CH661146A5 - Druckgasschalter. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckgasschalter der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Gattung.

Man ist schon seit geraumer Zeit zur Erkenntnis gelangt, dass Turbulenzen in der die Blasdüse durchsetzenden Löschgasströmung die Löschung des ebenfalls die Blasdüsen durchsetzenden Schaltlichtbogens begünstigt.

So ist beispielsweise beim Druckgasschalter gemäss der CH-PS 629 910 in dem der engsten Stelle vorangehenden Bereich der Blasdüse an deren Innenwand ein nach der Achse der Blasdüse hin fokussierter und durch die Löschgasströmung selbst angeregter Schallgenerator vorgesehen, dessen Schallwellen die Turbulenz erzeugen sollen. Dieser Schallgenerator besteht aus einer oder mehreren durch scharfe Kanten begrenzte, nach innen offenen Sackbohrungen oder Ringnuten, die — wenn durch die Löschgasströmung beblasen — einen bezüglich Frequenz an der oberen Hörgrenze liegenden Schall erzeugen, der sich in Richtung auf die Achse der Blasdüse fortpflanzt und dort die Turbulenzen erzeugt. Bei diesem Schalter sind die Nuten bzw. die Anordnung der Sackbohrungen bezüglich der Achse der Blasdüse rotationssymmetrisch. Dies hat auch zur Folge, dass das Ausbreitungsbild der die Turbulenzen erzeugenden Schallwellen eine Rotationssymmetrie aufweist.

Man hat nun gefunden, dass bei dem zuvor beschriebenen Schalter die erzeugten Turbulenzen für gewisse Bereiche der abzuschaltenden Stromstärken sehr wohl die Löschung des Schaltlichtbogens auf wirksame Weise begünstigen, ohne die kinetische Energie der Löschgasströmung wesentlich zu beeinträchtigen. Für andere Bereiche der abzuschaltenden Ströme, für die der bekannte Schalter an sich auch bemessen ist, erwiesen sich indessen die Massnahmen zur Erzeugung der gewünschten Turbulenz aus zunächst unerklärlichen Gründen als wenig bis kaum wirksam.

Aus der CH-PS 556 603 ist ein weiterer, vergleichbarer Schalter bekannt, dessen Bläsdüse einen Düsenraum im wesentlichen in der Form eines einachsigen Hyperboloides aufweist. In den diesen Düsenraum begrenzenden Innenwänden sind nach innen offene Nuten eingearbeitet. Diese Nuten sind entweder Ringnuten oder solche, deren Verlauf mit den Erzeugenden des Düsenraumes zusammenfallen. Bei diesem Schalter erstreckt sich der genutete Bereich an der Innenwand der Blasdüse vom konvergierenden Einlassbereich über die engste Stelle hinaus bis in den divergierenden Auslassbereich des Düsenraumes. Ganz abgesehen davon, dass bei diesem Schalter die genannten, in die Innenwand der Blasdüse eingearbeiteten Nuten zur Abführung von Gasen dienen sollen, die sich unter der Einwirkung des Schaltlichtbogens im Material der Blasdüse bilden, sind auch hier die Nuten in einer rotationssymmetrischen Anordnung. Falls diese Nuten durch Störung der Löschgasströmung zusätzlich Turbulenzen erzeugten, würden auch diese Turbulenzen ein rotationssymmetrisches Bild bieten, woraus sich der Schluss ziehen lässt, dass es auch bei diesem Schalter Bereiche der abzuschaltenden Ströme gibt, in welchen diese Turbulenzen nicht die gewünschte Wirkung zeigen.

