DE960111C

DE960111C - High-voltage pressure gas switch

Info

Publication number: DE960111C
Application number: DEL17902A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Otto Mayr
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1954-02-09
Filing date: 1954-02-09
Publication date: 1957-03-14

Description

AUSGEGEBEN AM 14. MÄRZ 1957ISSUED MARCH 14, 1957

L 17902 VIIIb12icL 17902 VIIIb12ic

Es ist bereits bekannt, bei einem Hochspannungs-Dnuckgasschalter mit mindestens einem Düsenkontakt den Löschmittelstrom derart zu führen, daß dieser vorzugsweise unmittelbar unterhalb des Düsenkotitaktes etwa in Richtung einer Tangente des den Querschnitt der Schaltkammer begrenzenden Kreises in die Schaltkammer eintritt. Dadurch ergeben sich oberhalb dies Düsenkontaktes Wirbelringe des Löschmittels mit einwärts gerichteter Rotationsrichtung, die einen Durchbrach des Lichtbogens in axialer Richtung verhindern und ihn infolge der Saugwirkung ihrer peripheren Teile längs der trichterförmigen Fläche des Düsenkontaktes führen. Durch die Bewegungen des Lichtbogens kommt es dabei dauernd zu Kurz-Schlüssen innerhalb der nur wenig gelängten Lichtbogensäule und damit zu einer wesentlichen Erleichterung der Lichtbogenlöschung in der Nähe des Nulldurchganges.It is already known in a high-voltage pressure switch to guide the extinguishing agent flow with at least one nozzle contact in such a way that it is preferably immediately below the Düsenkotitaktes approximately in the direction of a tangent of the delimiting the cross section of the switching chamber Circle enters the switching chamber. This results in vortex rings above this nozzle contact of the extinguishing agent with inwardly directed direction of rotation, which has a breakthrough of the Prevent arcing in the axial direction and cause it to occur as a result of the suction of their peripheral Guide parts along the funnel-shaped surface of the nozzle contact. Through the movements of the Because of the arc, short circuits occur continuously within the only slightly elongated arc column and thus to a substantial relief of arc extinguishing in the vicinity of the zero crossing.

Die Erfindung hat eine verbesserte Ausführung eines Schalters mit tangential gerichteter Löschmittelströmung zum Gegenstand. Gemäß der Erfindung sind bei diesem Schalter zusätzliche Führungsmittel vorgesehen für einen zweiten, in der Ausblasrichtung des Dnuckgases unmittelbar nach der Kontaktstelle tangential eingeblasenen Lösch-The invention has an improved embodiment a switch with a tangentially directed flow of extinguishing agent to the object. According to the invention additional guide means are provided in this switch for a second, in the Direction of discharge of the compressed gas immediately after the contact point tangentially blown extinguishing

mittelstrom, durch die dieser zweite Löschmittelstrom dem ersten Löschmittelstrom tangential entgegengesetzt gerichtet wird. Es kommt so zu einer gegenläufigen Wirbelbildung, die ein wirksames Auseinanderreißen des verhältnismäßig kurzen Lichtbogens unter- und oberhalb der Kontaktstelle hervorruft.medium flow through which this second extinguishing agent flow is tangentially opposite to the first extinguishing agent flow is judged. This leads to an opposing vortex formation, which is an effective one Tearing apart the relatively short arc below and above the contact point evokes.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung sei auf die Zeichnungen verwiesen.For a more detailed explanation of the invention, reference is made to the drawings.

ίο In Abb. ι ist schematisch eine Anordnung dargestellt, aus der die Zuführung des Löschmittelstromes hervorgeht. Innerhalb der kreisförmigen Schaltkammer ι befindet sich ein stiftförmiger beweglicher Kontakt 2, der mit einem nicht weiter dargestellten düsenförmigen Kontakt zusammen arbeitet. Oberhalb dieses Düsenkontaktes wird ein Löschmittel A mit rechtsdrehender Löschmittelströmung und unterhalb dieses Kontaktes ein Löschmittelstrom B mit mit linksdrehender Strö^ mungsrichtung zugeführt. Beide Ströme erfassen den Lichtbogen in gegenläufigen Wirbeln und lockern ihn dadurch so auf, daß er während des Nulldurchganges leicht gelöscht werden kann.ίο In Fig. ι an arrangement is shown schematically, from which the supply of the extinguishing agent flow emerges. Within the circular switching chamber ι there is a pin-shaped movable contact 2, which works together with a nozzle-shaped contact, not shown. Above this nozzle contact, an extinguishing agent A with a clockwise extinguishing agent flow and below this contact an extinguishing agent flow B with an anticlockwise flow direction is fed. Both currents capture the arc in opposing eddies and thereby loosen it up so that it can be easily extinguished during the zero crossing.

