 begrenzt mit einer Wandung den Düsenkanal 8,
insbesondere im Bereich seiner im Wesentlichen hohlzylindrischen
Ausgestaltung. Die Hilfsdüse 12 überragt
dabei das erste Lichtbogenkontaktstück 5 in Richtung
des zweiten Lichtbogenkontaktstückes 6. Weiterhin
ummantelt die Hilfsdüse 12 das erste Lichtbogenkontaktstück 5 auch
zumindest zu einem Teil im Innern des Heizgasvolumens 10.
In der Fläche der Isolierstoffdüse 7,
in welcher der Düsenkanal 8 in dem Heizgasvolumen 10 mündet,
ist eine ringförmige Mündungsöffnung 13 befindlich.
Dabei ist in unmittelbarer Nähe zu der Mündungsöffnung 13 eine
Einschnürung des ringförmigen Abschnittes des
Düsenkanals 8 vorgesehen, so dass unmittelbar
im Bereich der Mündungsöffnung 13 eine Düsenengstelle
gebildet ist. Zur Bildung der Düsenengstelle ist im vorliegenden
Falle die Isolierstoffdüse 7 mit einer entsprechenden
radial nach innen gerichteten Anformung versehen. Unterstützt
wird die Düsenwirkung durch die sich im Bereich der Mündungsöffnung 13 radial
erweiternde Hilfsdüse 12. Darüber hinaus
können auch weitere Gestaltungen des Bereiches der Mündungsöffnung 13 des
Düsenkanals 8 vorgesehen sein, um eine Düse
zu formen. Beispielsweise können in den Kanal vorspringende
Schultern, Rampen, Einschnürungen oder andere geeignete
Anformungen angeordnet sein, um eine Düsenwirkung zu erzielen.
Aus der Mündungsöffnung 13 des Düsenkanals 8 abstrahlendes
Schaltgas wird in Abstrahlrichtung in einen Deflektorkanal 14a eines
Deflektorelementes 15a eingeleitet. Die Abstrahlrichtung
verläuft parallel zur Längsachse 1.
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Die 1 zeigt
eine erste Variante eines Deflektorelementes 15a mit einem
Deflektorkanal 14a. Die prinzipielle Wirkungsweise der
in den 2 und 3 in Varianten gezeigten Deflektorelemente 15b, 15c und
Deflektorkanäle 14b, 14c ist jeweils
gleich. Lediglich die konstruktive Ausgestaltung unterscheidet voneinander.
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Im
Folgenden wird beispielhaft die Wirkung eines Deflektorelementes
anhand der 1 beschrieben.
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Der
Deflektorkanal 14a weist eine im Wesentlichen rotationssymmetrische
Hohlstruktur auf und ist koaxial zu der Längsachse 1 angeordnet.
Dabei weist das Deflektorelement 15a gemäß 1 einen
einstückigen Verbund mit dem ersten Nennstromkontaktstück 3 auf.
Das Deflektorelement 15a gemäß 1 ist
an seinem von der Mündungsöffnung 13 fortgewandten
Ende mit dem ersten Nennstromkontaktstück 3 verbunden
und von diesem gehalten. Im vorliegenden Falle ist eine einstückige Ausfertigung
von Deflektorelement 15a sowie Nennstromkontaktstück 3 vorgesehen.
Darüber hinaus kann das Deflektorelement 15a auch
alternativ befestigt sein. Der im Innern des Deflektorelementes 15a gebildete
Deflektorkanal 14a weist eine Einströmöffnung
auf. Die Einströmöffnung ist an dem Ende des Deflektorelementes 15a angeordnet,
welches der Mündungsöffnung 13 zugewandt
ist. Das Deflektorelement 15a ist dabei derart dimensioniert, dass
zwischen der Mündungsöffnung 13a und
der Einströmöffnung des Deflektorkanals 14a ein
spaltförmiger Freiraum vorgesehen ist. Dieser spaltförmige
Freiraum dient beispielsweise einem Abströmen von übermäßigen
Schaltgasmengen bzw. einem Rückströmen von Schaltgas
oder Isoliergas. An seinem der Mündungsöffnung 13 zugewandten
Ende ist die Einströmöffnung ebenfalls mit einer
Querschnittseinschnürung versehen, so dass im Bereich der
Einströmöffnung des Deflektorkanals 14a ebenfalls
eine Düsenengstelle einer Düse gebildet ist. Dabei
ist die Richtwirkung der Düsen an der Mündungsöffnung 13 des
Düsenkanals 8 sowie der Düse der Einströmöffnung
des Deflektorkanals 14a entgegengesetzt zueinander gerichtet,
d. h. in Abstrahlrichtung der Schaltgase aus der Mündungsöffnung 13 ist
eine kontinuierliche Verengung zur Ausbildung einer Düse an
der Mündungsöffnung 13 gegeben. Entsprechend umgekehrt
ist die Düsenengstelle an der Einströmöffnung
dergestalt gebildet, dass ausgehend von der Einströmöffnung
des Deflektorkanals 14a eine Erweiterung des Querschnittes
des Deflektorkanals 14a er folgt. Von der Düsenwirkung
wird aus der Mündungsöffnung 13a abstrahlendes
Schaltgas gegen eine Außenmantelfläche der Hilfsdüse 12 gestrahlt und
strömt entlang der Außenmantelfläche
der Hilfsdüse 12 in den Deflektorkanal 14a ein.