In dem aus der CH-PS 558 079 bekannten Druckgasschalter bestehen die Turbulenzen erzeugenden Mittel aus Einbauten, die, in Strömungsrichtung des Löschgases gesehen, vor dem freien Ende des beweglichen Kontaktstückes im Ringraum zwischen diesem und der Innenwand der Blasdüse angeordnet sind. Diese Einbauten haben die Form von von der Innenwand der Blasdüse nach innen und/oder vom Aussenumfang des beweglichen Kontaktstückes nach aussen abstehenden Ringen oder Wülsten. Diese Einbauten entziehen der Löschgasströmung ein erhebliches Mass an kinetischer Energie, und die Turbulenzen, die sie erzeugen, vermögen sich kaum in nennenswertem Mass in den zur Beblasung des Schaltlichtbogens wirksamsten Bereich, nämlich jenem der engsten Stelle, fortzupflanzen, weil die Einbauten einfach zu weit weg von dieser Stelle angeordnet sind. Darüber hinaus sind auch bei diesem Schalter die Einbauten rotationssymmetrisch, so dass auch hier allfällige Turbulenzen ein rotationssymmetrisches Bild ergeben. Die Folge davon ist, dass es auch bei diesem Schalter Bereiche der abzuschaltenden Ströme gibt, in denen die Turbulenzen, wenn überhaupt, nur eine sehr bescheidene Wirkung zeigen.

Schliesslich ist aus der DE-PS 756 203 ein Schalter bekannt, der einen in Strömungsrichtung sich erweiternden Beblasungs-kanal aufweist, der von der Löschgasströmung und dem Schaltlichtbogen durchsetzt ist. Gemäss Fig. 1, 2 und 3 dieser DE-PS sind in diesem Beblasungskanal zu dessen Achse unsymmetrische Einbauten, z.B. in Form von nach innen sich erstreckenden Erhebungen oder von Staukörpern vorhanden. Diese Störungsstellen haben zwar asymmetrische Turbulenzen in der Gasströmung zur Folge, jedoch in einem Bereich, wo die Geschwindigkeit der Gasströmung abnimmt und mithin deren Kühl- und Löschvermögen bereits erheblich gemindert ist.

Es ist daher ein Zweck der Erfindung, einen Druckgasschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Mittel zur Erzeugung der Turbulenzen im Löschgasströmung derart ausgebildet und angeordnet sind, dass diese Turbulenzen praktisch im ganzen Bereich der abzuschaltenden Ströme wirksam sind.

Zu diesem Zweck weist der vorgeschlagene Schalter die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 definierten Merkmale auf.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass gerade durch die unregelmässige Verteilung der Unstetigkeiten im unmittelbar stromaufwärts der engsten Stelle liegenden Flächenbereich der Innenwand des Düsenraumes Turbulenzen in der den Schaltlichtbogen beblasenden Löschgasströmung erzeugt werden, die die Löschung von Schaltlichtbögen in einem erheblich grösseren Strombereich wirksam unterstützen. Man ist versucht, dies dadurch zu erklären, dass die gewollte Unsymmetrie der Turbulenz im Strömungsbild des Löschgasstromes zusammen mit dessen Beeinflussung durch den Schaltlichtbogen selbst

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

661 146

stets zu einer wirksamen Durchwirbelung an der wichtigsten Stelle, nämlich an der engsten Stelle der Blasdüse, führt.

Ein Ausführungsbeispiel des vorgeschlagenen Druckgasschalters ist nachstehend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Axialschnitt durch die im vorliegenden Zusammenhang wesentlichen Bestandteile eines Druckgasschalters im Zuge eines Ausschalthubes, und

Fig. 2 einen Teil eines Schnittes längs der Linie II-II der Fig.

1.

Vom dargestellten Druckgasschalter 10 erkennt man einen Teil eines rohrförmigen, ortsfesten Kontaktstückes 11, sowie ein stiftförmiges bewegliches Kontaktstück 12, das mittels einer Mutter 13 fest an einem elektrisch leitenden und Durchlässe 14, 15 aufweisenden Abschlussflansch 16 verankert ist. Dieser Abschlussflansch 16 ist mittels Bolzen 17 dicht am Ende eines metallischen Pumpzylinders 18 befestigt, der einen bei einem in Richtung des Pfeiles 19 erfolgenden Ausschalthub unter Druck setztbaren und ein Löschgas enthaltenden Druckraum 20 um-schliesst.