Besonders deutlich geht diese Wirkungsweise des Schalters nach der Erfindung aus der Abb. 2 hervor, in der nur dlas Prinzip der Löschmittelstromführung veranschaulicht ist. Es, sind zwei Kammern 3 und 4 dargestellt, die durch eine Mittelplatte 5 voneinander getrennt sind. In der Mitte der beiden Kammern 3 und 4 und in der Platte 5 befinden sich Austrittsöffnungen, durch die der Lichtbogen von der einen Außenfläche zur anderen Außenfläche gelangt. Wie durch die Vorzeichen; + und' — angedeutet, fließt in der Kammer 3 der Löschmittelstrom B in entgegengesetzter Richtung als in der Kammer 4 der Löschmittelstrom A. Es kommt dadurch zu einer gegenläufigen Wirbelbildung, durch die der Lichtbogen innerhalb der Elektroden vollständig zerrissen wird und sich in gleichmäßig feine dünne Leuchtfäden auflöst, welche wie zerzupfte Watte nach allen Richtungen orientiert bzw. ineinander verflochten sind.This mode of operation of the switch according to the invention is particularly clear from FIG. 2, in which only the principle of the extinguishing agent flow is illustrated. Two chambers 3 and 4 are shown, which are separated from one another by a central plate 5. In the middle of the two chambers 3 and 4 and in the plate 5 there are outlet openings through which the arc passes from one outer surface to the other outer surface. As by the omens; + And '- indicated, the extinguishing medium flow B of the extinguishing medium flows into the chamber 3 in the opposite direction than in the chamber 4 A. It is thereby a reverse vortex formation through which the arc within the electrode is completely torn and fine in evenly thin Luminous threads dissolve, which are oriented like torn cotton wool in all directions or are intertwined.

In der Abb. 3 ist gezeigt, wie es bei zwei gegenläufigen Strömungen zu einer Wirbelbildung kommt. In Abb. 3 a sind zwei einander entgegengerichtete Löschmittelströme A und B gezeigt. Zwischen diesen beiden Strömen befindet sich eine Trennschicht T. Auch wenn an der Trennfläche beider Ströme Druckgleichheit herrscht, ist diese Trennschicht labil. Sie zeigt eine starke Neigung, sich auszubuchten. Bei der kleinsten zufälligen Störung wird nach Abb. 3 b das Gleichgewicht der Drucke zerstört. Wie hier durch Vorzeichen angedeutet ist, entsteht entsprechend der Bernoullischen Druckgleichung in den Wellentälern ein Unterdruck (Druckverminderung durch die Zunahme der kinetischen Energie) und in den Wellenbergen ein Überdruck. Aus demselben Grunde, aus welchem sich eine Fahne im Wind bauscht und flattert, entstehen tiefe Ausbuchtungen äer Trennschicht, welche sich, wie in Abb. 3c gezeigt, schließlich in Wirbeln auflösen. Eine solche Wirbelschicht muß auf den Lichtbogen eine außerordentlich günstige Löschwirkung haben. Hat der Lichtbogen nämlich im Bereich des Nulldurchganges einen kleinen Durchmesser, so wird er in Form enger Schleifen mächtig in die Länge gezogen, ohne daß gleichzeitig ein großer Abstand für das elektrische Feld und damit die Gefahr von Überspannungen entsteht. Füllt der Lichtbogen dagegen, im Strommaximum den Düsenquerschnitt stark aus, so verschwindet diese zusätzliche Kühlwirkung, da sich die Luft ja nur innerhalb des Lichtbogens im Kreise dreht. Dementsprechend ist eine relativ niedrige Lichtbogenleistung und eine kleine Schaltflamme zu erwarten.Fig. 3 shows how eddy formation occurs when two currents run in opposite directions. In Fig. 3a, two opposing extinguishing agent flows A and B are shown. A separating layer T is located between these two flows. Even if the pressure at the separating surface of the two flows is equal, this separating layer is unstable. It shows a strong tendency to bulge. In the case of the smallest accidental disturbance, the equilibrium of the pressures is destroyed as shown in Fig. 3b. As indicated here by the sign, according to Bernoulli's pressure equation, there is a negative pressure in the wave troughs (pressure reduction due to the increase in kinetic energy) and an overpressure in the wave crests. For the same reason that a flag billows and flutters in the wind, there are deep bulges of the outer separating layer, which, as shown in Fig. 3c, finally dissolve into eddies. Such a fluidized bed must have an extremely favorable extinguishing effect on the arc. If the arc has a small diameter in the area of the zero crossing, it is drawn in the form of tight loops, without creating a large gap for the electric field and thus the risk of overvoltages. If, on the other hand, the arc fills the nozzle cross-section to a large extent at the current maximum, this additional cooling effect disappears, since the air only rotates in a circle within the arc. Accordingly, a relatively low arc power and a small switching flame can be expected.