Innerhalb des Deflektorkanals 14a ergibt sich ein Abschnitt 16,
welcher sich in Abstrahlrichtung des Schaltgases erweitert. Dabei
ist dieser Abschnitt mit einer im Wesentlichen kegelstumpfförmigen
Mantelfläche versehen. Vorzugsweise sollte dieser Abschnitt 16 des
Deflektorkanals 14a hohlkegelstumpfförmig ausgeformt sein.
An den Abschnitt 16 schließt sich ein hohlzylindrischer
Abschnitt an, welcher eine annähernd konstante Querschnittsfläche
des Deflektorkanals 14a zur Verfügung stellt.
Der Abschnitt 16 und die in Abstrahlrichtung davor liegende
düsenförmige Verjüngung bilden einen
trichterförmigen Übergang von der Einströmöffnung
zu dem hohlzylindrischen Abschnitt aus.
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Eine
Ausströmöffnung des Deflektorkanals 14a ist
von dem Verbindungselement 11 zumindest teilweise verdeckt,
so dass heißes Schaltgas, welches über die Einströmöffnung
in den Deflektorkanal 14a einströmt, auch über
radial ausgerichtete Öffnungen 17 um 90 Grad radial
nach außen umgelenkt werden kann. Ein Teil des in den Deflektorkanal 14a eingestrahlten
Schaltgases kann auch durch Öffnungen in dem Verbindungselement 11 in
Abstrahlrichtung weiter strömen. Im vorliegenden Falle
ist die Hilfsdüse 12 derart dimensioniert, dass
diese teilweise den Deflektorkanal 14a begrenzt. Es kann
auch vorgesehen sein, dass die Hilfsdüse derart dimensioniert
ist, dass der Deflektorkanal 14a auf seiner gesamten Länge
auch von einer Mantelfläche der Hilfsdüse 12 begrenzt
ist.
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Zumindest
einigen der Öffnungen 17 ist eine schräge
Prallwand 18 zugeordnet. Aufgrund der schrägen
Anordnung der Prallwand 18 wird das Umlenken der radial
nach außen geleiteten Schaltgasanteile um weitere 90 Grad
unterstützt, so dass Schaltgas, welches im Innern des Deflektorkanals 14a in
Abstrahlrichtung gelenkt ist, durch die Öffnungen 17 radial
nach außen geleitet und an Außenmantelflächen
des Deflektorelementes 15a mit entgegengesetzten Richtungssinn
zurückgeleitet wird.
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In
der in der 1 gezeigten Darstellung ist oberhalb
der Längsachse 1 das Einstrahlen von Schaltgasen
durch mehrere Pfeile veranschaulicht. Unterhalb der Längsachse 1 ist
ein Rückströmen von Schaltgasen an Außenmantelflächen
des Deflektorelementes 15a in entgegengesetzter Richtung
zur Abstrahlrichtung dargestellt, wobei das Schaltgas zu einem gegebenen
Zeitpunkt wieder in die Mündungsöffnung 13 eintritt
und in Richtung zweitem Lichtbogenkontaktstück 6 rückströmt.
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Wie
der 1 zu entnehmen ist, weist das dortige Deflektorelement 15a eine
im Wesentlichen konstante Wandstärke auf, so dass sich
die Formgebung des Deflektorkanals 14a auch in Außenmantelflächen
des Deflektorelementes 15a wiederfindet.
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Im
Folgenden soll schematisch die Wirkungsweise und Funktion einer
Strömung von Schaltgasen beschrieben werden.