Auf seiner dem Druckraum 20 abgekehrten Seite ist am Anschlussflansch 16 mittels Bolzen 21 eine Blasdüse 22 befestigt. Diese Blasdüse besteht aus einem Isolierstoff, vorzugsweise aus einem mit einem geeigneten Füllstoff 23 gemagerten, gesinterten PTFE. Sie besitzt einen konvergierenden Einlassbereich, der seinerseits durch einen am Abschlussflansch 16 befestigten Zwischenkörper 24 in zwei koaxial ineinander angeordnete, mantel-förmige Einlasskanäle 25, 26 unterteilt ist, die ihrerseits mit den Durchlässen 15 bzw. 14 in Verbindung stehen. An dem dem Abschlussflansch abgekehrten Ende des Zwischenkörpers 24 5 vereinigen sich die Einlasskanäle 25 und 26. Auf den Einlassbereich der Blasdüse 22 folgt deren engste Stelle 27, die dem freien Ende 28 des beweglichen Kontaktstückes 12 um das Mass 29 vorgelagert ist. Auf die engste Stelle 27 folgend besitzt die Blasdüse 22 schliesslich einen konisch divergierenden Auslass 30. io Die Innenwand des Einlassbereiches der Blasdüse auf der Höhe zwischen dem freien Ende 28 und der engsten Stelle 27 ist nicht glatt und stetig, sondern sie ist mit unregelmässig verteilten Unstetigkeiten versehen, die beim dargestellten Schalter die Form von halbmondförmigen Kerben 31 besitzen, die durch i5 scharfe Kanten begrenzt sind. Diese Kerben 31 bilden Störstellen für die in diesem Bereich sich noch beschleunigende Löschgasströmung und die dadurch entstehenden Turbulenzen bzw. Verwirbelungen im Löschgas ergeben kein rotationssymmetrisches Bild und wirken auf alle Fälle im Bereich der engsten Stel-20 le 27 auf den Schaltlichtbogen 32 ein.

Die Unstetigkeiten in dem dem freien Ende 28 vorgelagerten Einlassbereich der Blasdüse 22 können an sich auch kleine, kegelig zugespitzte Erhebungen oder Rippen beschränkter Länge sein. Die Hauptsache an diesen Störstellen für die Löschgas-25 Strömung bildenden Unstetigkeiten ist ihre unregelmässige Anordnung, die zu einem asymmetrischen Verwirbelungsbild führt.

v

1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

661 146

1. Druckgasschalter mit einem beweglichen Kontaktstück (12) und einer mit diesem mitbeweglichen, eine dem freien Ende (28) des beweglichen Kontaktstückes (12) vorgelagerte, engste Stelle (27) aufweisenden Blasdüse (22), deren zur engsten Stelle (27) hin konvergierender Einlass (25, 26) an einen bei einem Ausschalthub unter Druck setzbaren, ein Löschgas enthaltenden Druckraum (20) angeschlossen ist, wobei in dem der engsten Stelle (27) vorangehenden Bereich der Innenwand der Blasdüse (22) Mittel (31) vorhanden sind, um in der bei einem Ausschalthub auftretenden Löschgasströmung Turbulenzen zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Mittel ausschliesslich in dem zwischen dem freien Ende (28) des beweglichen Kontaktstückes (12) und der engsten Stelle (27) liegenden Flächenabschnitt der Innenwand der Blasdüse (22) angeordnete, diskrete und unregelmässig verteilte Unstetigkeiten (31) in diesem Flächenabschnitt sind.

2. Druckgasschalter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Unstetigkeiten zugespitzte Erhebungen sind.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Druckgasschalter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Unstetigkeiten Kerben (31) sind.

4. Druckgasschalter nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kerben (31) halbmondförmig sind und durch wenigstens eine scharfe Kante gegen den genannten Flächenabschnitt begrenzt sind.

5. Druckgasschalter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Unstetigkeiten durch Kerben und durch zugespitzte Erhebungen gebildet sind.