Ein entsprechend der Erfindung aufgebauter Druckgasschalter mit einem Düsenkontakt ist in Abb. 4 und 5 im Querschnitt und Längsschnitt dargestellt. Innerhalb eines Isolierrohres 6 mit seitlich angeordneter Eintrittsöffnung 7 für den Löschmittelstrom befindet sich ein fester Düsenkontakt 8 und die bewegliche Stiftelektrode 9. Innerhalb der Eintrittsöffnung 7 sind oberhalb und unterhalb des Düsenkontaktes 8 Leitstege 10 angeordnet, durch die dem Löschmittelstrom, wie durch die Zeichen + und — angedeutet, zwei tangential einander entgegengerichtete Bewegungen erteilt werden. In der Abb. 5 ist ein Schnitt längs der Linie C-D nach Abb. 4 dargestellt, in der nur die g₀ oberen Leitstege 10 gezeigt sind. Die Schaltkammer wird von dem düsenförmigen Kontakt 8 und dem Bodenteil 11 aus Isolierstoff gebildet. Oberhalb des Düsenkontaktes 8 befindet sich eine zweite Kammer, deren Abschluß nach oben eine Isolierstoff scheibe 12 bildet, die ebenfalls eine düsen>förmige Austrittsöffnung besitzt. Die Scheibe 12 ist in einem weiteren Isolierkörper 13, der mit einer Austrittsöffnung für die Schaltgase versehen ist, befestigt.A pressure gas switch constructed according to the invention with a nozzle contact is shown in cross-section and longitudinal section in FIGS. 4 and 5. Inside an insulating tube 6 with a laterally arranged inlet opening 7 for the extinguishing agent flow there is a fixed nozzle contact 8 and the movable pin electrode 9. Inside the inlet opening 7 there are guide webs 10 above and below the nozzle contact 8 through which the extinguishing agent flow, as indicated by the + and - Indicated, two tangentially opposing movements are given. In Fig. 5 shows a section along the line CD in fig. 4, in which only the upper guide bars 10 g ₀ are shown. The switching chamber is formed by the nozzle-shaped contact 8 and the bottom part 11 made of insulating material. Above the nozzle contact 8 there is a second chamber, the top of which forms an insulating material disk 12, which also has a nozzle> -shaped outlet opening. The disk 12 is fastened in a further insulating body 13 which is provided with an outlet opening for the switching gases.