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Bei
einem Schaltvorgang, insbesondere einem Ausschaltvorgang, kommt
es zu einem Brennen eines Schaltlichtbogens zwischen den beiden
Lichtbogenkontaktstücken 5, 6. Insbesondere
während einer Verdämmung der Düsenengstelle
durch das zweite Lichtbogenkontaktstück 6 erzeugt
der Lichtbogen Schaltgas. Dies erfolgt durch Erhitzung und Expansion
von in der Schaltgeräteanordnung angeordnetem Isoliergas
wie beispielsweise Schwefelhexafluorid, Stickstoff oder anderen
geeigneten Gasen bzw. Gasgemischen. Das expandierte Schaltgas wird über
den Düsenkanal 8 zumindest zu einem Teil in Richtung
des Heizgasvolumens 10 geleitet. Dabei erfolgt eine Lenkung
im Bereich der Mündungsöffnung 13 derart,
dass das heiße Schaltgas zu einem Großteil, insbesondere
nahezu vollständig, in die Einströmöffnung
des Deflektorkanals 14a gelenkt wird. Innerhalb des Heizgasvolumens 10 befindet
sich bereits kaltes Isoliergas. Dieses kalte Isoliergas wird zunächst
getrieben von dem heißen Schaltgas durch die Öffnungen 17 aus
dem Deflektorkanal 14a hinausgetrieben. Im weiteren Verlauf
kommt es zu einer immer stärkeren Ansammlung von Schaltgas
in dem Heizgasvolumen 10, so dass sich der Druck innerhalb
des Heizgasvolumens 10 erhöht. Mit einem Freigeben
der Düsenengstelle des Düsenkanals 8 kann das
in seinem Druck erhöhte innerhalb des Heizgasvolumens 10 gespeicherte
Gas ausströmen. Da bisher ein Abströmen von kaltem
Isoliergas durch die Mündungsöffnung 13 aufgrund
des eingestrahlten heißen Schaltgases verhindert ist, wird
bei einem Freigeben der Düsenengstelle der Isolierstoffdüse 8 zunächst
das von dem heißen Schaltgas zusammengepresste, im Bereich
des freien Raumes zwischen Mündungsöffnung 13 und
Einströmöffnung zwischengespeicherte kalte Isoliergas
ausgestoßen. Anschließend erfolgt auch ein Abströmen
des heißen Schaltgases.
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Aufgrund
der Anordnung eines Deflektorelementes 15a innerhalb des
Heizgasvolumens 10 kann eine Vermischung von kaltem Isoliergas
und heißem Schaltgas in dem Heizgasvolumen 10 begrenzt
werden. Dadurch ist es möglich, dass die Schaltstrecke 2 im
Bereich der Isolierstoffdüse 7 zunächst
mit kaltem Isoliergas geflutet wird. Kaltes Isoliergas weist gegenüber
heißem Schaltgas eine verbesserte Kühl- und Isolierwirkung
auf. Damit ist es möglich, auch in kurzen Zeiträumen
innerhalb des Schaltgasvolumens hohe Drücke zu erzielen
und dabei lediglich eine begrenzte Durchmischung von einströmendem heißen
Schaltgas und in dem Heizgasvolumen 10 befindlichen kaltem
Isoliergas zuzulassen.
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Die 2 zeigt
die aus der 1 bekannte Schaltgeräteanordnung,
wobei im Heizgasvolumen 10 eine zweite Variante eines Deflektorelementes 15b gezeigt
ist. Das Deflektorelement 15b ist oberhalb der Längsachse 1 in
einer ersten Ausführungsart und unterhalb der Längsachse 1 in
einer zweiten Ausführungsart dargestellt. Das Deflektorelement 15b gemäß 2 weist
im Wesentlichen eine kegelstumpfförmige Außenmantelfläche
auf. Die erste oberhalb der Längsachse 1 dargestellte
Ausführungsart weist dabei über einen Großteil
der Länge des Deflektorelementes 15b eine konstante
Wandstärke auf, so dass sich der im Innern des Deflektorelementes 15b erstreckende
Deflektorkanal 14b gemäß 2 nahezu
kontinuierlich erweitert und eine hohlkegelförmige Gestalt
aufweist. An seinem der Mündungsöffnung 13 zugewandten
Ende ist das Deflektorelement 15b mit einer vorspringenden
Schulter versehen, so dass ein verjüngter Abschnitt mit
düsenartigen Einengungen unmittelbar im Bereich der Einströmöffnung
gegeben ist. In der ersten Ausführungsart des Deflektorelementes 15b gemäß 2 ist
das Deflektorelement 15b einstückig mit dem ersten
Nennstromkontaktstück 3 verbunden. Weiterhin sind
Variationen der Formgebung und Anordnung der Öffnungen 17 dargestellt.
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Abweichend
von der Formgebung der ersten Ausführungsart oberhalb der
Längsachse 1 ist die zweite Ausführungsart
unterhalb der Längsachse 1 innenmantelseitig mit
einer sprungartigen Erweiterung 19 versehen, so dass der
Deflektorkanal 14b gemäß 2 unterhalb
der Längsachse dargestellte Variante im Wesentlichen aus
zwei aneinander stoßenden hohlzylindrischen, eine sprungartige
Erweiterung 19 ausbildenden Abschnitten gebildet ist. Weiterhin
ist bei der zweiten Ausführungsart des Deflektorelementes 15b eine
Verschraubung des Deflektorelementes 15b vorgesehen, wobei
diese Verschraubung gemeinsam mit dem Verbindungselement 11 an einer
vorspringenden Schul ter des ersten Nennstromkontaktstückes 3 erfolgt.