Beim Abschaltvorgang wird das Löschmittel über die Eintrittsöffnung in zwei verschieden gerichtete tangentiale Ströme in die Schaltkammer und in die Kammer oberhalb des Düsenkontaktes geführt. Der zwischen den Kontakten 8 und 9 entstehende Lichtbogen L wird dadurch von zwei gegenläufigen Wirbeln erfaßt, in Einzelteile aufgelöst und während des Nulldurchganges wirksam gelöscht. Infolge der Wirbelbildung der Löschmittelströme ergibt sich dabei eine kurze, mehr in die Breite oils· in die Länge strebende Lichtbogenflamme vor der Düsenöffnung der Schaltkammer. Diese vorteilhafte Eigenschaft ermöglicht es, auch die Konstruktion des nachgeschalteten Kühlers und Schalldämpfers zu verkleinern und damit zu vereinfachen. Außerdem hat sich gezeigt, daß die besondere Art der Löschmittelführung nach der Erfindung wesentlich zur Herabsetzung des Löschmititelverbrauchs beiträgt, so daß damit bei gleicher Schaltleistung die Druckmittelanlage wesentlich verkleinert oder bei gleichbleibender Druckmittelanlage die Schaltleistung beträchtlich heraufgesetzt werden kann.When the system is switched off, the extinguishing agent is guided through the inlet opening in two differently directed tangential currents into the switching chamber and into the chamber above the nozzle contact. The resulting arc L between the contacts 8 and 9 is thereby captured by two opposing eddies, broken up into individual parts and effectively extinguished during the zero crossing. As a result of the vortex formation of the extinguishing agent streams, a short arc flame, striving more in width and length, results in front of the nozzle opening of the switching chamber. This advantageous property also makes it possible to downsize and thus simplify the construction of the downstream cooler and silencer. In addition, it has been shown that the special type of extinguishing agent according to the invention contributes significantly to reducing the consumption of extinguishing agent, so that the pressure medium system can be significantly reduced with the same switching capacity or the switching capacity can be increased considerably with the same pressure medium system.

In den Abb. 6 und 7 sind Querschnitte durch ein Schaltkammergehäuse eines Schalters gezeigt, bei dem an Stelle eines festen Düsenkontaktes undIn Figs. 6 and 7 cross sections are shown through a switching chamber housing of a switch, at instead of a fixed nozzle contact and

Claims

of a switching pin, two switching pins that can move in opposite directions are provided. These can too be designed as hollow contacts.

To. Fig. 6 the extinguishing agent flow enters the switching chamber through two inlet openings 14 a, with correspondingly arranged, not further shown guide webs in the flow chambers 15 a respective opposite flow direction is present than in the flow

chambers 16. The extinguishing agent can pass through three drainage openings pull it out of the switching chamber together with the switching gases, in the direction of the switching pins 17 and 18, and also through an outlet opening 19 in the axis of symmetry, in which the two switch pins also touch each other. The execution can also be taken like this be that the switch pins, instead of touching each other, in this central position with a fixed arranged contact come into contact.

From Fig. 7, the extinguishing agent flow can be seen, as it is due to the multiple arrangement tangentially directed inlet openings 20 is achieved.

ag PATENT CLAIMS:

i. High-voltage pressure gas switch, in which the extinguishing agent flow approximately in the direction of a Tangent of the circle delimiting the cross section of the switching chamber into the switching chamber enters, characterized in that guide means for a second, in the blow-out direction of the compressed gas immediately after the contact point tangentially blown extinguishing agent flow are provided in such a way that this extinguishing agent flow tangentially opposite to the first extinguishing agent flow is.

2. High-voltage pressure gas switch according to claim ι with a fixed nozzle contact, characterized in that above the nozzle contact (8) a chamber with a nozzle-shaped outlet opening made of insulating material is intended for the second stream of extinguishing agent (Fig. 4).

3. High-voltage pressure gas switch according to An-Spruch ι and 2, characterized in that the tangentially directed inlet opening of the switch for the extinguishing agent flow two after opposite directions curved guide bar arrangements (10), of which the one of the switching chamber below the nozzle contact and the other of the chamber above of the nozzle contact is assigned.

4. High-voltage exhaust gas switch according to claim ι with two switching pins moving in opposite directions, characterized in that several Flow chambers (15, 16) for extinguishing agent flows directed tangentially in opposite directions are provided on both sides of the contact point of the two switching pins (17,18).

5. High-voltage gas switch according to claim ι to 4, characterized in that for each flow chamber within the switching chamber several tangentially directed inlet openings (20) for the extinguishing agent flow are seen.

1 sheet of drawings