Die Wirkung des Deflektorelementes 15b mit seinem Deflektorkanal 14b, in
beiden Ausführungsarten oberhalb und unterhalb der Längsachse 1,
erfolgt wie zu 1 beschrieben.
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Während
die Ausführungen des Deflektorelementes 15a, 15b gemäß den 1 und 2 im Wesentlichen
aus einem elektrisch leitenden Material vorgesehen sind, ist bei
der dritten Ausführungsart gemäß der 3 eine
Ausgestaltung des dortigen Deflektorelementes 15c als Isolierstoffteil
vorgesehen. Dabei kann vorgesehen sein, dass Teile des Deflektorelementes 15c gemäß 3 mit
metallischen Verstärkungen ausgestattet sind. Ebenso kann
auch vorgesehen sein, dass die Deflektorelemente 15a, 15b gemäß den 1 bzw. 2 zumindest
teilweise mit Abdeckungen aus Isolierstoff versehen sind.
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Die
dritte Variante eines Deflektorelementes 15c gemäß 3 ist
auf der Hilfsdüse 12 aufsitzend ausgebildet. Im
vorliegenden Falle ist ein einstückiger Verbund zwischen
Hilfsdüse 12 und Deflektorelement 15c vorgesehen.
Das Deflektorelement 15c und somit auch der Deflektorkanal 14c sind
vollständig von einer Außenmantelfläche
der Isolierstoffdüse 12 durchsetzt. Es kann auch
vorgesehen sein, dass die Isolierstoffdüse 12 lediglich
teilweise in das Deflektorelement 15c hineinragt. Der von
dem Deflektorelement 15c umgebene Deflektorkanal 14c gemäß 3 weist
eine Ringstruktur auf. Dabei ist bei der ersten Ausführungsart
oberhalb der Längsachse 1 eine kontinuierliche
Erweiterung des Deflektorkanals 14c vorgesehen. Wiederum
ist im Bereich der Schaltgaseintrittsöffnung des Deflektorelementes 15c eine
vorspringende Nase vorgesehen, welche eine Verjüngung in
Form einer Düsenengstelle unmittelbar im Bereich der Einströmöffnung
darstellt. Das Deflektorelement 15c ist über Streben,
welche im Innern des De flektorkanals 14c befindlich sind,
an der Hilfsdüse 12 abgestützt.
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Bei
der unterhalb der Längsachse 1 dargestellten zweiten
Ausführungsart des Deflektorelementes 15c ist
vorgesehen, dass außenmantelseitig eine kegelstumpfförmige
Mantelfläche zur Verfügung gestellt ist, während
die Innenmantelseite des Deflektorelementes 15c, welche
den Deflektorkanal 14c begrenzt, durch zwei aneinander
stoßende im Wesentlichen hohlzylindrische Abschnitte begrenzt
ist, wobei eine sprungartige Erweiterung 19 von dem einen
querschnittsgeringeren Abschnitt zu dem anderen querschnittsgrößeren
Abschnitt erfolgt. Im Bereich des Sprunges zwischen den beiden hohlzylindrischen
Abschnitten des Deflektorkanals 14c sind vorzugsweise Streben
zum Abstützen des Deflektorelementes 15c anzuordnen.
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Abweichend
von den in den 1 und 2 gezeigten
Konstruktionen ist an dem Ende des Deflektorkanals 14c,
welcher von der Mündungsöffnung 13 abgewandt
ist, eine Beabstandung zu der dortigen stirnseitigen Wand des Heizgasvolumens 10 vorgesehen.
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Obwohl
die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsvarianten
illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch
die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen
können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden. Insbesondere
sind Varianten der Formgebung der Öffnungen, sowie Formgebungen
des Deflektorkanäle sowie der Deflektorelemente vorsehbar.
Vorzugsweise sollte jedoch bei der Ausrichtung der Düsenstellen
an der Mündungsöffnung 13 sowie der Einströmöffnung
der Deflektorkanäle 14a, 14b, 14c daran
festgehalten werden, dass die Düsenwirkungen entgegengesetzt
zueinander gerichtet ist, so dass aus der Mündungsöffnung
ausgestrahltes Schaltgas möglichst radial nach innen zu
der Längsachse 1 gegen eine Mantelfläche
der Hilfsdüse 12 bzw. eine Mantelfläche
des ersten Lichtbogenkontaktstückes 5 geleitet
ist und entsprechend in die entgegengesetzt richtende Düsenengstelle
der Einströmöffnung des Deflektorkanals übergeleitet
wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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